淺談本溪市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的測算與分析

劉湘妮，姜 熙

(1.遼寧省水利事務(wù)服務(wù)中心，沈陽 110003；2.遼寧省遼河防洪工程有限責(zé)任公司，沈陽 110000)

0 引 言

“十二五”以來，水資源合理配置與高效利用已經(jīng)成為保障國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展重大戰(zhàn)略舉措。相關(guān)部門相繼出臺(tái)了《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》(國發(fā)[2012]3號(hào))，《遼寧省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)遼寧省實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度“十三五”工作方案和遼寧省“十三五”封閉地下水取水工程總體方案的通知》(遼政辦發(fā)【2016】84號(hào))等水資源優(yōu)化配置及高效使用的文件。水資源合理開發(fā)利用越來越受重視，農(nóng)田灌溉用水在水資源用量中占比最大，因此，灌溉水利用系數(shù)測算的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、可靠性事關(guān)農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，具有重大和現(xiàn)實(shí)的意義。

文章以2020年本溪市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)實(shí)測為例，通過不同于平原地區(qū)的測算分析方法，針對(duì)本溪地區(qū)使用合適的方法測算得出年度系數(shù)值。為本溪地區(qū)及相似地區(qū)的測算分析提供支持和依據(jù)，為相關(guān)部門的宏觀決策提供參考。

1 基本情況

本溪市位于遼寧省東部，以山地、丘陵為主，太子河、渾河等途經(jīng)境內(nèi)，水資源豐富，森林覆蓋度高，耕地面積較少。屬溫帶半濕潤大陸性氣候，全年氣溫在-35～36℃之間。全市總面積逾8414km2，下轄2個(gè)縣、4個(gè)市轄區(qū)、1個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。

2020年，本溪市現(xiàn)有灌區(qū)有效灌溉面積16400hm2，實(shí)灌面積10373.33 hm2。其中，小于666.67 hm2的小型灌區(qū)有效灌溉面積共計(jì)10093.33 hm2，實(shí)際灌溉面積5513.33 hm2；純井灌區(qū)有效灌溉面積為6306.67 hm2，其中，土質(zhì)渠道地面灌186.67 hm2，防滲渠道地面灌333.33 hm2，管道輸水地面灌300 hm2，噴灌2080 hm2，微灌3406.67 hm2。純井灌區(qū)實(shí)際灌溉面積為4860 hm2，其中，土質(zhì)渠道地面灌80 hm2，防滲渠道地面灌200 hm2，管道輸水地面灌420 hm2，噴灌1240 hm2，微灌2920 hm2。

2020年本溪市實(shí)灌面積為10373.33 hm2，農(nóng)田灌溉用水量為6188萬m3，灌溉定額5965.30m3/ hm2，其中小型灌區(qū)水稻種植為用水大戶，用水量5194萬m3，占83.93%；純井灌區(qū)用水量994.47萬m3，占16.07%。

2 系數(shù)測算工作流程

2.1 工作內(nèi)容

1)根據(jù)本溪市灌區(qū)分布、作物種植、實(shí)際灌溉以及工程管理等情況，選擇樣點(diǎn)灌區(qū)，落實(shí)典型田塊和觀測人員，編制實(shí)施方案。

2)根據(jù)觀測內(nèi)容，購置儀器設(shè)備，開展技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，建立本溪市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算人員體系。

3)按照直接量測法開展毛灌溉用水量與凈灌溉用水量的觀測，并按月審查觀測數(shù)據(jù)，對(duì)存在的問題及時(shí)修正。

4)對(duì)全年的觀測數(shù)據(jù)及農(nóng)田灌溉數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，測算本溪市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，編制測算分析報(bào)告[1-3]。

2.2 工作過程

2020年3月，水利廳組織召開了遼寧省市級(jí)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)技術(shù)培訓(xùn)會(huì)會(huì)議，會(huì)后本溪市水務(wù)局立即部署工作，落實(shí)技術(shù)支撐單位，選擇測算樣點(diǎn)灌區(qū)，明確測算單位和人員分工。在各個(gè)縣區(qū)選擇32個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)，落實(shí)了相應(yīng)的典型田塊和觀測人員；同時(shí)，要求各實(shí)測單位定期上報(bào)數(shù)據(jù)，做好實(shí)測數(shù)據(jù)的過程監(jiān)測工作；年終，根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)的實(shí)測數(shù)據(jù)和本溪市農(nóng)業(yè)灌溉基本情況，進(jìn)行本溪市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的測算分析工作。具體工作過程：

3月，組織編制了年度實(shí)施方案、技術(shù)指南及培訓(xùn)資料。同時(shí)組織召開了技術(shù)培訓(xùn)會(huì)，為縣區(qū)技術(shù)人員及樣點(diǎn)灌區(qū)實(shí)測人員講解實(shí)測內(nèi)容、實(shí)測方法及相關(guān)工作要求。

5月—9月，組織項(xiàng)目組成員對(duì)樣點(diǎn)灌區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)督灌區(qū)及時(shí)糾正測算過程中存在的問題，并對(duì)上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核。

10月-11月，總結(jié)分析數(shù)據(jù)，測算分析本溪市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，編制總結(jié)報(bào)告。

