武夷山楮樹下灌區灌溉水有效利用系數測算分析

楊水才，孫立平，吳中行，邱元鋒

(1. 武夷山市水利局，福建 武夷山 354300； 2.武漢大學水利水電學院，武漢 430072)

0 引 言

武夷山市位于福建省西北部，地處福建省地勢最高的武夷山脈北段南麓，楮樹下灌區位于武夷山市興田鎮，設計灌溉面積3 526.67 hm2。灌區水源主要為地表水，楮樹下水庫總庫容415 萬m3，崇陽溪的城村引水壩、澄滸溪上的黃土上壩和蘆山閘壩3座引水壩，蘆山抽水電灌站1座，干渠7條總長度35.388 km，各類渠系建筑物301處，完好154處。

2017年測試中，將灌區分為西郊灌片、黃土灌片、楓坡灌片和興田灌片4個灌片。

灌區農作物以種植水稻為主，其次為蔬菜、油菜、花生、大豆、玉米等。灌區主要作物的種植比例，灌區2017年復種指數為154.1%。具體如表1。

表1 武夷山楮樹下灌區復種指數

1 實測過程與方法

1.1 實測過程

灌區管理局按照水利部和省水利廳的安排布置，成立了灌區農業灌溉水有效利用系數測算分析與評價工作小組，武漢大學與灌溉試驗站共同參與灌溉水有效利用系數實地勘查、資料分析整理等工作。

按照《灌溉水利用率測定技術導則》(SL/Z 699-2015)的要求，在灌溉季節前深入灌區進行實地勘查，將所屬工程狀況按照“好、中、差”進行分類，選取灌區典型渠段、典型田塊進行灌溉水有效利用系數測算分析。灌溉試驗站及時準確地做好水稻生育期的氣象觀測，利用試驗站的測坑、測筒和試驗小區開展當年水稻生育期的水量平衡觀測并采集其他相關的資料與數據，同時在灌區范圍內選取了60個典型田塊進行水量平衡觀測和采集其他相關的資料與數據，為確定水稻、大豆、油菜等作物凈灌溉用水量提供準確的依據和資料。

對典型渠道進行了清淤除障，重點整治各測流斷面上下游，且按照測算工作的要求進行了必要的設施配套。主要完成了干渠測流斷面整治6處；支渠及斗渠測流設施配套5處；興建農渠量水堰30處，購置土壤墑情監測儀(智墑)6部，智能水量計量儀2臺。

1.2 測試儀器

1.2.1 土壤墑情監測儀(智墑)

智墑TM 是一款安裝在土壤中對“墑”進行動態監測、智能預測的傳感器智能終端。智墑對作物活動根系、耗水規律、氣象生態環境等信息綜合進行人工智能處理，實現人對自然的深度感知。

1.2.2 智能水量計量儀

智能水量計量儀是一款集水深，流量，水量為一體的綜合監測平臺，主要功能是將投入式壓力液位傳感器采集的水位數據進行處理，根據積分算法得出渠道流量及累計水量數據，進而在設備的液晶顯示屏上將水位、流量、累計水量數據等進行實時在地顯示，數據還會通過GPRS無線傳輸模塊發往服務器進行存儲及分析。

1.3 測試方法

典型田塊每公頃平均凈灌溉用水量優先采用直接量測法測量。暫不具備實測條件的灌區也可采用觀測分析法。具體方法參見圖1。

圖1 典型田塊年每公頃平均凈灌溉用水量觀測與分析方法示意圖

選取典型田塊，根據《灌溉水利用率測定技術導則》(SL/Z 699-2015)技術要求，典型田塊的選擇參見表2。

2 觀測數據

楮樹下灌區2017年灌溉水有效利用系數計算結果見表3，從表3可以看出楮樹下灌區2017年灌溉水有效利用系數為0.547，其中西郊灌片2017年灌溉水有效利用系數為0.511，黃土灌片2017年灌溉水有效利用系數為0.541，楓坡灌片2017年灌溉水有效利用系數為0.568，興田灌片2017年灌溉水有效利用系數為0.568。

