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(píng)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(shí)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(duì)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(dòng)狀況，可以合理評(píng)估節(jié)約用水能力和節(jié)水灌溉發(fā)展效果，這對(duì)推動(dòng)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(duì)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(gè)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(gè)灌片，現(xiàn)有耕地面積40.4萬畝，規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)

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(duì)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(duì)基層執(zhí)行單位硬件設(shè)施、專業(yè)技術(shù)水平要求高，實(shí)施難度較大。而“首尾測算分析法”僅涉及兩個(gè)量，計(jì)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(shí)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(jì)算時(shí)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(jì)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(jì)算采取點(diǎn)與面相結(jié)合、調(diào)查計(jì)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(píng)價(jià)相結(jié)合的方式開展[4]。其辦法是在對(duì)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(duì)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(jì)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(jì)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(shí)灌溉面積的確定

經(jīng)對(duì)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(duì)早晚稻的實(shí)際灌溉面積進(jìn)行了深入調(diào)查和統(tǒng)計(jì)。2019年章江灌區(qū)中早稻實(shí)際灌溉面積為17.72萬畝，晚稻實(shí)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(jì)

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(xiǎn)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?shí)際觀測的北干渠渠道水位及實(shí)際流量測驗(yàn)資料，建立水位-流量臨時(shí)曲線，根據(jù)實(shí)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(jì)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(shí)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(shí)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(shí)際觀測值的確定方法

結(jié)合章江灌區(qū)實(shí)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(duì)象。水稻田間凈灌溉用水量通過實(shí)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(duì)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(xiàng)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(shí)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(jì)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(shí)灌面積，畝。

以田間觀測法測定水稻田間凈灌溉用水量，計(jì)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(jì)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?shí)測資料分析計(jì)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(shí)際測量確定的早晚稻田間凈灌溉定額Mi計(jì)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(jì)算公式ηw=Wj/Wɑ計(jì)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(shí)施，以及國家節(jié)水行動(dòng)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(duì)標(biāo)節(jié)水型灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提檔升級(jí)，通過實(shí)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(shí)現(xiàn)了“有錢管、有人管、管得好”的目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(shí)際需要[8-9]。農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的計(jì)算是一個(gè)實(shí)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(dòng)大，觀測人員能否準(zhǔn)確把握灌水時(shí)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(jí)損耗，從而無法準(zhǔn)確直觀評(píng)價(jià)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(shí)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(duì)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(duì)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(shí)，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(duì)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(shí)、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(jì)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)。