遼寧省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)影響研究

符麗艷

(新民市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與行政執(zhí)法中心，遼寧 新民 110300)

1 農(nóng)田灌溉現(xiàn)狀

遼寧省地處E118°53′-125°46′、N38°43′-43°26′之間，全省面積14.8萬(wàn)km2，行政區(qū)劃有沈陽(yáng)、大連、鐵嶺、撫順、朝陽(yáng)、葫蘆島等14個(gè)設(shè)區(qū)市。該地區(qū)為大陸性季風(fēng)氣候，春季天氣涼爽，冬季少雨干旱，四季分明，年均氣溫7.0℃-11℃，日照時(shí)數(shù)2100-2600h，多年平均降水量600-1100mm。境內(nèi)分布有大凌河、太子河、饒陽(yáng)河、渾河和遼河等河流，水文特征為河道平緩、泄洪能力差、易發(fā)生洪澇、含沙量高、河床狹窄、徑流量年內(nèi)分配不均等，比較適合中小型水電站建設(shè)。

全省耕地面積408.5萬(wàn)hm2，占農(nóng)用地的36.37%，種植的農(nóng)作物以大豆、玉米、小麥、水稻為主，同時(shí)還有花生、甜菜、棉花、煙葉等。借鑒2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，農(nóng)田水利綜合平均凈灌溉定額5064m3/hm2，毛灌溉平均用水量8326m3/hm2。近年來(lái)，為進(jìn)一步提高灌區(qū)整體運(yùn)行效率與農(nóng)業(yè)灌溉用水率，擺脫高能耗、低效率、低標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，遼寧省建設(shè)實(shí)施了一系列續(xù)建配套節(jié)水改造工程。這些項(xiàng)目的實(shí)施縮短了農(nóng)田灌水時(shí)間，大大改善了水利基礎(chǔ)設(shè)施，明顯提高了渠系輸水和灌溉用水效率，對(duì)降低農(nóng)業(yè)用水成本、緩解高峰供水壓力、提升農(nóng)田保灌率及農(nóng)民群眾經(jīng)濟(jì)收入發(fā)揮著巨大作用。同時(shí)，實(shí)施的機(jī)耕道路修正、渠道護(hù)砌與綠化整治等措施，基本實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)內(nèi)渠道順直、坡面平整、斷面規(guī)范和渠堤綠樹(shù)成蔭的目標(biāo)，對(duì)調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候、加強(qiáng)水土保持、美化自然環(huán)境和改善交通條件發(fā)揮著積極作用。

2 灌溉水有效利用系數(shù)影響因素

2.1 不同灌區(qū)規(guī)模的影響分析

以某特定的時(shí)間周期和區(qū)域面積規(guī)模進(jìn)行農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)分析，并結(jié)合遼寧省2019年農(nóng)田灌溉水測(cè)算成果對(duì)比分析不同規(guī)模樣點(diǎn)的用水系數(shù)，如圖1所示。

圖1 不同規(guī)模樣點(diǎn)的用水系數(shù)

由圖1可知，灌溉水有效利用系數(shù)隨著灌區(qū)規(guī)模的增大呈減少趨勢(shì)。結(jié)果顯示，大型、中型和小型灌區(qū)的綜合用水系數(shù)為0.440、0.463、0.492；其中，灌溉水有效利用系數(shù)在0.067-0.33萬(wàn)hm2、0.0.33-1.00萬(wàn)hm2、1-2萬(wàn)hm2灌區(qū)規(guī)模中，依次為0.472、0.461、0.457。小型灌區(qū)比中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)高0.029，中型灌區(qū)比大型灌區(qū)高0.023；其中，1-2萬(wàn)hm2灌區(qū)規(guī)模比0.33-1.00萬(wàn)hm2規(guī)模的灌溉水有效利用系數(shù)低0.004，0.33-1.00萬(wàn)hm2規(guī)模灌區(qū)比0.067-0.33萬(wàn)hm2規(guī)模的灌溉水有效利用系數(shù)低0.011。

2.2 不同土壤類型的影響分析

為減少灌區(qū)規(guī)模和氣候條件等因素的影響，選取6個(gè)土壤平均滲漏強(qiáng)度不同但灌區(qū)規(guī)模和氣候因素相近的灌區(qū)，結(jié)合測(cè)算結(jié)果分析灌溉水有效利用系數(shù)(表1)。

表1 不同土壤類型的灌溉水利用系數(shù)

