孟 佩

（晉中市水利局，山西 晉中 030600）

1 灌區(qū)概況

1.1 地理位置

晉中市祁縣昌源河灌區(qū)位于晉中盆地東南部，昌源河中下游，東以太谷縣為界，西靠祁縣城郊，南接一干渠，北臨祁太排水渠，灌區(qū)規(guī)模屬中型灌區(qū)，為河井雙灌區(qū)。灌區(qū)內(nèi)總面積2.053萬hm2，設(shè)計(jì)灌溉面積1.227萬hm2，其中有效灌溉面積1.072萬hm2，受益范圍包括祁縣、平遙2縣，7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，68個(gè)自然村。

1.2 水文氣象

灌區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季濕熱多雨，秋季天晴氣爽，冬季寒冷少雪。全年平均氣溫9.9℃，極端最高氣溫38.7℃，極端最低氣溫為-24．9℃。每年1月氣溫最低，7月氣溫最高，分別平均為-6.2℃和23.8℃。無霜期年均171.2 d。全年最大凍土深度95 cm。歷年春季多西南風(fēng)，冬季多偏北風(fēng)。平均風(fēng)速2.1 m/s，最大風(fēng)速20 m/s。多年平均蒸發(fā)量1 581.3 mm。多年平均降水量460 mm（1956—2000年均值），折合水體3.95億m3。1980年以前為偏豐水期；1980年以后，降水量的發(fā)展趨勢發(fā)生了變化，大部分年份的降水量小于均值，為枯水期或偏枯水期。降雨年際變化大，多集中在7—9月份。

1.3 工程現(xiàn)狀

灌區(qū)工程設(shè)施主要有中型水庫一座（子洪）、小型水庫兩座（魯村、北關(guān)），總庫容2 945.7萬m3，渠道引水樞紐兩處（一干渠取水樞紐、二三干渠取水樞紐），設(shè)計(jì)流量14.25 m3/s，建有干、支、斗三級固定渠道187條，渠道總長239 km，其中干渠3條，總長34.58 km；支渠18條，總長76.42 km；斗渠166條，總長128 km。渠系建筑物638件。泵站工程7處，機(jī)電井1 420眼（每眼井出水量多在30 m3/h以上）。

2 測算與分析過程

2.1 典型田塊選取

根據(jù)邊界清楚、形狀規(guī)則、面積適中原則，同時(shí)綜合考慮作物種類、灌溉方式、畦田規(guī)格、土地平整程度、土壤類型、灌溉制度與方法、地下水埋深等方面的代表性，此次測算分別選取昌源河上、下游農(nóng)渠控制范圍內(nèi)的典型田塊進(jìn)行，作物種類為春玉米、冬小麥、果林、經(jīng)濟(jì)作物和其它等，見表1。

表1 昌源河灌區(qū)作物種植面積表 單位：萬hm2

2.2 測算方法

測算采用“首尾測算分析法”，以每年1月1日起至同年12月31日止作為計(jì)算時(shí)段（此次測算分析以2017年數(shù)據(jù)為例），通過實(shí)際觀測、典型調(diào)查、計(jì)算分析，得出直接用于田間可被作物吸收利用的水量（凈灌溉用水量），根據(jù)凈用水量與毛用水量（灌區(qū)取用水量）比值，得到灌區(qū)灌溉水利有效利用系數(shù)，計(jì)算公式如下：

式中：η——灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；

W凈——灌區(qū)凈灌溉用水總量，m3；

W毛——灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3。

2.2.1 灌溉用水定額的確定

由于灌區(qū)存在充分灌溉和非充分灌溉兩種灌溉方式，所以應(yīng)分別確定兩種灌溉方式的灌溉定額。在充分灌溉的情況下，作物灌溉用水量作為作物凈灌溉用水定額，通過實(shí)灌面積和作物凈灌溉定額的乘積，計(jì)算出灌區(qū)凈灌溉用水總量，見表2；在非充分灌溉的情況下，應(yīng)根據(jù)進(jìn)入田間的實(shí)際灌溉用水量與氣象條件計(jì)算的灌溉水定額和灌溉制度進(jìn)行比較，確定作物凈灌溉定額，見表3。

