蘇州市農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析

劉國(guó)平 李愷

(1.昆山市水務(wù)局，江蘇 蘇州 215300；2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098)

1 蘇州市農(nóng)田灌溉情況

蘇州市的地理位置在長(zhǎng)江三角洲東南部，土地面積8657.32km2(土地面積中含太湖、陽(yáng)澄湖、淀山湖等大型湖泊水域面積)[1]。蘇州市農(nóng)田有效灌溉面積為13.29萬(wàn)hm2，實(shí)灌溉面積為13.29萬(wàn)hm2(其中水稻7.57萬(wàn)hm2)。灌溉定額參照江蘇省廳頒布的定額執(zhí)行。本次測(cè)算分析主要針對(duì)水稻灌溉實(shí)施，其它作物未納入。

2 樣點(diǎn)灌區(qū)的選擇

鑒于蘇州市灌區(qū)規(guī)模較小，且均為提水灌溉，在選擇樣點(diǎn)灌區(qū)時(shí)結(jié)合了區(qū)域內(nèi)不同位置的灌溉面積以及灌溉方法改造等情況，盡量使所選的樣點(diǎn)灌區(qū)能體現(xiàn)出當(dāng)?shù)毓鄥^(qū)的基本情況[2]。

根據(jù)上述原則，綜合蘇州市實(shí)際情況，確定7個(gè)縣(市、區(qū))各1個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)，共計(jì)7個(gè)小型提水灌區(qū)，測(cè)算作物均為水稻。

表1 蘇州市樣點(diǎn)灌區(qū)基本信息表

3 樣點(diǎn)灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析及成果檢驗(yàn)

3.1 樣點(diǎn)灌區(qū)測(cè)算分析方法

本次測(cè)算采用首位測(cè)算法進(jìn)行測(cè)算分析。

“首”即渠首的引水總量，亦稱毛灌溉用水總量；“尾”即流入農(nóng)田內(nèi)被作物吸收利用的水量，亦稱凈灌溉用水總量[3]。

根據(jù)定義，樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)即為某時(shí)段灌區(qū)田間凈灌溉用水總量與從灌溉系統(tǒng)取用的毛灌溉用水總量的比值[3]。計(jì)算公式如下：

式中，ηw為樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)；Wj為樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水總量，m3；Wa為樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3。

為了使計(jì)算結(jié)果充分反映當(dāng)?shù)鼗厩闆r，計(jì)算分析時(shí)段以測(cè)算作物需水時(shí)段為準(zhǔn)，由于測(cè)算作物均為水稻，因此時(shí)段定為5月1日—10月31日，據(jù)此合理確定測(cè)算作物的凈灌溉用水量。

3.1.1 典型田塊的選擇

小型灌區(qū)應(yīng)按照不同類型的作物、灌溉方法、土壤情況等因素選取典型田塊[4]。

3.1.2 典型田塊凈灌溉用水量

在每次灌水前后按《灌溉試驗(yàn)規(guī)范SL 13-2004》有關(guān)規(guī)定，計(jì)算該次每平方米凈灌溉用水量ω田凈i，得出該典型田塊每平方米凈灌溉用水量ω田凈[5]。

3.1.2.1 淹水灌溉

根據(jù)典型田塊灌溉前后田面水深的變化來(lái)確定某次每平方米凈灌溉用水量[5]，計(jì)算公式如下：

ω田凈i=10-3×(h2-h1)

式中，ω田凈i為典型田塊某次每平方米凈灌溉用水量，m3·m-2；h1為某次灌水前典型田塊田面水深，mm；h2為某次灌水后典型田塊田面水深，mm。

3.1.2.2 典型田塊每平方米凈灌溉用水量

在各次每平方米凈灌溉用水量ω田凈i的基礎(chǔ)上，推算該作物每平方米凈灌溉用水量ω田凈[5]，即：

式中，ω田凈為某典型田塊作物畝均凈灌溉用水量，m3·m-2；n為典型田塊灌水次數(shù)，次。

3.1.3 樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量

根據(jù)已測(cè)得的典型田塊每平方米凈灌溉用水量，計(jì)算得樣點(diǎn)灌區(qū)每平方米綜合凈灌溉用水量ω凈：

式中，ω田凈j為第j塊典型田塊的每平方米凈灌溉用水量，m3·m-2；n為典型田塊數(shù)量。

解析 設(shè)PB：y=kx+b，A(x1，y1)，B(x2，y2)，與拋物線聯(lián)立消元：x2-kx-b=0，有x1+x2=k，x1x2=-b，作AM⊥x軸，BN⊥x軸，由∠AOB=90°得：即由代入得：化簡(jiǎn)得x1x2=-1，故b=1,CD=3,由∠BPC=∠OCP得PD=3，設(shè)P(m，-2m-2)，作PH⊥y軸，由勾股定理得m=0(舍),所以

則樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量為：

ωj=ω凈×A

式中，A為樣點(diǎn)灌區(qū)實(shí)灌面積，m2。

式中符號(hào)意義同前。

3.1.4 樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水量

毛灌溉水量Wa可通過(guò)安裝流量計(jì)水表直接讀取，也可以通過(guò)電量法或者流量法計(jì)算得到[5]。

電量法公式：

Wa=Q×T

式中，Wa為毛灌溉水量，m3；Q為平均流量，m3·h-1；T為灌水時(shí)長(zhǎng)，h。

3.2 樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析

3.2.1 張家港市大新鎮(zhèn)橋頭灌區(qū)

表2 橋頭灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

橋頭灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.6929。

3.2.2 常熟市虞山鎮(zhèn)光明灌區(qū)

表3 光明灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

光明灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.6922。

3.2.3 太倉(cāng)市城廂鎮(zhèn)姚灣灌區(qū)

表4 姚灣灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

姚灣灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.6651。

3.2.4 昆山市周莊鎮(zhèn)云南北灌區(qū)

表5 云南北灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

云南北灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.6930。

3.2.5 相城區(qū)望亭鎮(zhèn)勝利灌區(qū)

表6 勝利灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

勝利灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.6867。

3.2.6 吳江區(qū)同里鎮(zhèn)北聯(lián)灌區(qū)

表7 北聯(lián)灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

北聯(lián)灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.6666。

3.2.7 吳中區(qū)用直鎮(zhèn)長(zhǎng)巨灌區(qū)

表8 長(zhǎng)巨灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

長(zhǎng)巨灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.6589。

4 市級(jí)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析成果

由于各縣(市、區(qū))均只有1個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)，因此以測(cè)算分析得出的各樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)代表各縣(市、區(qū))灌溉水利用系數(shù)。

對(duì)各縣(市、區(qū))灌溉水利用系數(shù)采用算術(shù)平均法計(jì)算得出全市灌溉水利用系數(shù)[6]。計(jì)算公式如下：

式中，η市為蘇州市灌溉水利用系數(shù)；η縣(市、區(qū))i為第i個(gè)縣(市、區(qū))灌溉水利用系數(shù)；n為縣(市、區(qū))數(shù)量。

表9 蘇州市灌溉用水利用系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

蘇州市農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.679。

5 結(jié)論

本文測(cè)算分析工作采用“首尾測(cè)算法”，選擇能從整體代表蘇州市水稻作物平均灌溉水利用情況的樣點(diǎn)灌區(qū)；綜合考慮土壤情況、土質(zhì)類型、地下水分布、灌溉方法等因素來(lái)選擇典型田塊。

通過(guò)對(duì)蘇州市7個(gè)縣(市、區(qū))共7個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)的測(cè)算與分析，計(jì)算得到蘇州市農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)均值為0.679。