3 系數(shù)測算與分析

3.1 樣點(diǎn)管區(qū)選擇

根據(jù)本溪市實(shí)際情況，綜合考慮灌區(qū)的地形地貌、工程設(shè)施、管理水平、水源條件、作物種植結(jié)構(gòu)等因素，所選樣點(diǎn)灌區(qū)能代表全市區(qū)域范圍內(nèi)同規(guī)模與類型灌區(qū)。基于此，本次選取的32個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)，詳見表1。

表1 樣點(diǎn)灌區(qū)基本情況統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表1 樣點(diǎn)灌區(qū)基本情況統(tǒng)計(jì)表

3.2 測算方法

典型田塊平均凈灌溉用水量測量方法有直接量測法和觀測分析法。旱地作物具備直接量測法條件，本次選擇的4個(gè)旱地作物的純井灌區(qū)采用直接量測法獲得平均凈灌溉用水量。本次選取26個(gè)小型灌區(qū)和2個(gè)純井灌區(qū)種植作物均為水稻，該地區(qū)為遼東山區(qū)，種植區(qū)域多為山坡下農(nóng)地，一側(cè)為山腳下，另一側(cè)為河流，導(dǎo)致灌區(qū)地勢不平，格田之間水層具有流動(dòng)性，且灌區(qū)渠首經(jīng)常性開放，灌水與排水同時(shí)進(jìn)行，使田塊內(nèi)種植水也處于流動(dòng)狀態(tài)。故本次不選擇直接量測法，用觀測分析法測量灌區(qū)凈灌水量。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，水田灌溉均為充分灌溉，凈灌溉用水量通過灌區(qū)附近的氣象資料計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量，再通過作物系數(shù)和資料分析計(jì)算出[4-5]。

通過收集灌區(qū)附近氣象資料，調(diào)查灌區(qū)水稻全生育期日期范圍(本溪縣和桓仁縣區(qū)域內(nèi)的小型灌區(qū)均采用一個(gè)生育周期，只計(jì)算插秧開始到收割日的時(shí)間)，根據(jù)國際糧農(nóng)組織的FAO—56中的規(guī)定，選擇作物系數(shù)選取Kc為1.1，計(jì)算出作物蒸發(fā)蒸騰量值。統(tǒng)計(jì)生育期范圍的降雨量(包括泡田期)，去除5mm以下的降雨，再根據(jù)地區(qū)環(huán)境確定有效降雨的有效值，計(jì)算出有效降雨。根據(jù)生育期時(shí)間及北方水田滲漏量綜合值確定每日3mm，然后按照作物生育期計(jì)算，不計(jì)入泡田期。泡田定額按照實(shí)地調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)一為115mm。計(jì)算凈灌溉定額。

凈灌溉定額=ET-有效降雨+滲漏量+泡田定額

3.3 測算結(jié)果

1)純井灌區(qū)測算結(jié)果

以測算分析得出的各類型純井樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為基礎(chǔ)，采用算術(shù)平均法分別計(jì)算土質(zhì)渠道地面灌、防滲渠道地面灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌5種類型灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)；然后，按不同類型灌區(qū)年毛灌溉用水量加權(quán)平均，計(jì)算得出市級(jí)區(qū)域純井灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)。計(jì)算公式為：

(1)

式中：η土、η防、η管、η噴、η微分別為5種類型樣點(diǎn)灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)；W市土、W市防、W市管、W市噴、W市微分別為市級(jí)區(qū)域5種類型純井灌區(qū)的年毛灌溉用水量，萬m3。

根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)系數(shù)測算結(jié)果得出5類毛灌溉水量和系數(shù)值，按照公式計(jì)算，本溪市純井灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)為0.8154，其中土質(zhì)渠道地面灌系數(shù)為0.5987，防滲渠道地面灌系數(shù)為0.7569，管道輸水地面灌系數(shù)為0.7082，噴灌系數(shù)為0.8404，微灌系數(shù)為0.8775。

2)小型灌區(qū)測算結(jié)果

以測算分析得出的各個(gè)小型灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為基礎(chǔ)，采用算術(shù)平均法計(jì)算市級(jí)區(qū)域小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。計(jì)算公式為：

(2)

式中：η市小為市級(jí)區(qū)域小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；η小i為第i個(gè)小型灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；n為市級(jí)區(qū)域小型灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量，個(gè)。

全市選取26個(gè)小型灌區(qū)作為樣點(diǎn)灌區(qū)，按照公式2計(jì)算，全市小型型灌區(qū)系數(shù)為26個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)的系數(shù)值，即為0.5549，詳見表3。

表2 小型灌區(qū)系數(shù)測算成果

4 結(jié)論與建議

2020年本溪市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)為0.5971，其中小型灌區(qū)為0.5553，純井灌區(qū)為0.8154。

灌溉水有效利用系數(shù)作為灌區(qū)用水效率水平的考核指標(biāo)，受灌區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展水平、管理水平、氣候等因素影響，年際間存在變化，應(yīng)進(jìn)行長期觀測，分析系數(shù)變化規(guī)律，為灌區(qū)灌溉用水管理、節(jié)水改造提供技術(shù)支持。

此外，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，僅從灌區(qū)用水狀況進(jìn)行監(jiān)測評(píng)估，指標(biāo)數(shù)據(jù)較為單一，需進(jìn)一步開展管理、工程等要素的監(jiān)測分析，提高數(shù)據(jù)合理性。