涼州區(qū)西營河灌區(qū)2020年農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)測算淺析

錢 偉

（涼州區(qū)農(nóng)村飲水安全服務(wù)站，甘肅武威 733000）

0 引言

西營河灌區(qū)是石羊河流域水系的一個支流，承擔(dān)著灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉、人畜飲水、工業(yè)用水的大型自流灌區(qū)，流域區(qū)屬大陸性溫帶干旱區(qū)域，具有冬季寒冷、常年干燥、多風(fēng)的特征，境內(nèi)多年年均降水量177.1 mm，蒸發(fā)量1943 mm，是典型的資源性缺水區(qū)域。西營河灌區(qū)設(shè)計灌溉面積2.564萬hm2，2023年涼州區(qū)分配灌區(qū)水權(quán)水量2.071億m3，其中地表水1.966億m3，地下水0.105億m3。灌區(qū)承擔(dān)著西營鎮(zhèn)、豐樂鎮(zhèn)、永豐鎮(zhèn)、五和鎮(zhèn)、康寧鎮(zhèn)、金山鎮(zhèn)、懷安鎮(zhèn)、松樹鎮(zhèn)、洪祥鎮(zhèn)等9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)69個農(nóng)民用水戶協(xié)會622個村民小組25492個用水戶及農(nóng)林場的灌溉任務(wù)，并為本灌區(qū)10.91萬人、永昌灌區(qū)5.59萬人及牲畜提供安全飲水服務(wù)；同時兼顧向下游民勤年度調(diào)水任務(wù)和西營河48 km的河長制落實工作。

灌區(qū)經(jīng)過40多年的建設(shè)，已建成中型水庫1座，總庫容2350萬m3；小（2）型水庫1座，總庫容25.61萬m3，引水渠首1座，最大引水流量40 m3/s；干渠6條，長93.78 km，各類建筑物246座；支渠84條，長245.48 km，各類建筑物921座；斗、農(nóng)渠道2864條，長2339.27 km；農(nóng)田機電井105眼。已基本形成了蓄、引、提相配套的水利工程網(wǎng)絡(luò)，初步具備完整的灌溉工程體系。

1 灌區(qū)農(nóng)田灌溉與用水情況

2020年，西營河灌區(qū)實播面積1.74萬hm2，其中地表水面積1.58萬hm2，地下水面積1058.13 hm2。按種植作物分類：夏禾面積5163.47 hm2；秋禾面積8707.6 hm2；經(jīng)濟作物面積783.4 hm2；生態(tài)面積2356.87 hm2。有507.67 hm2耕地撂荒。

2020年分配水權(quán)水量20709.35萬m3，其中：生活用水1094.05萬m3，占5.28%；工業(yè)用水1842.75萬m3，占8.90%；生態(tài)用水1245.18萬m3，占6.01%；農(nóng)業(yè)用水16527.37萬m3，占79.81%。按水源劃分：地表水19657.14萬m3，地下水1052.21萬m3。

地表水作物灌溉從4月20日開始，9月20日結(jié)束。夏禾作物灌水3.5次，秋禾作物灌水4次，經(jīng)濟作物灌水4次，特色林果業(yè)灌水4次，生態(tài)灌溉3次，秋冬儲水灌溉1次，766.67 hm2耕地需春灌。

2020年，西營河河源來水36005.99萬m3。水庫下泄36842.60萬m3，其中：西營水庫向民勤調(diào)水15188萬m3，天然河道下泄生態(tài)補給水量3574萬m3，灌區(qū)用水水庫下泄水量18080.60萬m3。西營河渠首引水16285.05萬m3，其中：農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水15200.05萬m3；生活用水983萬m3；工業(yè)用水102萬m3。

地下水灌溉從4月25日開始，夏禾作物灌水3次，秋禾作物灌水4次，經(jīng)濟作物灌水4次，特色經(jīng)濟林灌水4次，生態(tài)灌溉3次，秋冬儲水灌溉1次。

2020年，灌區(qū)井口提水802.07萬m3；其中：農(nóng)業(yè)用水677.38萬m3；生態(tài)用水30.62萬m3；生活用水14.14萬m3；工業(yè)用水79.93萬m3。

2 技術(shù)路線

1）在對灌區(qū)實際情況進行綜合研究的基礎(chǔ)上，分類匯總各類型灌溉區(qū)域的種植面積、水利設(shè)施與毛灌溉用水量等，通過選擇各種種植規(guī)模、水利設(shè)施和水資源管理的樣點區(qū)，構(gòu)建科學(xué)合理的灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算分析網(wǎng)絡(luò)圖；

