黑龍江省2016年農田灌溉水有效利用系數測算分析與評價

司振江，孫雪梅，呂純波，李芳花，孟德寶

(1.黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江省農田水利管理中心,黑龍江 哈爾濱 150060)

黑龍江省2016年農田灌溉水有效利用系數測算分析與評價

司振江1，孫雪梅1，呂純波2，李芳花1，孟德寶2

(1.黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江省農田水利管理中心,黑龍江 哈爾濱 150060)

根據2016年黑龍江省農田灌溉水有效利用系數樣點灌區毛灌溉用水量、凈灌溉用水量監測數據，結合試驗研究資料及各類灌區灌溉面積、節水灌溉工程建設等有關數據，測算分析了黑龍江省不同規模類型灌區灌溉水有效利用系數，計算得出了全省農田灌溉水有效利用系數，并進行了合理性分析與綜合評價。農田灌溉水有效利用系數的提出，為確定水資源管理“三條紅線”控制指標提供了有力依據。

農田灌溉水有效利用系數;樣點灌區;毛灌溉用水量;凈灌溉用水量

農田灌溉水有效利用系數是評價農業灌溉用水效率的一項重要指標，國家“十二五”水利規劃將其列為水資源管理“三條紅線”考核的一項重要指標[1]，自2006年起，國家要求各省(自治區、直轄市)按年度上報農田灌溉水有效利用系數測算分析成果，并于2015年制定《農田灌溉水有效利用系數測算分析工作考評辦法》，對農田灌溉水有效利用系數進行年度目標考核評價，并向社會公布。

黑龍江省多年平均地表水資源量為686億m3，地下水資源量為287億m3，扣除兩者之間的重復計算量163億m3，多年平均水資源總量為810億m3。全省人均占有水資源量為2125 m3，耕地畝均占有水資源量405 m3，均低于全國平均水平。農業用水量占總用水量的89%，水資源供需矛盾日益突出[2]。水資源短缺制約著黑龍江省經濟社會可持續發展，改善農業灌溉條件，提高灌溉水利用效率，降低灌溉成本，是促進農業可持續發展的重要途徑。

1 農田灌溉及用水情況

1.1 農田灌溉概況

黑龍江省位于我國東北地區的北部，是我國位置最北、緯度最高和氣溫最低的邊疆省份。全省土地總面積45.48萬km2，屬溫帶、寒溫帶大陸性季風氣候。全省年平均降水量多介于400～650 mm，5—9月降水量占全年總量的80%～90%，春季降水約占全年總量的10%～15%，由于降水分配不均，容易產生春旱秋澇。多年平均水面蒸發量(E601)變化范圍在500～850 mm之間。

黑龍江省按照東、中、西部發展布局。西部(松嫩平原)以控制和改造并舉，以控為主，發展為輔，減少井灌面積和大中型灌區上游的小型灌區面積，以大中型灌區的節水、改造、完善和提高為重點，增加地表水灌溉面積，鞏固傳統優質粳稻生產基地[3]；建設重點是地下水置換，原則上不再新增水田面積，同時，大力發展旱田灌溉，全區水田面積不超過133.33萬hm2，占全省水稻面積的30%左右。中部(南、北兩大山區)以大中型灌區建設和完善為重點，搞好節水改造，發展為主，控制為輔，重點發展松花江沿岸提水灌區和黑河市北三縣黑龍江沿岸提水灌區，全區水田面積控制在40萬hm2左右，占全省水稻面積的10%左右。東部(三江平原)以發展為主，控制為輔的原則，大力開發和利用過境水資源，發展地表水灌溉，減少和置換現有井灌面積；全區水田面積控制在233.33萬hm2左右，占全省水稻面積60%。全省發展旱田灌溉面積333.33萬hm2，水田面積浮動區間366.67萬～433.33萬hm2。

