基于灌溉水有效利用系數(shù)分析農(nóng)業(yè)節(jié)水問題的探究

孫金鳳， 戴鵬程， 王 瑞， 鈕婷婷， 譚舒之

(1.江蘇省水文水資源勘測局宿遷分局， 江蘇 宿遷 223800； 2.宿遷市宿城區(qū)水利局， 江蘇 宿遷 223800)

1 概 述

灌溉水有效利用系數(shù)是在某次或某一時間內(nèi)被農(nóng)作物利用的凈灌溉水量與水源渠首處總灌溉引水量的比值，是作為水利改革發(fā)展的一個重要量化指標，也是國家實行最嚴格水資源管理制度“三條紅線”控制目標及江蘇省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程監(jiān)測主要指標之一。國家推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革，建立農(nóng)業(yè)灌溉用水總量控制和定額管理制度，都離不開農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析研究[1]。

通過研究近年來宿遷市宿城區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)變化規(guī)律，客觀反映宿城區(qū)農(nóng)田灌溉現(xiàn)狀、用水管理水平、節(jié)水發(fā)展成效，分析影響農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高的因素，并提出對應措施，以期能夠有效指導農(nóng)田水利工程的規(guī)劃設計、促進農(nóng)業(yè)節(jié)水和區(qū)域水資源優(yōu)化配置等工作。

1.1 宿城區(qū)基本情況

宿城區(qū)地處江蘇省北部，位于東經(jīng)118°10'～118°33',北緯33°47'～34°01'之間，是魯南丘陵與蘇北平原過渡帶，地形呈西高東低，地貌類型為黃泛沖積平原，地面組份基本為黃泛沖積物。區(qū)域總面積854 km2，轄11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、4個街道、1個省級經(jīng)濟開發(fā)區(qū)和1個省級現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園。

宿城區(qū)氣候溫和，四季分明，雨水充沛，多年平均降水量為909.2 mm，過境水資源豐富，秋季作物以單季水稻為主，夏季作物以小麥、油菜等為主，旱作物蓄水補給一般均以天然降水補給為主，農(nóng)業(yè)灌溉用水主要是水稻田需水補給。

1.2 宿城區(qū)灌區(qū)現(xiàn)狀

宿城區(qū)境內(nèi)共有4個灌區(qū)，其中大型灌區(qū)3處，分別是皂河灌區(qū)、船行灌區(qū)、運南灌區(qū)，0.33萬hm2以上的中型灌區(qū)1處，為龍河灌區(qū)，現(xiàn)已納入船行灌區(qū)管理。4個灌區(qū)灌溉面積占全區(qū)面積的90%以上，灌溉水源來自南水北調(diào)主輸水通道的京杭大運河(船行灌區(qū)、皂河灌區(qū)、運南灌區(qū))和徐洪河(龍河灌區(qū))。

全區(qū)經(jīng)多年水利建設，灌區(qū)灌排系統(tǒng)已經(jīng)形成，灌溉渠系主要為支、斗、農(nóng)三級或斗、農(nóng)二級進田。灌溉工程的興建，為改善宿城區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、穩(wěn)定和發(fā)展糧食生產(chǎn)奠定可靠的物質(zhì)基礎。宿城區(qū)灌區(qū)統(tǒng)計情況見表1。

表1 宿城區(qū)灌區(qū)統(tǒng)計結果

1.3 工程建設情況

2015—2016年，全區(qū)水務建設重點實施10項水務工程，完成總投資6.21億元，完成新建防滲渠120 km，疏浚河道281 km；增加有效灌溉面積1 267 hm2，恢復改善灌溉面積2 667 hm2，新增旱澇保收田600 hm2，改善除澇面積6 000 hm2。

2016—2017年，全區(qū)水務建設重點實施14項水務工程，完成總投資1.90億元，襯砌干渠14.2 km、支渠6.35 km、斗渠24.45 km，完成新建防滲渠182.44 km，疏浚河道5.65 km、排澇溝44 km；增加高效節(jié)水灌溉面積187 hm2，維修養(yǎng)護泵站10座等。

