贛州市章江灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)研究

魏 婷 楊永森

(1.贛州市河湖保護(hù)中心，江西 贛州 341000；2.中國水利水電科學(xué)研究院，北京 100038)

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)是加強(qiáng)農(nóng)田灌溉用水監(jiān)測、科學(xué)合理評估農(nóng)業(yè)灌區(qū)水利工程設(shè)施建設(shè)狀況和農(nóng)田灌溉用水管理水平的科學(xué)衡量指標(biāo)，同時也是貫徹我國最嚴(yán)格的水資源管理體系和水資源管理制度“三條紅線”的具體抓手[1]。對于贛州市而言，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)也是體現(xiàn)全市農(nóng)業(yè)水利現(xiàn)代化水平的關(guān)鍵指標(biāo)。跟蹤分析灌溉用水有效利用系數(shù)變動狀況，可以合理評估節(jié)約用水能力和節(jié)水灌溉發(fā)展效果，這對推動灌溉節(jié)水事業(yè)健康發(fā)展具有重要意義，為全市的農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)指明方向。本文歸納梳理該灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算的具體方法，以贛州市章江大型灌區(qū)為例，對該灌區(qū)2019年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)開展測算研究，為贛南丘陵地區(qū)其他中、小型灌區(qū)提供了參考依據(jù)。

1 章江灌區(qū)情況

章江灌區(qū)地處江西省南部地區(qū)贛州市，系贛江上游、橫江河水系章江流域的中下游地區(qū)，多年平均降水量為1438mm，是一個以章惠水利樞紐工程、羅邊水利樞紐工程及紅旗水庫為骨干的多水源蓄引提水有機(jī)結(jié)合的農(nóng)業(yè)灌溉工程，是贛南丘陵地區(qū)比較有代表性的灌區(qū)，通過研究其農(nóng)田灌溉水有效利用效率，為贛南丘陵地區(qū)其他中、小型灌區(qū)提供參考。

章江灌區(qū)規(guī)劃范圍涵蓋贛州市章貢區(qū)、贛州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和南康區(qū)。灌區(qū)共分為4個灌片，現(xiàn)有耕地面積40.4萬畝，規(guī)劃設(shè)計面積30.72萬畝，2019年有效灌溉面積23.15萬畝,見表1。灌區(qū)內(nèi)主要干渠5條，總長105.14km；支渠102條，總長143.85km；渠系建筑物532座。主要糧食作物為水稻、豆類、薯類等，是目前贛州市最為重要的糧食生產(chǎn)基地。

表1 2019年章江灌區(qū)情況統(tǒng)計

作為贛州市唯一一座大型灌區(qū)，該灌區(qū)已在2018年完成續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，并成立了專門的管理單位對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、制度化、信息化管理。灌區(qū)已建成的灌溉網(wǎng)絡(luò)體系在當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了重要作用，不僅提高了防御水旱災(zāi)害能力，還促進(jìn)了工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，為贛州市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了良好的保障。

2 首尾法測算分析方法

傳統(tǒng)的測算分析方法測量數(shù)據(jù)工作量大，對基層執(zhí)行單位硬件設(shè)施、專業(yè)技術(shù)水平要求高，實施難度較大。而“首尾測算分析法”僅涉及兩個量，計算的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)是指灌進(jìn)田間可被糧食作物使用的總水量與灌溉系統(tǒng)取用的灌溉總水量的比例，也可以是在某一時期灌進(jìn)田間可被糧食作物使用的總水量與水源地灌溉取水量的比例，數(shù)據(jù)可直接量測獲得，無須進(jìn)行大量分析論證，簡單方便[2]。

計算時段一般選取測算年的1月1日至12月31日，根據(jù)《全國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》，在樣點(diǎn)灌區(qū)應(yīng)用首尾測算分析法[3]，計算公式為

ηw=Wj/Wɑ

(1)

式中：ηw為灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)；Wj為灌區(qū)凈灌溉總用水量，m3；Wɑ為灌區(qū)毛灌溉總用水量，m3。