1.2 灌溉面積及種植結構

2016年，黑龍江省種植結構中玉米533.33萬hm2，水稻400.73萬hm2，大豆266.67萬hm2，雜糧等133.33萬hm2。黑龍江省有效灌溉面積593.92萬hm2，實際灌溉面積504.83萬hm2。黑龍江省主要灌溉作物為水稻，2016年全省水田灌溉面積按區域布局分，東部三江平原230.93萬hm2，占全省水田實灌面積的58%；西部松嫩平原132.73萬hm2，占全省水田實灌面積的33%；中部地區37.07萬hm2，占全省水田實灌面積的9%。按灌區類型分，全省萬畝以上灌區水田面積100.60萬hm2，占全省水田實灌面積的25%；五小工程水田面積300.13萬hm2，占全省水田實灌面積的75%。按水源類型分，水田地表水灌溉面積148.27萬hm2，占全省水田實灌面積的37%；水田地下水灌溉面積252.46萬hm2，占全省水田實灌面積的63%。

1.3 各類灌區灌溉用水情況

黑龍江省灌區分為大、中、小、純井灌區。其中，大型灌區25處，中型灌區313處，小型灌區23 550處，純井灌區575 674處，見表1。2016年，全省灌溉用水量305.83億m3，綜合灌溉定額6060 m3/hm2。其中，大型灌區實際灌溉面積38.33萬hm2，灌溉用水量49.21億m3；中型灌區實際灌溉面積64.46萬hm2，灌溉用水量67.20億m3；小型灌區實際灌溉面積48.78萬hm2，灌溉用水量44.26億m3純井灌區實際灌溉面積353.26萬hm2，灌溉用水量145.16億m3。

2 灌溉水有效利用系數測算分析方法

2.1 樣點灌區選擇

根據《全國農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》(以下簡稱《細則》)[4]，綜合考慮黑龍江省灌區分布、作物種植結構等因素，按照灌區規模(大、中、小、純井)、水源類型(提水、自流)、土壤、地形等因素，2016年全省共選取樣點灌區185處，見表1。樣點區基本反映了黑龍江省灌區實際情況。

表1 2016年全省樣點灌區統計表

續表1

2.2 樣點灌區典型田塊選取

典型田塊是監測田間凈灌溉用水量的基本單元。《細則》要求，樣點灌區應根據灌區規模、作物種類分別選取典型田塊。大型灌區應按上、中、下游劃分片區，片區內每種作物至少選取3個典型田塊；中型灌區應按上、下游劃分片區，片區內每種作物至少選取3個典型田塊；小型灌區應按作物種類、灌溉制度、田面平整程度等因素選取典型田塊，每種作物至少選取2個典型田塊；純井灌區應按土質渠道地面灌、防滲渠道地面灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌5種類型進行選取，同種灌溉類型下每種作物至少選擇2個典型田塊。

2016年，全省大、中、小及純井樣點灌區共選取典型田塊224塊，其中大型灌區選取典型田塊87塊，中型灌區選取典型田塊113塊，小型灌區選取典型田塊8塊，純井灌區選取典型田塊16塊。

2.3 樣點灌區凈灌溉用水量計算

根據《細則》，優先采用直接量測法對典型田塊凈灌水量進行監測。對于旱作物、林果類及水稻控制灌溉，采用測定典型田塊灌溉前后計劃濕潤層土壤含水率的變化確定某次畝均凈灌溉用水量；對于水稻常規灌溉田塊，采用測定典型田塊灌溉前后田面水深的變化來確定某次畝均凈灌溉用水量。將作物各生育期測得的各次畝均凈灌溉用水量相加得到典型田塊年畝均凈灌溉水量，再乘以相應作物的灌溉面積，得到該作物樣點灌區的年凈灌溉用水量，各類作物年凈灌溉用水量之和為樣點灌區年凈灌溉用水量。