由表1可看出，1#灌區(qū)的稻田平均滲漏強(qiáng)度較2#灌區(qū)減少0.125mm/d，而其用水系數(shù)較2#灌區(qū)增大0.015；3#灌區(qū)的稻田平均滲漏強(qiáng)度較4#灌區(qū)減少0.315mm/d，而其用水系數(shù)較4#灌區(qū)增大0.032；5#灌區(qū)的稻田平均滲漏強(qiáng)度較6#灌區(qū)減少0.091mm/d，而其用水系數(shù)較6#灌區(qū)增大0.004。由此表明，用水效率系數(shù)土壤滲透強(qiáng)度之間存在負(fù)相關(guān)性，渠系水輸送過(guò)程中土壤的滲漏強(qiáng)度越高，則產(chǎn)生的滲漏水現(xiàn)象越嚴(yán)重，從而減少田間灌溉的用水量，并降低灌溉水和渠系水有效利用系數(shù)。

2.3 不同管理水平的影響分析

對(duì)于提高灌溉水有效利用系數(shù)各種節(jié)水灌溉技術(shù)措施發(fā)揮著重要作用，而以管理為依托的任何先進(jìn)技術(shù)均受到灌區(qū)管理水平的影響，這也是實(shí)現(xiàn)預(yù)期灌溉用水效率的根本途徑[1]。隨著時(shí)間的推移灌區(qū)內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)渠系建成數(shù)量不斷增多，灌區(qū)的管理與維護(hù)逐漸成為重要議事日程的主要內(nèi)容。為了更好的完成灌區(qū)管理與維護(hù)工作，必須將水管單位專管與用水農(nóng)民群管相結(jié)合，成立農(nóng)民用水者協(xié)會(huì)調(diào)動(dòng)群眾參與管理的積極性，才能延長(zhǎng)渠系的使用年限以及保證灌區(qū)功能效益的充分發(fā)揮。文章選取節(jié)水工程投資和灌溉規(guī)模等因素基本相同的灌區(qū)為例，對(duì)比分析灌溉水有效利用系數(shù)受不同管理水平的影響，如表2。通過(guò)比較分析發(fā)現(xiàn)，灌區(qū)A、灌區(qū)B的節(jié)水工程投資相同且有效灌溉面積相差不大，灌區(qū)B的灌溉水有效利用系數(shù)較灌區(qū)A增加0.037，提升幅度達(dá)到8.81%；同理，灌區(qū)C、灌區(qū)D的節(jié)水工程投資和有效灌溉面積均相同，而灌區(qū)D的灌溉水有效利用系數(shù)較灌區(qū)C增加0.034，提升幅度達(dá)到7.26%。

表2 不同管理水平的灌溉水利用系數(shù)

從水價(jià)和管理人員配置兩方面分析灌區(qū)A、灌區(qū)B的灌溉水有效利用系數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正處級(jí)單位的灌區(qū)B擁有管理人員數(shù)共115人，用水戶參與灌區(qū)管理的人數(shù)有13.6萬(wàn)人，農(nóng)業(yè)水價(jià)為280.25元/hm2；正科級(jí)單位的灌區(qū)A擁有管理人員數(shù)共86人，用水戶參與灌區(qū)管理的人數(shù)有6.1萬(wàn)人，農(nóng)業(yè)水價(jià)為265.80元/hm2。灌區(qū)B與灌區(qū)A相比其管理資金落實(shí)到位，擁有比較完善的管理人員配置，有利于合理調(diào)配和精心調(diào)度灌區(qū)內(nèi)的水資源，從而提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)以及減少渠道輸水過(guò)程的滲漏損失；另外，制定適宜合理的水價(jià)政策也可提升農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)，由于關(guān)系到自身切身利益激發(fā)了用水戶的節(jié)水積極性，用戶積極參與管理以及用水合作組織不斷壯大，灌區(qū)不斷引入先進(jìn)的灌溉模式和節(jié)水技術(shù)，水利設(shè)施自覺(jué)保護(hù)等，均可在一定程度上提高灌溉水有效利用系數(shù)[2]。

2.4 不同水源類型的影響分析

不同水源類型樣點(diǎn)的用水系數(shù)如圖2所示。

圖2 不同水源類型樣點(diǎn)的用水系數(shù)