表2 昌源河灌區(qū)50%保證率充分灌溉制度表

表3 昌源河灌區(qū)50%保證率非充分灌溉灌溉制度表

2.2.2 凈灌溉用水總量

灌溉用水總量包括滿足作物蒸發(fā)蒸騰需要的凈灌溉用水量（分充分灌溉和非充分灌溉兩類），計(jì)算得灌區(qū)2017年凈灌溉用水總量為1 480.47萬m3，詳見表4。

2.2.3 毛灌溉用水總量

昌源河灌區(qū)為河井雙灌區(qū)，現(xiàn)狀灌溉水源為子洪水庫和地下水。子洪水庫50%保證率下，農(nóng)業(yè)灌溉可用水量為1 468萬m3。地下水可開采量為2 633萬m3。

根據(jù)2017年實(shí)際灌溉數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，灌區(qū)毛灌溉用水總量W毛為2 918.82萬m3，其中灌區(qū)渠首樞紐引水量為944.65萬m3，地下水取水量為1 974.17萬m3。

表4 灌區(qū)作物種植面積和凈灌溉用水量計(jì)算表

2.3 灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)計(jì)算

根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算公式：

式中：η樣——樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；

W樣凈——樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量，m3；

W樣毛——樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水量，m3。

計(jì)算得到昌源河灌區(qū)2017年灌溉水有效利用系數(shù)為0.507。

3 灌溉水有效利用系數(shù)影響因素

3.1 灌區(qū)現(xiàn)狀

現(xiàn)有干、支、斗三級固定渠道187條，總長239 km，其中干渠3條，總長34.58 km，支渠18條，長76.42 km，斗渠166條，長128 km。干渠防滲19.15 km，襯砌率55.38%；支、斗渠防滲20.9 km，襯砌率10.22%。灌區(qū)渠道及渠系建筑物絕大部分建于20世紀(jì)五六十年代，近年來，雖對部分渠道進(jìn)行了改造，但大部分未改造的渠道淤堵現(xiàn)象嚴(yán)重，部分地段甚至坍塌、毀壞，渠系建筑物破損嚴(yán)重，起不到節(jié)制、分水的作用，實(shí)際運(yùn)用中只能用土堰代閘分水，造成人為淤積現(xiàn)象，導(dǎo)致過水能力較低，輸水損失加大，水量浪費(fèi)嚴(yán)重，大大降低了灌溉水利用率。

3.2 灌溉類型

昌源河灌區(qū)屬河井雙灌區(qū)，灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積

人多、用時(shí)長、人員安全得不到保障、測量精度不高、受人為及天氣等因素影響大等問題；還解決了普通流速儀和ADCP在洪水流速大、陡漲陡落的情況下無法入水，易受水面漂浮物和水草干擾，高洪測驗(yàn)設(shè)備易產(chǎn)生隱患等問題；此測流系統(tǒng)具有安全、有效、使用簡單、不易受干擾的優(yōu)點(diǎn)，可以隨時(shí)投入使用，在短時(shí)間內(nèi)就能夠測得準(zhǔn)、報(bào)得出，可在大多數(shù)測流場合應(yīng)用。

3 結(jié)語

隨著電子產(chǎn)品與聲學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新的儀器、設(shè)備大量的引進(jìn)，推動了水文工作的發(fā)展。在測流技術(shù)上，與普通流速儀測流相比，新的儀器、技術(shù)具有測驗(yàn)速度快、測驗(yàn)方法先進(jìn)、處理效率高等優(yōu)勢，能夠有效克服人為、天氣、水流等因素造成的影響，能夠應(yīng)對測驗(yàn)工作的多樣性、復(fù)雜性。ADCP可以將斷面的剖面流速直接測出，且不會干擾流場的流動情況，具有測速范圍廣、測驗(yàn)時(shí)間短的優(yōu)勢；電波流速儀可有效地排除干擾，不受水面波浪、漂浮物等的影響，測出水體的水面流速，具有較高的穩(wěn)定性與可靠性。