2.4 樣點灌區灌溉毛灌溉用水量計算

黑龍江省多數大中型灌區主要水源放水口有量水設施，其農業灌溉水量可通過量水設施觀測統計；對放水口無量水設施的自流引水灌區，主要采用流速儀測速，通過計算過渠流量并記錄引水時間的方法確定灌區毛灌溉用水量。井灌區和提水灌區灌溉主要通過調查了解機井和泵站的年度耗電量，通過利用耗電量～提水量之間的關系，推算出灌區年毛灌溉用水量。

2.5 灌溉水有效利用系數測算分析方法

(1)樣點灌區灌溉水有效利用系數計算。樣點灌區凈灌溉用水量與毛灌溉用水量的比值即為樣點灌區灌溉水有效利用系數。

(2)大型灌區灌溉水有效利用系數計算。全省大型灌區灌溉水有效利用系數，依據各大型灌區的樣點灌區灌溉水有效利用系數與用水量加權平均得到。

(3)中型灌區灌溉水有效利用系數計算。以中型灌區3個檔次樣點灌區灌溉水有效利用系數為基礎，采用算術平均法分別計算0.067～0.333萬hm2、0.333～1萬hm2、1～2萬hm2灌區的灌溉水有效利用系數，然后將匯總得出的0.067～0.333萬hm2、0.333～1萬hm2、1～2萬hm2灌區年毛灌溉用水量加權平均得出省級區域中型灌區的灌溉水有效利用系數。

(4)小型灌區灌溉水有效利用系數計算。以測算分析得出的各個小型樣點灌區灌溉水有效利用系數為基礎，采用算數平均法計算省級區域小型灌區灌溉水有效利用系數。

(5)純井灌區灌溉水有效利用系數計算。以測算分析得出的各類型純井樣點灌區灌溉水有效利用系數為基礎，采用算術平均法分別計算土質渠道地面灌、防滲渠道地面灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌5種類型灌區樣點灌區的灌溉水有效利用系數；然后，按不同類型灌區年毛灌溉用水量加權平均，計算得出省級區域純井灌區的灌溉水有效利用系數。

(6)全省灌溉水有效利用系數計算。根據不同類型灌區的灌溉水有效利用系數和年毛灌溉用水量，按不同類型灌區年毛灌溉用水量加權平均計算全省灌溉水有效利用系數。

3 灌溉水有效利用系數測算成果

根據上述方法，計算出2016年黑龍江省大型灌區灌溉水有效利用系數為0.4420，中型灌區灌溉水有效利用系數為0.4781，小型灌區灌溉水有效利用系數為0.5346，純井灌區灌溉水有效利用系數為0.7198。全省灌溉水有效利用系數為0.5952。

全省不同類型灌區灌溉水有效利用系數測算成果見表2。

表2 不同類型灌區灌溉水有效利用系數測算分析結果統計

續表2

4 灌溉水有效利用系數分析與評價

4.1 不同規模與水源類型灌區灌溉水有效利用系 數合理性分析

4.1.1 不同規模灌區灌溉水有效利用系數合理性分析

2016年黑龍江省不同規模灌區灌溉水有效利用系數對比如圖1所示。不同規模灌區灌溉水有效利用系數表現出：純井灌區>小型灌區>中型灌區>大型灌區，此規律符合實際。灌區規模越大，渠系越發達，灌溉輸水渠線越長，輸水過程水分損失較大，同時難于管理，灌溉水有效利用系數相對較小；而規模小的灌區渠道越級現象多，輸水渠線短，部分小型灌區和純井灌區水源甚至從取水口直接進入農渠，避免了輸水過程的水分損失，同時灌區規模較小，管理方便，減少了用水浪費現象，因此灌溉水有效利用系數較大。綜上所述，2016年不同規模灌區灌溉水有效利用系數變化趨勢符合一般規律，結果合理。

