寧波市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析

劉 天，張倩妮

（1.浙江省寧波市農(nóng)村水利管理中心，315000，寧波；2.浙江省寧波市水利水電規(guī)劃設計研究院，315000，寧波）

寧波市農(nóng)田灌溉用水量約占農(nóng)業(yè)用水量的90%，占全市總用水量的30%以上，屬于第一耗水產(chǎn)業(yè)。 近年，寧波市逐步提高農(nóng)業(yè)用水自動化監(jiān)測水平，從2017 年起，自動化在線計量率達到68%，進一步提升了寧波市灌溉用水效率測算工作的準確性和時效性。 農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)是實行最嚴格水資源管理 “三條紅線”的考核指標之一，是綜合反映區(qū)域灌溉用水效率的重要指標。 灌溉水有效利用系數(shù)是灌入田間可被作物利用的凈灌溉用量與從水源引用的毛灌溉水量之比，可以通過首尾法或系數(shù)連乘法計算獲得。 連乘法需要分別測算渠系水利用系數(shù)和田間水利用系數(shù)，測算工作量大且準確性低，因此，本研究選取樣點灌區(qū)和典型田塊采用首尾法對寧波市2017—2019 年的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)進行測算，并對測算結果進行了分析， 測算及分析結果可以為節(jié)水政策及規(guī)劃的制定提供依據(jù)，也可以為寧波市實行最嚴格水資源管理制度中農(nóng)田節(jié)水效率考核提供相應技術支撐。

一、材料與方法

1.研究區(qū)概況

寧波市位于浙江省東北部，地勢東北低、西南高，包含平原、丘陵、盆地、山地等多種地貌類型。 屬于北亞熱帶季風氣候，年均氣溫16.4℃，多年平均年降水量約1480 mm，常年平均日照時數(shù)1850 h。主要河流水系包括余姚江、奉化江、甬江等。

寧波市種植作物種類多， 糧食作物以水稻為主，約占作物種植面積的30%，經(jīng)濟作物以蔬菜為主，約占作物種植面積的30%，此外，瓜果、苗木等經(jīng)濟作物的種植面積逐年增加， 種植結構呈現(xiàn)更加多元化的趨勢。

寧波市共有灌區(qū)832 個，2017—2018 年為大型灌區(qū)2 個， 中型灌區(qū)15 個， 小型灌區(qū)815 個；2019 年由于部分灌區(qū)面積減少，有7 個中型灌區(qū)調(diào)整為小型灌區(qū)。 全市總有效灌溉面積約為17.4 萬hm2， 其中大型灌區(qū)和中型灌區(qū)占比70%以上。 灌溉形式主要是提水和自流兩類，提水灌溉面積約占總有效灌溉面積的65%以上。

2.樣點灌區(qū)和典型田塊選取

依據(jù)《全國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析技術指導細則》 的要求，綜合考慮灌區(qū)地形地貌、土壤類型、工程設施、管理水平、水源條件（提水、自流）、作物種植結構等因素，同時兼顧方便、可靠、穩(wěn)定的原則，本研究共選取大、中、小型共21 個灌區(qū)為樣點。 同時，為測算不同作物的凈灌溉用水量， 在21 個樣點灌區(qū)內(nèi)選取104 個典型田塊 （2017 年為107個），對田間進水和出水進行計量，選取樣點灌區(qū)內(nèi)的主要種植作物或主要耗水作物田塊時也綜合考慮了灌溉方式、土壤類型、地下水埋深等要素的代表性以及田塊的大小、平整度以及量測的方便性等。

3.農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)計算步驟與方法

①采用首尾分析法測算樣點灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)，計算公式如下：

式中，η 為樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，W凈為樣點灌區(qū)凈灌溉用水量（萬m3），W毛為樣點灌區(qū)毛灌溉用水量（萬m3）。

圖1 寧波市樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算流程

樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算流程見圖1。

②分別計算不同規(guī)模灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)。

a.大型灌區(qū)均為樣點灌區(qū)，計算公式如下：

式中，η大為大型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，η大i為第i 個大型樣點灌區(qū)的灌溉 水 有 效 利 用 系 數(shù)，W大i為 第i 個 大型樣點灌區(qū)的毛灌溉用水量（萬m3），N 為大型灌區(qū)數(shù)量（個）。

b.中型灌區(qū)以1 萬～5 萬畝、5 萬～15 萬畝、15 萬～30 萬畝（1 畝=1/15 hm2，下同）三個規(guī)模樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為基礎，經(jīng)加權平均計算獲得，計算公式如下：