2）全面收集樣點區(qū)灌溉面積、工程設(shè)施、渠系信息與毛灌溉用水量等有關(guān)資料，在樣點灌區(qū)內(nèi)選擇樣點地塊，測算樣點地塊作物畝均凈灌溉用水量，計算灌區(qū)凈灌溉用水量，利用“首尾測算分析法”，計算灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)；

3）以樣點區(qū)測算結(jié)果為基礎(chǔ)，逐級匯總分析，計算灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；

4）按不同灌溉分類區(qū)域毛灌溉用水量進行加權(quán)平均，分析推算灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；

5）根據(jù)以上成果，編制灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算成果報告，成果報告上報部門審核。

3 樣點區(qū)域選擇

3.1 樣點片區(qū)劃分

根據(jù)典型樣點灌溉區(qū)域地塊選擇的技術(shù)要求，科學(xué)研究灌區(qū)地形地貌、水資源量、水利設(shè)施、田塊坡度、土壤類別、水文氣象、灌溉方式和灌溉管理制度等，按自流灌區(qū)上、中、下游對主要作物選擇典型樣點地塊進行觀測。同時，為了更好地服務(wù)于高效節(jié)水大田滴灌工程，根據(jù)灌區(qū)目前實施的大田滴灌工程項目，增設(shè)高效節(jié)水片區(qū)試驗點。

3.2 樣點地塊及作物選擇

按照《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)細則》要求，各管理站根據(jù)本站范圍內(nèi)玉米、小麥、經(jīng)濟作物（經(jīng)濟林、馬鈴薯、胡蘿卜、飼草、藜麥）實際種植情況，每類作物在上、中、下游選擇3塊樣點地塊進行灌溉水利用系數(shù)測算工作。灌區(qū)總共選定7個農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)測算分析點，涉及5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)9個村，測算地塊47塊，測算面積3.862 hm2，測算作物為春小麥、玉米、皇冠梨、洋芋。

4 主要測算方法及要求

4.1 灌水定額觀測分析法

4.1.1 觀測方法：田間凈灌水定額的測定要求各測水點統(tǒng)一使用水管處下發(fā)的梯形量水堰，在無法安裝量水堰的地塊應(yīng)加開地頭溝，在架設(shè)量水堰時，一般應(yīng)嵌入溝道及邊坡20 cm以上，以便牢固，防止漏水，在量水過程中，過堰水深不得大于堰檻寬的1/3，不得小于1/10；若保持水流自由流時，則堰檻應(yīng)高于下游水位2 cm以上，使水舌下空氣自由流通。

4.1.2 樣點地塊畝均灌溉用水量的觀測計算。渠灌：在典型地塊進水口設(shè)置移動式量水設(shè)施，在灌溉期間觀測某次灌溉水進入地塊的水量，再根據(jù)樣點地塊灌溉的面積，推算出樣點地塊其種植作物種類單位灌溉用水量。滴灌：在樣點地塊的支管安裝計量水表，計量樣點地塊某次灌溉用水量，再根據(jù)樣點地塊灌溉的面積，推算出某種作物種類每畝灌溉用水量。

4.2 灌水定額直接量測法

4.2.1 觀測方法：在每次灌水的前后，根據(jù)《灌溉試驗規(guī)范SL 13-2015》的有關(guān)規(guī)定，觀測樣點地塊內(nèi)不同作物一年內(nèi)相應(yīng)生育期內(nèi)計劃濕潤層的土壤質(zhì)量含水率或體積含水率，計算該某次畝均凈灌溉用水量，分析計算出該樣點地塊不同作物種類年畝均凈灌溉用水量。

4.2.2 樣點地塊畝均灌溉用水w田的觀測計算。根據(jù)樣點地塊灌溉前后計劃濕潤層土壤含水率的變化確定某次每畝凈灌溉用水量，計算公式如下：

H—灌水期內(nèi)樣點地塊土壤計劃濕潤層深度（mm）；

λ—樣點地塊H土層內(nèi)土壤干容重（g/cm3）；

λ水—水的容重（g/cm3），一般可取1；

θg1—某次灌水前樣點地塊H土層內(nèi)土壤質(zhì)量含水率（%）；

θg2—某次灌水后樣點地塊H土層內(nèi)土壤質(zhì)量含水率（%）；

西營灌區(qū)樣點地塊H 土層內(nèi)土壤干容重取值1.40g/cm3。

4.3 土壤含水率的測定方法

選定的地塊上，每輪水灌前1～3天，在田間用手工土鉆取樣點地塊中間有代表性的土壤，取掉土鉆中的上部土樣，將土鉆中部所需深度處的土壤20 g左右，用手捏碎后立即裝入已知準(zhǔn)確質(zhì)量的鋁盒內(nèi)，用手?jǐn)Q緊，裝入箱體或其他容器中，帶回實驗室，將鋁盒外表擦拭干凈，立即稱重，準(zhǔn)確至0.01 g。打開鋁盒蓋，放在盒底，置于已預(yù)熱至105±2℃的烘箱中烘烤12 h后。將其取出，蓋好，再移入干燥器內(nèi)冷卻至室溫（約需30 min），立即稱其重量。抽取的土壤水分的測定應(yīng)做3份平行測定。灌后3～4天后同樣采取相同的辦法進行土壤含水率的測定。

