我國典型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)的調(diào)研分析

李睿冉，劉 旭

(1.山東水利職業(yè)學(xué)院，山東日照 276826;2.日照海濱國家森林公園管委會(huì)，山東日照 276826))

1 典型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)的調(diào)研

1.1 典型灌區(qū)河套灌區(qū)基本情況

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)位于我國西北干早地區(qū)的內(nèi)蒙古自治區(qū)西部的巴彥淖爾市境內(nèi)，西與烏蘭布和沙漠相接，東至包頭郊區(qū)，灌區(qū)總土地面積1.12萬hm2，現(xiàn)灌溉面積57.4萬hm2(其中農(nóng)田灌溉面積52.46萬hm2，林草 4.94 萬 hm2，占總土地面積的 51.2%［4］。據(jù)《水利水電專業(yè)知識(shí)》［5］，可知河套灌區(qū)屬于全國的特大型灌區(qū)之一。典型區(qū)屬于黃河上游北岸的沖積、洪積平原。地勢南高北低，地面高程在1034.4～1037.4 m之間，地面坡降1/3000～1/4000，土地較為平整。

河套灌區(qū)屬于溫帶大陸性干早、半干早氣候帶。河套灌區(qū)土壤質(zhì)地以壤土為主，約占總土地面積的40～60%，灌區(qū)耕地輕度鹽漬化面積約為284k hm2，占耕地總面積49.5%;中度鹽漬化面積92 khm2，占耕地總面積16.04%;重度鹽漬化面積17.9k hm2，占耕地總面積3.11%。灌區(qū)內(nèi)年平均引黃水量13.17億m3，無其它水源供水。

該灌區(qū)通過三盛公水利樞紐自黃河引水自流灌溉，也是最大的黃河一首制引水自流灌溉區(qū)。灌區(qū)七級(jí)渠系布設(shè)，即總干渠1條，干渠12條，分干渠48條，支渠202條，斗農(nóng)毛渠7.4萬多條。現(xiàn)灌溉面積58.5萬hm2。由于灌區(qū)歷史悠久，工程老化，配套程度差。在干、分干上直接開口的直支202條，直斗737條，直農(nóng)1268條，直毛及田口613條。這種渠系結(jié)構(gòu)給灌溉利用系數(shù)的分析計(jì)算造成了很多困難。

1.2 灌溉水利用系數(shù)測定方法

考慮到灌區(qū)渠系得復(fù)雜，若采用傳統(tǒng)測定法，需要大量的人力、物力，所以采用綜合測定法［6］測算灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)，即利用典型渠段測算法進(jìn)行測算，并對渠道越級(jí)輸水及布置形式等進(jìn)行修正，然后利用首尾測算法［7］進(jìn)行校核。

1.3 灌溉水利用系數(shù)計(jì)算

河套灌區(qū)渠道水利用系數(shù)計(jì)算見表1，非等效并聯(lián)修正渠道水利用系數(shù)計(jì)算見表2，河套灌區(qū)渠道越級(jí)輸水修正灌溉水利用系數(shù)計(jì)算見表3，首尾測定法灌溉水利用系數(shù)計(jì)算見表4。

表1 河套灌區(qū)渠道水利用系數(shù)計(jì)算表水量:萬m3，長度:kmTable 1 The coeficient of water use in river bend area trench

表2 非等效并聯(lián)修正渠道水利用系數(shù)計(jì)算表水量:萬m3Table 2 The coefficient of non－equivalent parallel connection corrected trench wateruse

表3 河套灌區(qū)渠道越級(jí)輸水修正灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表Table 3 The over－graded transmit Vater correef irrigation coefficient in river bend area

表4 首尾測定法灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表Table 4 Coefficient of water use with Head－end Determination

與首尾測定法相比，結(jié)果偏小。由于本次測定時(shí)灌區(qū)1水小麥已經(jīng)澆完，用水高峰已過，總干渠和干渠已進(jìn)入輪次配水狀態(tài)，運(yùn)行流量都偏低，因此所測定的利用系數(shù)也偏低。如總的干測量段正常流量一般在180m3/s左右，而本次測定時(shí)運(yùn)行流量偏小，只有114m3/s［1］。用近幾年全渠的水量平衡資料推算，總干的渠道水利用系數(shù)為0.93，干渠的渠道水利用系數(shù)為0.80左右。分干渠以下渠道的測定結(jié)果基本能夠代表灌區(qū)的實(shí)際。則相應(yīng)的越級(jí)修正后的渠系水利用系數(shù)為0.476，灌溉水利用系數(shù)為0.348，與首尾測定法計(jì)算結(jié)果較為接近。