2017—2018年，全區(qū)水務建設重點實施4項水務工程，完成總投資0.75億元，襯砌渠道13.81 km，配套建筑物50座，改建泵站6座，新建泵站3座；襯砌防滲渠道5.4 km；整治引河1.03 km；更新改造溝渠配套建筑物86座；配套量水設施16套；建設高效節(jié)水灌溉面積220 hm2等。

2018—2019年，全區(qū)水務建設重點實施7項水務工程，完成總投資2.24億元，襯砌渠道13.86 km，支渠護砌10.625 km。改建涵閘工程62座、橋涵工程5座，新建及改造泵站4座；新、拆建水閘6座、分水口50座、涵洞12座；新建渡槽12座、生產(chǎn)橋26座。

2 宿城區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算分析

2.1 測算分析方法

農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)η區(qū)是指凈灌溉用水總量W凈與毛灌溉用水總量W毛的比值。根據(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》《農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析工作考評辦法》《全國現(xiàn)狀灌溉水利用率測算技術方案》《宿城區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算方案》等技術要求并結合實際情況，宿城區(qū)測算分析工作采用基于標準灌溉定額評價體系的“首尾測算分析法”，即不測定灌溉水、配水和灌水過程中的損失，直接測定灌區(qū)渠首引進的水量和最終儲存到作物計劃濕潤層的水量(即凈灌水定額)，從而求得灌溉水利用系數(shù)。

通過對宿城區(qū)灌區(qū)進行調(diào)查及實地查勘，選取具有代表性、穩(wěn)定性、可行性的大型灌區(qū)船行灌區(qū)、皂河灌區(qū)作為樣點灌區(qū)，首先得出樣點灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)，并對樣點灌區(qū)的有效利用系數(shù)與年灌溉用水量加權平均后，由點及面計算宿城區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。

在已知樣點灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)和灌溉用水量的情況下，全區(qū)灌溉水利用系數(shù)ηw區(qū)計算公式為

(1)

(2)

式中：ηwi為樣點灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)，%；Wai為灌區(qū)的灌溉用水量，m3；wa區(qū)為灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3；m為灌區(qū)總個數(shù)。

宿城區(qū)樣點灌區(qū)船行灌區(qū)、皂河灌區(qū)均為大型灌區(qū)，根據(jù)測定導則，選取上、中、下游各3個典型田塊，通過計算田塊平均凈灌溉用水量推算樣點灌區(qū)凈灌溉用水量。

2.2 宿城區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)變化趨勢分析

2012—2019年宿城區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)分別為0.566、0.555、0.572、0.575、0.583、0.595、0.594、0.600，變化趨勢如圖1所示。隨著灌溉水測算考核推進，宿城區(qū)通過加大節(jié)水宣傳力度及農(nóng)田改造資金的投入，降低渠系及建筑物的跑、冒、滴、漏、滲，減少灌溉水損失率，灌溉水有效利用系數(shù)呈現(xiàn)穩(wěn)步提高趨勢。

圖1 宿城區(qū)2012—2019年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化

宿城區(qū)節(jié)水工程以及農(nóng)業(yè)綜合水價改革等措施和灌區(qū)節(jié)水管理水平逐年提高，對于灌溉水有效利用效率提高有一定成效。由圖2可知，灌溉水有效利用系數(shù)隨著節(jié)水工程面積的增加而呈上升趨勢，但隨著節(jié)水工程建設量達到一定水平，對系數(shù)的影響趨于平緩。

圖2 宿城區(qū)近5年節(jié)水工程面積與灌溉水有效利用系數(shù)變化

分析逐年農(nóng)作物全生長期內(nèi)有效降雨、蒸發(fā)量與灌溉水有效利用系數(shù)的年際變化關系(圖3)可知，農(nóng)作物生長期間，2018年、2019年同為干旱年，灌溉期間降水量少，作物全生長期內(nèi)有效降雨少，農(nóng)田內(nèi)增加了灌溉用水，基于節(jié)水工程建設逐年增加，規(guī)章制度逐漸完善，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)2018年反而出現(xiàn)下降現(xiàn)象；2018—2019年宿城區(qū)對各個灌區(qū)實施了信息化改造、安裝了渠首流量在線監(jiān)測系統(tǒng)、實施了水價改革并加大了節(jié)水宣傳力度，年際間農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高了0.006，這表明農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)與節(jié)水機制政策、灌區(qū)管理水平有一定關系，完善節(jié)水政策制度、做好灌區(qū)信息化改造及節(jié)水宣傳很有必要。