5 灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算分析成果

5.1 灌區(qū)凈灌溉用水量計算

典型樣點地塊畝均凈灌溉水量采用觀測分析法進行測算，通過對典型樣點面積、實測水量、試驗資料分析計算樣點區(qū)內(nèi)春小麥、大田玉米、高效節(jié)水玉米、經(jīng)濟林等其他作物畝均凈年灌溉用水量，按照加權(quán)平均的計算方法，推算出樣點區(qū)塊當(dāng)年畝均灌溉用水量和年凈灌溉用水量，采用以點帶面、點面結(jié)合，調(diào)查統(tǒng)計和觀測分析相結(jié)合的方法，推算出灌區(qū)2020凈灌溉用水量。經(jīng)測算分析，灌區(qū)2020年小麥面積5163.47 hm2，其中：地表水4704.17 hm2，地下水459.2 hm2；地表水小麥灌溉定額356.78 m3/667m2，地下水小麥灌溉定額261 m3/667m2；玉米面積8707.6hm2，其中：地表水7896.33 hm2，地下水811.27 hm2，地表水玉米灌溉定額415.76 m3/667m2，地下水玉米灌溉定額286 m3/667m2；經(jīng)濟林面積531 hm2（其中：地表水經(jīng)濟林面積519.13 hm2、地下水11.87 hm2），地表水經(jīng)濟林灌溉定額392.62 m3/667m2，地下水經(jīng)濟林灌溉定額255 m3/667m2；經(jīng)濟作物面積612.4 hm2（其中：地表水經(jīng)濟作物579.93 hm2、地下水32.47 hm2），地表水經(jīng)濟作物灌溉定額354.23 m3/667m2，地下水經(jīng)濟作物灌溉定額238 m3/667m2；生態(tài)面積2356.87 hm2（其中地表水2091.53 hm2，地下水265.34 hm2），地表水生態(tài)灌溉定額194 m3/667m2，地下水生態(tài)灌溉定額150 m3/667m2。

經(jīng)計算：凈灌溉用水量為9268萬m3。

計算方式如下：

5.2 灌區(qū)毛灌溉用水量的確定

根據(jù)《全國灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析技術(shù)指南》確定灌區(qū)毛灌溉用水總量的要求，西營灌區(qū)地表水以西營河渠首一個取水計量點，以西營河渠首引水總量為灌區(qū)地表水毛用水量，地下水毛用水量為機井出水口提水量，地表和地下水相加，扣除灌區(qū)內(nèi)生活、工業(yè)及其他用水量后，即為西營灌區(qū)毛灌溉用水總量，最后計算得出2020年西營灌區(qū)地表水、地下水毛灌溉用水總量為15908萬m3。其中：地表水農(nóng)業(yè)灌溉渠首引水量15200萬m3，地下水農(nóng)業(yè)灌溉機井提取量708萬m3。

5.3 灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)的測算

根據(jù)《全國灌溉水有效利用系數(shù)測算分析技術(shù)指導(dǎo)細則》，西營灌區(qū)利用“首尾測算分析法”，即可用灌入田間被農(nóng)作物吸收利用的凈灌溉用水量與灌區(qū)從水源取用的灌溉總毛水量。以年凈灌溉用水量、年毛灌溉用水量為基礎(chǔ)，分析計算出西營灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。

經(jīng)以下公式計算，西營灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為：

其中，西營灌區(qū)地表水灌溉水有效利用系數(shù)：

西營灌區(qū)地下水灌溉水有效利用系數(shù)：

6 結(jié)論

經(jīng)過對測算成果分析，2020年灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.5825，比2019年灌溉水有效利用系數(shù)0.5817增加了0.0008%，數(shù)據(jù)與去年基本一致，主要原因是：由于灌區(qū)高效節(jié)水面積增加；水價政策調(diào)整后農(nóng)業(yè)水價上漲，群眾節(jié)水意識有所提高；加之灌區(qū)灌溉精細化程度和管理水平提高；灌區(qū)玉米種植普遍采用覆膜種植、洋芋、胡蘿卜全部采用壟作溝灌農(nóng)藝措施等多方面因素影響，測定數(shù)據(jù)有所提高是合理、可靠的。