由圖2可知，灌區(qū)規(guī)模相同的情況下，不同的水源類型對(duì)灌溉水有效利用系數(shù)產(chǎn)生的影響存在一定差異。結(jié)果表明，對(duì)于0.067-0.33萬(wàn)hm2灌區(qū)規(guī)模的用水系數(shù)，自流引水灌區(qū)低于提水灌區(qū)0.029；針對(duì)小型灌區(qū)規(guī)模的用水系數(shù)，自流引水灌區(qū)低于提水灌區(qū)0.025?？梢?jiàn)，用水效率系數(shù)在自流引水灌區(qū)中要低于提水灌區(qū)，進(jìn)一步分析其原因?yàn)樽粤饕鄥^(qū)的運(yùn)行費(fèi)用低于提水灌區(qū)，由于需要一定的提水成本使得農(nóng)民更加重視灌溉用水管理；此外，自流灌區(qū)的配套設(shè)施不全、管理相對(duì)粗放、運(yùn)行成本低且取水方便，加之農(nóng)民浪費(fèi)水現(xiàn)象嚴(yán)重致使其灌溉水有效利用系數(shù)較低。

2.5 不同水平年的影響分析

結(jié)合遼寧省2014-2019年灌區(qū)用水測(cè)算成果，對(duì)比分析用水效率在不同水平年的變化特征，如圖3所示。

圖3 不同水源類型樣點(diǎn)的用水系數(shù)

從圖3可知，遼寧省2014-2019年的灌溉水有效利用系數(shù)總體呈不斷上升趨勢(shì)，這與近年來(lái)遼寧地區(qū)提升灌溉水管理水平、推行節(jié)水灌溉技術(shù)、建立農(nóng)民用水協(xié)會(huì)、完善配套灌區(qū)骨干工程和持續(xù)加大農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度等密切相關(guān)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，灌溉水有效利用系數(shù)于2014-2017年間存在較快的增長(zhǎng)速度，而在2017-2019年間增速放緩。隨著規(guī)?；?jié)水灌溉工程的大力實(shí)施和小型農(nóng)田水利工程建設(shè)的全面鋪開(kāi)，進(jìn)一步提升節(jié)水配套和渠道防滲工程的節(jié)水空間十分有限，灌區(qū)管理水平隨著農(nóng)民用水協(xié)會(huì)的建立趨于穩(wěn)定，由此使得提升用水效率的空間不斷縮小并趨于穩(wěn)定。

2.6 渠道防滲的影響分析

目前，管道輸水灌溉和渠道防滲為遼寧地區(qū)節(jié)水灌溉比較常用的技術(shù)，現(xiàn)狀節(jié)水灌溉工程覆蓋范圍占全省有效灌溉面積的13.5%，而渠道防滲工程控灌范圍占全省有效灌溉面積的87.5%。文章選取兩個(gè)典型的輸水灌溉單元(防滲襯砌渠道、土渠)，對(duì)長(zhǎng)度和級(jí)別相同的渠道水利用系數(shù)采用動(dòng)水法測(cè)算，如表3所示。

表3 防滲襯砌渠道和土渠的測(cè)算成果

從表3可知，襯砌渠道能夠在一定程度上提高渠道水利用系數(shù)，但其提高程度因渠道級(jí)別的不同而存在一定差異。其中，襯砌渠道的斗渠水利用系數(shù)與土渠相比提高0.037，增加幅度達(dá)到3.89%；襯砌渠道的支渠水利用系數(shù)與土渠相比提高0.011，增加幅度為1.20%。由此表明，渠道水利用系數(shù)在工程防滲措施作用下能夠得以提高，但其整體改善程度不明顯。

3 結(jié) 論

通過(guò)分析用水效率受管理水平、渠道防滲、水源類型、土壤類型和灌區(qū)規(guī)模等因素的影響，在此基礎(chǔ)上揭示了遼寧省2014-2019年灌溉水有效利用系數(shù)的變化特征，主要結(jié)論如下：

1)灌溉水有效利用系數(shù)隨灌區(qū)規(guī)模的增大或土壤滲漏強(qiáng)度的提高而減少，兩者存在負(fù)相關(guān)性；從水源類型的角度，規(guī)模相同的情況下提水灌區(qū)大于自流引水灌區(qū)；工程渠道防滲措施提升灌溉水有效利用系數(shù)的幅度不太顯著；農(nóng)業(yè)水費(fèi)與管理資金落實(shí)到位、農(nóng)民用水戶參與灌區(qū)管理以及灌區(qū)管理結(jié)構(gòu)比較完善等，對(duì)用水效率的提升具有積極作用。

2)遼寧省2014-2019年用水效率系數(shù)總體呈不斷增大的變化趨勢(shì)，但后期的增幅逐漸放緩，進(jìn)一步提升用水效率的空間縮小。