2 灌溉水利用系數(shù)的影響因素分析

2.1 灌區(qū)規(guī)模影響

渠系水有效利用系數(shù)除取決于各級(jí)渠道的水文地質(zhì)、土質(zhì)、附屬建筑物工程狀況、管理水平、作物種類、灌區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、氣象狀況外，還取決于灌區(qū)規(guī)模大小，也就是灌區(qū)各級(jí)渠道的數(shù)量、長度以及渠道的輸水流量。一般來講，大型灌區(qū)面積大，各級(jí)渠道數(shù)量和長度必然增多，在輸配水過程中滲漏損失大，其有效利用系數(shù)小。反之，灌區(qū)面積小，渠道數(shù)量少，長度短，輸水損失小，其利用系數(shù)就大，具體的如表1所示。

2.2 渠道級(jí)別的影響

灌區(qū)干、支、斗、農(nóng)等各級(jí)渠道由于斷面大小、長度、斗閘門完好率、土壤地形、水文地質(zhì)、防滲襯砌長度及管理養(yǎng)護(hù)水平都直接影響滲漏損失的大小。渠道有效利用系數(shù)也就不同。對不同灌區(qū)各級(jí)渠道利用系數(shù)的情況要針對不同情況作具體的分析。

2.3 灌溉方式的影響

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，截止至1998年底，全國管道輸水灌溉面積約523萬hm2，占節(jié)水工程總面積的32.25%。我國北方井灌區(qū)現(xiàn)有井灌面積1，140萬hm2，其中管道輸水灌溉面積不到1/3，所以，這項(xiàng)節(jié)水技術(shù)在我國潛力巨大。

2.4 不同地區(qū)的影響

不同地區(qū)的地形、地貌不同，水文地質(zhì)條件不同，對灌區(qū)水利用系數(shù)也不同，地形土層瘠薄，透水性強(qiáng)，不易蓄水的地區(qū)，渠道滲漏損失較大，渠系利用系數(shù)則較小;粘性土壤多、地下水位比較淺、地勢又較平坦的地區(qū)，渠道滲漏損失較小，灌溉水的利用系數(shù)就較高。同時(shí)，不同地區(qū)或同一地區(qū)不同年份的水文氣象條件不同，其對灌溉水利用系數(shù)的影響也是不同的。這基本反映了不同地區(qū)自然條件，灌區(qū)渠道利用系數(shù)大小的變化趨勢。因此，較大范圍地區(qū)的灌溉水利用系數(shù)應(yīng)由該范圍內(nèi)不同灌區(qū)、不同代表年的灌溉水利用系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均來求得，否則其代表性較差。

2.5 不同防滲措施影響

渠道輸水是目前我國農(nóng)田灌溉的主要方式。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，截至1998年，我國渠道防滲灌溉面積約826.59萬hm2，占節(jié)水工程總面積的54.11%。渠道不同的防滲標(biāo)準(zhǔn)直接影響著渠系水利用系數(shù)，事實(shí)表明，在同一渠段，渠道的水文地質(zhì)及管理水平等都相同的情況下，防滲前后每公里渠道水利用率具有明顯的變化，而且，不同防滲措施的渠道水利用系數(shù)相差也較大。

2.6 不同年份的影響

不同年份由于渠系工程配套、附屬建筑物維修、用水管理水平的差異，灌區(qū)渠系有效利用系數(shù)也不同。例如2003－2005年，御河灌區(qū)首都水資源規(guī)劃項(xiàng)目實(shí)施完成，使灌區(qū)干支防滲總長度由24.3km增加到51.67km，使得滲漏損失大大減少，提高渠系水有效利用系數(shù)，進(jìn)而使得灌溉水利用系數(shù)提高。

3 結(jié)論和建議

3.1 結(jié)論

本文選取了位于黃河流域上游的河套灌區(qū)為研究對象，對灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查，對灌溉水利用效率的主要影響因素進(jìn)行了分析。這項(xiàng)工作對認(rèn)識(shí)灌區(qū)灌溉水利用水平及存在問題，對了解灌溉水利用程度、灌溉工程質(zhì)量、灌溉技術(shù)水平、灌溉用水管理水平等具有一定意義。