圖1 2016年黑龍江省不同規模灌區灌溉水有效利用系數

4.1.2 不同水源類型灌區灌溉水有效利用系數合理性分析

2016年黑龍江省不同水源類型灌區灌溉水有效利用系數測算結果如圖2所示，從圖中可以看出，不同規模灌區灌溉水有效利用系數均為提水>自流引水。提水灌區使用電力提水灌溉，考慮到成本的問題，灌區對水量控制比較嚴格，管理水平高于自流引水的灌區；自流灌區水量視河流來水而定，來水豐沛時，會存在過度灌溉問題，導致用水效率較低。純井灌區灌溉水有效利用系數土質渠道地面灌<防滲渠道地面灌<噴灌<微灌，符合實際規律，系數合理。綜上所述，2016年不同水源類型灌區灌溉水有效利用系數測算成果合理。

圖2 2016年黑龍江省不同水源類型灌區灌溉水有效利用系數

4.2 全省灌溉水有效利用系數合理性分析

2016年，在對樣點灌區上報數據審核過程中，依據黑龍江省地方標準《用水定額》(DB 23/T 727-2016)中農業灌溉分區及農業用水定額數據對樣點灌區數據進行核準，對有疑異的數據與樣點灌區填報單位反復溝通確認，以確保數據的真實性、可靠性、合理性；全省灌區統計信息中全省灌區數量、有效灌溉面積、實灌面積、節水工程面積及節水工程投資數據從2016年《黑龍江省水田發展情況報告》、黑龍江省水利廳規劃計劃處灌區統計信息等渠道獲得，全省農業用水總量從黑龍江省水文局處獲得，數據真實可靠。

圖3為2010—2016年黑龍江省灌溉水有效利用系數變化趨勢圖。從圖3可以看出，自2012年起，不同規模灌區灌溉水有效利用系數均在平穩中有所上升，小型灌區系數變化較小，與小型灌區投資較少有關；中型灌區2016年系數上升幅度較大，這與黑龍江省逐步增加灌區工程配套率、渠道襯砌率、提高灌區管理水平、推廣節水控制灌區技術有關。綜上，黑龍江省2016年灌溉水有效利用系數總體上較為合理。

圖3 2010—2016年黑龍江省灌溉水有效利用系數變化趨勢

[1] 張玉順，路振廣，王 敏，等. 河南省農田灌溉水有效利用系數測算分析[J].中國農村水利水電，2011(1)：9-12.

[2] 楊芳，鄭江麗，李興拼. 省級灌溉水有效利用系數測算工作評估方法探討[J].節水灌溉，2016(9)：129-132.

[3] 魏邦記. 實現“5000萬畝水田”灌區發展構想[J].黑龍江水利科技，2011，39(2)：170-171.

[4] 全國農田灌溉水有效利用系數測算分析專題組.全國農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則[Z].北京：中國灌溉排水發展中心，2016.

Calculation and analysis of effective utilization coefficient of farmland irrigation water in Heilongjiang Province in 2016

SI Zhenjiang1，SUN Xuemei1，LYU Chunbo2，LI Fanghua1，MENG Debao2

(1.Heilongjiang Province Hydraulic Research Instute, Harbin 150080，China；2.Heilongjiang Provincial farmland water conservancy management center，Harbin 150060，China)

According to gross and net irrigation water consumption monitoring data of effective utilization coefficient of farmland irrigation water sample irrigation area in Heilongjiang Province, combined with experimental study and irrigation area irrigated area, water-saving irrigation project construction and related data, effective utilization coefficient of farmland irrigation water of different types of irrigation area and the entire province were calculated, and the rational analysis and comprehensive evaluation were carried on. The effective utilization coefficient of farmland irrigation water provides a strong basis for determining the control index of "three red lines" in water resources management.

effective utilization coefficient of farmland irrigation water; sample irrigation area; gross irrigation water consumption; net irrigation water consumption

國家重點研發計劃項目(2016YFC0400103)

司振江(1959-)，男，黑龍江寶清人，研究員級高級工程師，主要從事農業灌溉排水、生態環境修復及利用等方面的研究。E-mail：si_zj@163.com。

S274.4

A

2096-0506(2017)07-0001-06