3 章江灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)測算

章江灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)計算采取點(diǎn)與面相結(jié)合、調(diào)查計算與監(jiān)測數(shù)據(jù)分析相結(jié)合、微觀調(diào)查與宏觀數(shù)據(jù)分析評價相結(jié)合的方式開展[4]。其辦法是在對灌區(qū)綜合調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇全部為農(nóng)業(yè)灌溉供水的南干渠和北干渠作為農(nóng)業(yè)灌區(qū)的典型渠道。搜集整理了南北干渠樣點(diǎn)灌區(qū)相關(guān)資料，對2019年南北干渠渠道渠首供水能力進(jìn)行了測定，并進(jìn)行了必要的田間觀測。經(jīng)綜合計算分析得出南北干渠灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步分析計算得到灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)平均值。

3.1 灌區(qū)主要種植農(nóng)作物及實灌溉面積的確定

經(jīng)對各灌區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況的調(diào)查分析后，確定了灌區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和主要灌溉農(nóng)田作物為“早稻+晚稻”，并對早晚稻的實際灌溉面積進(jìn)行了深入調(diào)查和統(tǒng)計。2019年章江灌區(qū)中早稻實際灌溉面積為17.72萬畝，晚稻實際灌溉面積為19.69萬畝，見表2。

表2 2019年章江灌區(qū)作物灌溉面積統(tǒng)計

3.2 毛灌溉用水總量的確定

典型樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量，是指在典型樣點(diǎn)灌區(qū)中全部用作耕地灌溉的用水總量。年度毛灌溉用水總量W，是指在灌區(qū)內(nèi)每年從供水地等灌溉系統(tǒng)所獲取的用作農(nóng)田耕地灌溉的總水量，其值相當(dāng)于取水總量中扣除因工程維護(hù)、防汛除險等而要求的渠道(管路)棄水量、向灌區(qū)外的退水量和非農(nóng)業(yè)灌溉水量等[5]。

以章江灌區(qū)北干渠作為代表渠道，利用當(dāng)?shù)厮恼緦嶋H觀測的北干渠渠道水位及實際流量測驗資料，建立水位-流量臨時曲線，根據(jù)實測日平均水位推算北干渠渠首毛灌溉用水總量。經(jīng)過分析計算，從2019年4月19日供水開始，至10月16日供水結(jié)束，章江灌區(qū)北干渠渠首毛灌溉用水量為1226.30萬m3，實際灌溉面積共2.19萬畝，畝均毛灌溉用水量為559.9m3/畝，據(jù)此推算章江灌區(qū)23.15萬畝實際灌面積毛灌溉用水量為12961.70萬m3。2019年北干渠渠首毛灌溉用水量見表3。

表3 2019年北干渠渠首毛灌溉用水量 單位：萬m3

3.3 水稻田間凈灌溉用水量實際觀測值的確定方法

結(jié)合章江灌區(qū)實際情況，以主要灌溉作物水稻作為本次農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)測算分析對象。水稻田間凈灌溉用水量通過實際觀測水稻典型田塊的每次灌溉水量確定。

3.3.1 典型田塊的選擇

在章江灌區(qū)北干渠灌區(qū)的灌溉面積范圍內(nèi)，綜合考量田間平整度、土壤種類、地下水埋藏深度、降水天氣條件、農(nóng)民灌水習(xí)慣和澆水方法等各種因素，在其上、下游部分依次選取了3塊面積大小適中、界限明確、形態(tài)規(guī)范的田塊，來開展水稻灌溉用水量監(jiān)測[6]。

3.3.2 灌區(qū)灌溉模式的選擇

水稻灌溉模式一般分為充分灌溉和控制灌溉。充分灌溉是在渠道水源供水充分條件下的灌溉方式；控制灌溉則為在渠道水源供水不足，灌溉用水無法得到充分保證情況下的灌溉方式，或是為了節(jié)約用水采用的科學(xué)灌溉方式。根據(jù)對灌區(qū)情況進(jìn)行整體情況分析，章江灌區(qū)水稻種植一般采取充分灌溉的生產(chǎn)方式。

3.3.3 水稻灌溉觀測

水稻灌溉觀測項目主要是通過水層監(jiān)測，測算每次灌溉用水量，進(jìn)而得到單次田間灌水量和各時期的田間灌水量，并以此確定田間凈灌溉用水量M。

3.4 章江灌區(qū)凈灌溉用水量的測算

根據(jù)田間灌區(qū)凈灌溉用水量用式(2)計算:

(2)

式中：N為灌區(qū)播種作物種類總數(shù)；Mi為灌區(qū)第i種作物凈灌定額，m3/畝；Ai為灌區(qū)第i種作物實灌面積，畝。

以田間觀測法測定水稻田間凈灌溉用水量，計算得到2019年章江灌區(qū)田間凈灌溉用水量Wj為6193.46萬m3。2019年章江樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌用水總量見表4。

表4 2019年章江樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌用水總量

3.5 計算章江灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)

通過以章江灌區(qū)北干渠作為典型代表渠道，利用當(dāng)?shù)厮恼緦崪y資料分析計算確定的章江灌區(qū)當(dāng)年毛灌溉用水量(12961.70萬m3)，根據(jù)實際測量確定的早晚稻田間凈灌溉定額Mi計算得的田向凈灌溉用水量Wj(6193.46萬m3)，根據(jù)灌溉水有效利用系數(shù)計算公式ηw=Wj/Wɑ計算得出2019年章江灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.4778。

隨著大型灌區(qū)節(jié)水改造與續(xù)建配套工程的實施，以及國家節(jié)水行動的大力推行，灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)正逐年提高[7]。贛州市章江灌區(qū)自2018年以來就一直對標(biāo)節(jié)水型灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提檔升級，通過實施節(jié)水改造與續(xù)建配套工程以及加強(qiáng)維修養(yǎng)護(hù)等方式，按照灌區(qū)及其骨干工程管理標(biāo)準(zhǔn)化、制度化、信息化、規(guī)范化要求，實現(xiàn)了“有錢管、有人管、管得好”的目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計，江西省大型灌區(qū)2015—2019年的灌溉水有效利用系數(shù)分別為0.4479、0.4524、0.4599、0.4680、0.4719，而贛州市章江灌區(qū)2019年度測算結(jié)果0.4778，進(jìn)一步說明了章江灌區(qū)的管理成效。

4 首尾測算法的優(yōu)點(diǎn)與不足

首尾測算分析法，作為目前我國水利工程管理部門所普遍采用的測算農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的辦法，能夠避免調(diào)水過程中渠系與田間的灌溉水有效利用系數(shù)的測算，操作簡單，準(zhǔn)確性較高，符合我國農(nóng)村基層水利的實際需要[8-9]。農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的計算是一個實用性、嚴(yán)謹(jǐn)性很強(qiáng)的工作，需要準(zhǔn)確把握毛灌溉用水量和凈灌溉用水量，其中毛灌溉用水量測定的難點(diǎn)在于降水量、田間地下水補(bǔ)充及滲漏量的測定，需要大量專業(yè)人員利用技術(shù)設(shè)備進(jìn)行測定。而凈灌溉用水量測定的難點(diǎn)在于基層觀測人員年齡大、理論技術(shù)水平較低、人員變動大，觀測人員能否準(zhǔn)確把握灌水時機(jī)，是進(jìn)行有效測定的重要影響因素[10]。

首尾測算分析法雖然能更方便地在基層處理測算農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的關(guān)鍵問題，但是無法準(zhǔn)確分析在輸水過程中的各級損耗，從而無法準(zhǔn)確直觀評價渠系和田間工程的質(zhì)量及輸配水利用率，尤其是在灌區(qū)實施節(jié)水改造與續(xù)建配套工程以及高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)后，無法前后對比工程效益。

5 結(jié) 語

本文通過梳理農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算的具體方法，測算了章江灌區(qū)2019年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，通過對比研究近年來贛州市章江灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，體現(xiàn)了灌區(qū)的節(jié)水成效和管理能力。同時，發(fā)現(xiàn)該灌區(qū)可以通過以下方式提升農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)，如加強(qiáng)對灌區(qū)技術(shù)人員的培訓(xùn)指導(dǎo)、委托第三方技術(shù)單位進(jìn)行技術(shù)保障、加強(qiáng)灌區(qū)維修養(yǎng)護(hù)改造力度、改用節(jié)水灌溉方式、普及節(jié)水灌溉知識、減少田間滲漏等。該研究為贛南丘陵地區(qū)其他中、小型灌區(qū)測算農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提供計算研究樣板，也為灌區(qū)以后的水資源高效利用提供了研究基礎(chǔ)。