河套灌區(qū)采用綜合測定法測算灌溉水利用系數(shù)，所測算出的灌溉水利用系數(shù)為0.348，與首位測定法測出的結(jié)果0.35相比，較為接近。但從水的利用效率來看，與《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》［2］中大型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)還相差較大。需要通過各種措施來提高灌溉水利用率。

由于灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)與渠系水利用系數(shù)密切相關(guān)，通過防滲等措施減少渠道輸水過程中的水量損失，不僅可以大大提高灌溉水利用系數(shù)，還可以節(jié)約用水，緩解我國目前水資源短缺的現(xiàn)狀。

3.2 建議

(1)依據(jù)不同地區(qū)、不同作物的不同要求，遵循因地制宜的原則，建立不同的節(jié)水工程技術(shù)模式來予以實(shí)施。新建井灌區(qū)，開采有穩(wěn)定可靠補(bǔ)給來源的淺層地下水為主，使地下水得到有效控制，將井灌區(qū)建設(shè)和節(jié)水灌溉結(jié)合起來，建設(shè)成節(jié)水型井灌區(qū)。

(2)針對灌區(qū)渠系滲漏損失量大、渠系及建筑物不配套的現(xiàn)狀，根據(jù)灌區(qū)實(shí)際，加大渠道的襯砌力度，做好灌區(qū)渠系及建筑物的配套，設(shè)置測水量水設(shè)施，減少灌水的滲漏損失，杜絕偷水灌溉、渠系及建筑物跑水與漏水，提高渠系水利用系數(shù)。

(3)搞好渠系調(diào)整，增強(qiáng)調(diào)控力度。我國部分省份的灌區(qū)，絕大部分都是老灌區(qū)，都有三十年左右的發(fā)展歷史，為了用水方便，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村都想在干渠上開口建閘，獨(dú)自分水，有的甚至一家農(nóng)戶也想獨(dú)自建閘分水，眾多的分水口門給用水的分配、調(diào)度和管理帶來很大困難，造成水資源的浪費(fèi)、水費(fèi)征收和下游用水的困難。為改善灌區(qū)渠系布置現(xiàn)狀，增強(qiáng)管理、調(diào)控能力，擴(kuò)大有效灌溉面積，要搞好渠系調(diào)整、合并。

(4)地平整程度是影響地面灌水技術(shù)和灌水質(zhì)量的重要因素，對縮短灌水時(shí)間、提高灌水勞動(dòng)效率和節(jié)水增產(chǎn)也有重要作用，灌區(qū)改造的過程中，要搞好土地平整，同時(shí)應(yīng)爭取實(shí)現(xiàn)整平土地。結(jié)合土地平整，改長畦為短畦，改寬畦為窄畦，提高灌水均勻度和灌水效率。

(5)改面灌為局部濕潤灌。局部濕潤灌溉，既能減少土壤蒸發(fā)量，也可以提高田間土壤水的利用效率，較好地改善作物根區(qū)土壤的通透性，促進(jìn)根系深扎，有利于根系利用深層土壤蓄水，節(jié)水可達(dá)30%以上，增產(chǎn)8%左右。

［1］孫景生，康紹忠.我國水資源利用現(xiàn)狀及節(jié)水灌溉發(fā)展對策［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000(2):1～5.

［2］Rao N.H.，Samra PB.S.Subhash Chander.Real－time adaptive irrigation scheduling under a limited water supply［J］.AgriculturalWaterManagement，1992(20):267 ～279.

［3］Department of Rural Irrigation，Drainage＆ Soil Conservation，Ministry of Water Resources PR.C，Agricultural Publishing House［M］.1991.

［4］商崇菊.灌溉水利用系數(shù)測算方法研究及其計(jì)算系統(tǒng)軟件研制［D］.華北水利水電學(xué)院碩士學(xué)位論文.

［5］張 旭，張德全.大同市御河灌區(qū)節(jié)水工程效益分析評價(jià)［J］.大同職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003(3):82～84.

［7］呂廷波，佟 玲.基于首尾測定法的石羊河流域灌溉水利用率估算及分析［J］.石河子大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，(02).