圖3 宿城區(qū)2015—2019年作物生產(chǎn)期間降水量、蒸發(fā)量與灌溉水有效利用系數(shù)變化

3 提升農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的主要措施

3.1 加大節(jié)水工程建設

宿城區(qū)2015—2019年逐年加大節(jié)水工程投資，是近年來灌溉水有效利用系數(shù)穩(wěn)步增長的重要措施。節(jié)水工程改造是提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的基礎，但其運行持久性差。

因此必須持續(xù)穩(wěn)定地投入水利資金，進一步加大節(jié)水工程投入，加速灌區(qū)改造和泵站更新，整修排灌系統(tǒng)，提高渠道襯砌率和渠系建筑物配套率，減少輸水時間和滲漏損失。只有具備完善的供水系統(tǒng)，才能實行計劃供水、科學節(jié)水。

3.2 提升高效節(jié)水灌溉技術

通過宿城區(qū)近5年節(jié)水工程面積與灌溉水有效利用系數(shù)變化的分析表明，節(jié)水灌溉技術改進是提高灌溉水有效利用率的有力保證，但由于農(nóng)村現(xiàn)行土地經(jīng)營方式和高新節(jié)水灌溉技術在管理體制和運營機制上存在一定的矛盾，高新節(jié)水灌溉技術難以大規(guī)模實施。

需要在不同的灌溉區(qū)域選擇適宜的節(jié)水灌溉技術，做到因地制宜，推廣適應當?shù)氐墓喔确绞絒2]。各灌區(qū)根據(jù)自身環(huán)境特點，有計劃地增加規(guī)模化、規(guī)范化節(jié)水灌溉工程，逐年提高噴灌、微灌、低壓管道輸水地面灌溉、集雨節(jié)灌等創(chuàng)新節(jié)水技術實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水。

3.3 完善節(jié)水機制、加快水價改革

從測算成果看，宿城區(qū)3個大型灌區(qū)在2018年實行水價改革后，2019年灌溉水有效利用系數(shù)有一定的提升。但農(nóng)民不易掌握先進的節(jié)水灌溉技術，且民眾對水是商品的意識不強，所以水費征收困難、管理有一定難度。

首先需要通過完善的節(jié)水灌溉政策法規(guī)、相應的鼓勵政策及約束機制，來幫助農(nóng)戶選擇先進的節(jié)水技術，從而提高節(jié)水灌溉及時實施的效益[3]；其次通過建立合理的水價機制、水權交易機制及補貼優(yōu)惠政策激勵節(jié)水灌溉技術的推廣；還可以通過稅收、金融等優(yōu)惠政策，吸引社會資本投入節(jié)水改革中來。

3.4 加強灌區(qū)管理、增強節(jié)水意識

宿城區(qū)大型灌區(qū)在續(xù)建配套改建工程中都進行了信息化改造、流量自動監(jiān)測系統(tǒng)等工程建設，對灌溉水利用效率有積極促進作用。但在實際測算中仍有深灌、漫灌、首灌尾排等浪費現(xiàn)象。

灌區(qū)管理單位需要積極宣傳推廣節(jié)水技術、提高田間管理水平，普及科學灌溉技術、增強農(nóng)民節(jié)水意識，把節(jié)水作為灌區(qū)增效和農(nóng)民增收的重點，讓農(nóng)民從節(jié)水中得到實實在在的利益。進一步落實精準補貼與節(jié)水獎勵政策，以按時收費、按量收費逐步取代按面積收費的辦法，進一步提高節(jié)水潛力[4]。

4 結 語

我國水土資源緊缺，發(fā)展節(jié)水灌溉是我國農(nóng)田水利建設的一項無可替代的重要戰(zhàn)略措施。

通過對宿城區(qū)多年來灌溉水有效利用系數(shù)測算年際變化規(guī)律的分析，探究宿城區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力與節(jié)水灌溉發(fā)展成效，分別從工程投資、節(jié)水技術、政策機制、灌區(qū)管理層面分析農(nóng)業(yè)灌溉中存在的問題，并提出相應的對策，以期促進地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水健康發(fā)展、水資源利用效率提高。