凌海灌區(qū)農(nóng)業(yè)旱情評估分析

楊美琪

(凌海市水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 凌海 121200)

凌海灌區(qū)位于凌海市中南部，北起凌海市東側(cè)的大凌河渠首，南至大有鄉(xiāng)南遼東灣北岸，南北長30km，西起小凌河左岸的建業(yè)鎮(zhèn)，東止大凌河右岸的八千街道，東西寬35km，總面積約900km2。凌海灌區(qū)由大凌河和小凌河兩個子灌溉系統(tǒng)組成，現(xiàn)狀灌溉水田1.12 萬hm2，其中大凌河灌溉系統(tǒng)灌溉8887 萬hm2，由白石水庫及大凌河區(qū)間供水進行灌溉，小凌河灌溉系統(tǒng)灌溉2313 萬hm2，由錦州市城市棄水及小凌河區(qū)間供水進行灌溉。由于灌區(qū)年際來水和降雨變化較大，特別是干旱年份可供灌溉的水量和降雨量少，難以滿足水稻等農(nóng)作物的灌溉需求，從而導致灌區(qū)年有受旱成災(zāi)。為了保證灌水需求，白石水庫等水源預(yù)留蓄水量不斷增加，灌區(qū)用水需求和結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯改變，干旱缺水程度也不斷加重。因此，必須科學評估灌區(qū)農(nóng)業(yè)旱情，為灌區(qū)工程效益的充分發(fā)揮和防旱抗旱方案決策提供一定支持。

1 農(nóng)業(yè)旱情評估指標

1.1 評估指標分析

農(nóng)業(yè)旱情評估主要包括斷水天數(shù)、土壤相對濕度、作物缺水率、連續(xù)無雨日數(shù)和降水量距平百分率等指標，其中水田旱情評估一般選擇斷水天數(shù)或作物缺水率指標，通過分析灌區(qū)旱情、種植結(jié)構(gòu)等因素選擇合適的農(nóng)業(yè)旱情評估方法[1-3]。

1）水稻受旱因素。結(jié)合相關(guān)資料，灌前的期間來水、蓄水所組成的可供灌溉水量以及水稻栽插和生育階段的降雨量等是影響灌區(qū)水稻受旱的主要因素。與正常年份相比，降雨量偏少會導致補充蓄水的徑流減少及水稻灌溉需水量增大，而后期可供灌溉水量在很大程度上取決于初期需水量[4]。因此，灌區(qū)農(nóng)業(yè)旱情評估就是通過綜合分析水稻灌溉期的蓄水、來水和降雨因素，準確判定出灌區(qū)受旱程度或缺水情況。

2）種植結(jié)構(gòu)分析。一直以來，凌海灌區(qū)是以水稻為主，油、菜等經(jīng)濟作物為輔種植結(jié)構(gòu)，其中水稻灌溉所占比例達到90%，這也是農(nóng)業(yè)供水的主要對象。依據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從水稻栽插開始到成熟結(jié)束，灌區(qū)水稻的生長主要受干旱缺水影響，必須以水稻灌溉為目標進行農(nóng)業(yè)抗旱供水。所以，科學評估灌區(qū)水稻受旱缺水情況實際上就是灌區(qū)農(nóng)業(yè)旱情評估。

3）評估流程。充分考慮上述分析結(jié)果，選擇作物缺水率和降水量距平百分率作為旱情指標，合理設(shè)計農(nóng)業(yè)旱情評估流程，具體如下：以水稻灌溉缺水程度為評估對象，結(jié)合灌溉期降雨量準確判定氣象干旱發(fā)生與否，若發(fā)生氣象干旱則計算分析缺水量、可供水量和灌溉需水量，其中旱情等級主要依據(jù)作物缺水率來確定。

1.2 計算方法

文章選用缺水率法和降水量距平法來評估凌海灌區(qū)農(nóng)業(yè)旱情狀況，可利用下式計算作物缺水率DW[5,6]：

式中：Wr、W為計算期內(nèi)的灌溉需水總量和可供灌溉總水量，m3。以一個較長降雨量距平偏少時段或全灌溉期作為計算期，結(jié)合《旱情等級標準》相關(guān)規(guī)定劃分缺水率旱情等級，如表1 所示。

表1 基于缺水率的旱情等級

設(shè)P、代表計算時段內(nèi)降水量和同期多年平均降水量，可利用下式計算降水量距平百分率

一般依據(jù)《旱情等級標準》中的有關(guān)規(guī)定確定月、季、年尺度計算期，在評估灌區(qū)農(nóng)業(yè)旱情時選擇降雨量距平來判定干旱發(fā)生的概率[8-9]。為了準確反映干旱情況應(yīng)靈活選用計算期，可結(jié)合灌溉期降雨偏少的具體時段或灌區(qū)灌溉期的劃分來確定，月、季、年尺度的旱情等級劃分，如表2 所示。

表2 基于降水量距平百分率的旱情等級

2 結(jié)果與分析

2.1 確定評估年份

根據(jù)凌海灌區(qū)1958-2020 年灌前蓄水量、來水量和降雨量資料，綜合評估干旱年份灌區(qū)農(nóng)業(yè)旱情。其中，凌海灌區(qū)下屬的大凌河、小凌河2 個獨立供水的子灌區(qū)旱情存在一定差異，應(yīng)分別評估旱情狀況，如表3 所示。