式中，η中為中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，η1-5、η5-15、η大15-30分別為3 個不同規(guī)模樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，W1-5、W5-15、W15-30分別為3 個不同規(guī)模灌區(qū)年毛灌溉用水量（萬m3）。

c.小型灌區(qū)采用算術平均法計算灌溉水有效利用系數(shù)。 計算公式如下：

式中，η小為小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，η小i為第i 個小型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)，n 為小型灌區(qū)數(shù)量（個）。

③計算寧波全市的灌溉水有效利用系數(shù)，計算公式如下：

式中，η全市為全市灌溉水有效利用系數(shù)，η大、η中、η小分別為大、中、小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，W大、W中、W小分別為大、中、小型灌區(qū)年毛灌溉用水量（萬m3）。

二、結果與分析

通過測算，寧波市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)2017 年為0.596，2018 年為0.604，2019 年為0.612， 呈逐年上升趨勢，年增幅在1.3%左右。

從不同灌區(qū)規(guī)模來看，隨著灌區(qū)規(guī)模的逐漸增大，灌溉水有效利用系數(shù)逐漸降低，這與此前一些專家學者的研究成果基本一致，主要是由于大型灌區(qū)灌溉面積大， 渠道分級多、總長更長、作物種類多等原因造成的。

從不同年份來看， 從2017 年至2019 年，大、中、小型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)均有不同程度的提高，其中大型灌區(qū)、 中型灌區(qū)的增幅約為4%，主要是由于節(jié)水灌溉工程面積占比提高到了實際灌溉面積的71.5%，同時作物種植結構進行了調(diào)整，高耗水的水稻種植面積減小，且對高耗水作物推廣了節(jié)水灌溉技術。 小型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)增幅較小，2019 年與2018 年持平， 主要原因為2019 年部分中型灌區(qū)由于規(guī)模減小調(diào)整為小型灌區(qū)，這部分灌區(qū)系數(shù)雖然較2018 年有所提升， 但是按照小型灌區(qū)的系數(shù)計算方法，在一定程度上拉低了平均系數(shù)，導致小型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)與2018 年基本一致。

從不同水源灌區(qū)來看，由于大型灌區(qū)均為提水灌溉，因此只對中型及小型灌區(qū)的不同水源類型下的灌溉水有效利用系數(shù)進行對比，如表1 所示。 可以看出，提水灌溉的灌溉水有效利用系數(shù)普遍略高于同類型的自流灌溉，這與其他學者的研究結果一致。 主要原因在于提水灌區(qū)需要耗費電量，用水成本較高，邊灌邊排等浪費現(xiàn)象要少于自流灌區(qū)。

從行政區(qū)劃來看， 提水灌區(qū)、小型灌區(qū)占多數(shù)的鎮(zhèn)海區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)最高，節(jié)水灌溉工程投入最多的寧?？h和海曙區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)也較高， 如表2 所示。同時，節(jié)水灌溉技術推廣、作物種植結構調(diào)整、節(jié)水意識的普及等，也是各區(qū)（縣）農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)增長的原因。

三、結 論

①2017—2019 年，寧波市不同規(guī)模灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)排序為：小型灌區(qū)>中型灌區(qū)>大型灌區(qū)。

表1 2017—2019 年不同水源灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)

表2 2017—2019 年不同區(qū)（縣）灌溉水有效利用系數(shù)

②寧波市同種規(guī)模灌區(qū)中提水灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)普遍高于自流灌區(qū)，無論是自流還是提水灌區(qū)，在2017—2019 年的測算工作中均逐年提升。

③2017—2019 年寧波市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)呈逐年提高的趨勢，主要是由于全市節(jié)水灌溉工程投入較大，到2019 年，全市高效節(jié)水灌溉面積達到40.18 萬畝。 同時節(jié)水灌溉技術推廣、 灌區(qū)管理水平提升、作物種植結構調(diào)整等都對灌溉水有效利用系數(shù)的提高起到了一定作用。

④多年測算發(fā)現(xiàn)，由于寧波市河網(wǎng)密集、水源分散，計量困難，在一定程度上會影響農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算的準確度。 因此，寧波市下一步應進一步研究自動量測技術，推廣水位、水量自動監(jiān)測，增加有效監(jiān)測點位，提升農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算的準確性。

⑤寧波市水資源較為豐富，部分農(nóng)戶還缺乏主動節(jié)水意識，浪費現(xiàn)象仍然存在。 為進一步提高寧波市的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，除加大對節(jié)水工程投入外，還需進一步加強節(jié)水灌溉宣傳，研究推廣節(jié)水灌溉激勵政策等，為今后寧波市繼續(xù)提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提供保障。