表3 降水量距平百分率偏少20%的年份

凌河灌區(qū)以種植水稻為主，灌溉期時段長4 個月（4-8 月），依據(jù)《旱情等級標準》處于年~季尺度之間，輕度及以上氣象干旱判定標準取降雨距平偏少超過20%，并以此判定干旱年份。結(jié)果表明，大凌河灌區(qū)降水量偏少的有16a，其中5-8 月多年平均降水349.2mm；小凌河灌區(qū)降水量偏少的有12年，其中4-9 月多年平均降水376.7mm。

2.2 灌溉需水量

灌溉需水量就是依據(jù)水稻栽插面積和灌溉定額，在滿足現(xiàn)狀灌溉需水條件下計算的田間需水量。以2020 年為例，凌海灌區(qū)水稻多年渠首計量的單位用水量為1.5 萬m3/hm2，水田設(shè)計灌溉面積1.45 萬hm2，現(xiàn)狀有效灌溉面積1.12 萬hm2，其中：由大凌河灌溉系統(tǒng)灌溉的水田8887 萬hm2，由小凌河灌溉系統(tǒng)灌溉的水田2313 萬hm2。凌海灌區(qū)水田灌溉需水總量為16800 萬m3，其中大凌河灌溉系統(tǒng)水田需水13330 萬m3，小凌河灌溉系統(tǒng)水田需水3470 萬m3，如表4 所示。

表4 水田用水分配表

表5 灌區(qū)現(xiàn)狀供水量 萬m3

依據(jù)凌海灌區(qū)自2008 年以來實施的幾次大的灌區(qū)節(jié)水改造項目和灌溉試驗資料成果，選擇歷年水稻綜合凈灌溉定額。

2.3 可供水量

大凌河灌溉系統(tǒng)的水田用水由白石水庫配合大復錦區(qū)間來水供給，根據(jù)白石以下干流調(diào)節(jié)計算成果，2020 年實際供水量為13735 萬m3；小凌河灌溉系統(tǒng)的水田用水來自小凌河過境的河道徑流和錦州市政排水，2020 年農(nóng)灌期渠道引用的水量為4731 萬m3。灌區(qū)地表水總供水量為18466 萬m3。

2.4 灌溉水利用系數(shù)

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，凌海灌區(qū)種植作物全部為水稻，且水資源較為緊缺，灌溉設(shè)計保證率采用75%。

依據(jù)遼寧省地方標準《行業(yè)用水定額》，凌海市位于遼西低山丘陵區(qū)，水稻基本用水定額6315m3/hm2，由于凌海灌區(qū)位于凌海市南部鹽堿地區(qū)，雖然經(jīng)過多年的水稻種植，鹽堿程度降低，鹽堿程度仍處于輕度。據(jù)調(diào)查，每年用于洗鹽水量仍在1500m3/hm2，水稻基本用水定額提高到7815m3/hm2。根據(jù)工程類型、取水方式、灌區(qū)規(guī)模、附加水等影響因素的調(diào)節(jié)系數(shù)計算，灌溉用水定額為9960m3/hm2。凌海灌區(qū)通過近些年的節(jié)水改造，全灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)已由過去的0.565提高到目前的0.664，水田毛灌溉定額15000m3/hm2。

2.5 農(nóng)業(yè)旱情評估結(jié)果

通過計算灌溉期大凌河、小凌河2 個子灌區(qū)降雨偏少20%年份缺水率，科學評估農(nóng)業(yè)旱情及其等級，如表6 所示。

表6 缺水率及旱情等級

結(jié)果顯示，大凌河灌區(qū)發(fā)生特大、嚴重、中度、輕度干旱的年份依次為3 年、2 年、1 年、2 年，發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱的共有8 年；小凌河灌區(qū)發(fā)生特大、嚴重、中度、輕度干旱的年份依次為1 年、2 年、2 年、2 年，發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱的共有7 年[10]。通過比較灌區(qū)紀錄干旱資料與農(nóng)業(yè)旱情評估結(jié)果發(fā)現(xiàn)，總體上旱情評估結(jié)果能夠反映當年的實際情況。文章計算評估農(nóng)業(yè)旱情時段較長，考慮到灌區(qū)工程供水能力有限、灌區(qū)來水和降水時空分布不均衡的實際情況，雖然個別年份灌溉期不缺水，但階段性氣象嚴重干旱、降雨明顯偏少致使受旱成災(zāi)，在抗旱實際應(yīng)用時應(yīng)更加細分區(qū)和時段，以保證評估結(jié)果的可參考和指導作用[11-14]。

3 結(jié) 論

灌區(qū)防旱抗旱工作的開展離不開農(nóng)業(yè)旱情的評估，通過全面分析影響農(nóng)業(yè)旱情的主要因素提出缺水率和降雨距平百分率評估方法，并評估灌區(qū)灌溉期旱情，結(jié)果顯示評估結(jié)果總體符合灌區(qū)實際情況。在農(nóng)業(yè)抗旱過程中，對灌區(qū)前期旱情利用該方法進行評估時，還可利用預(yù)測報技術(shù)準確預(yù)測旱情的發(fā)展趨勢，為抗旱水源優(yōu)化調(diào)度和農(nóng)業(yè)抗旱措施的選擇提供參考依據(jù)。考慮到農(nóng)業(yè)旱情的復雜特征，應(yīng)盡可能通過科學試驗以及實際調(diào)查來確定需水定額、灌溉水利用系數(shù)等數(shù)據(jù)。