表2 典型田塊范圍與數量選取表

表3 楮樹下灌區2017年灌溉水有效利用系數

3 數據結果分析

3.1 灌溉水有效利用系數測算分析采用資料可信度分析

灌區的調查統計資料主要包括氣象資料、設計灌溉面積、有效灌溉面積、實際灌溉面積、節水灌溉面積、當年續建配套和節水改造投資、灌溉用水量、灌溉方式、農作物品種等基礎資料。對于灌區的調查統計資料采取了比較嚴格的審查制度，首先要求各灌區對調查統計的資料和數據進行內部審查；測算分析工作專業工作人員隨時與各灌區的工作人員保持密切的聯系，及時解答各灌區在調查統計資料過程中出現的疑難問題；對灌區上報的資料和數據，測算分析專業工作人員也進行了較為嚴格的審查，發現問題及時發回重新實，通過這種方法，基本上保證了基礎資料和數據的真實性和準確性。由于這項工作的長期性和復雜性，加上灌區工作人員的經常變換，灌區難免會出現這樣和那樣的問題，但提供的基礎資料和數據的真實性和準確性還是有保證的。

為了保證資料和數據的準確性、完整性和嚴肅性，在 2017 年的測算分析工作中，盡管統計年鑒、水利統計年鑒和水資源公報等數據尚未正式公布，但在工作過程中，通過加強與市水利局、省水利廳有關處室的溝通協調，確保所需數據的科學性。

3.2 灌區灌溉水有效利用系數縱向對比分析

對比分析楮樹下灌區2008-2017年灌溉水有效利用系數，灌區走勢如圖2。

圖2 灌區2008-2017年灌溉水有效利用系數對比分析圖

對比分析楮樹下灌區2008-2017年灌溉水有效利用系數，分析結果表明，年度間相比灌溉水有效利用系數略有提高，且依次遞增，變化趨勢符合一般規律。導致系數增大的主要因素：

(1)灌區續建配套與節水改造工程建設投入持續，尤其是2011-2015年，國家和福建省不斷對大、中、小型灌區的建設改造投入資金，灌區的工程狀況得以持續改善。灌區續建配套與節水改造工程有很大一部分是渠系工程，工程實施后，對減少渠道的輸水損失有一定的作用，從而能提高灌溉水有效利用系數。

(2)加強灌區建設管理，提高管理水平，近年來，陸續頒布了《中型灌區驗收管理細則》、《小型農田水利建設管理辦法》、《塘堰整治管理辦法》一系列制度，建立起灌區建設管理的有效機制。通過多施并舉，灌區工程現狀不斷改善，管理水平不斷提升，水資源利用效率得到提高，反映在灌溉水有效利用系數上，系數值不斷增大。

(3)通過多年開展系數測算工作，灌區積累了一定的工作經驗，在分析確定作物畝均灌溉用水量，如何計量調查典型單元的取、用水量等方面提高了質量與精度，確保系數測算成果合理，最終反映到整體的系數測算成果可靠、可行。

3.3 投資對灌溉水有效利用系數的影響分析

由于灌區續建配套與節水改造工程有很大一部分是渠系工程，工程實施后，對減少渠道的輸水損失有一定的作用，從而能提高灌溉水有效利用系數，通過2008-2017 年系數與投資的比較分析，工程投資對系數的增幅從0.19%～3.64%，認為投資對提高灌溉水有效利用系數的影響為正相關，即投資越大系數增幅越大。當系數達到一定高值時，投資對系數的提升反而不明顯，如灌區2016、2017年投資對系數提高幅度最小，僅為0.19%。詳細投資與系數變化見表4和散點圖3。

表4 灌區投資與系數變化對比分析

圖3 灌區投資與系數增幅散點圖

3.4 綜合灌溉定額與降水量關系分析

一般的規律是生育期內的有效降水量越大，每公頃平均的灌溉用水量就越小。除此之外，灌區每公頃平均綜合凈灌溉定額大小與作物類型及作物種植結構相關，用水量多的水稻比重越大，定額值越高。

通過2008-2017 年綜合灌溉定額與降水量比較分析，認為降雨量對綜合灌溉定額的影響為負相關，即降雨量越大，綜合灌溉定額相對越小。詳細綜合灌溉定額與降水量比較分析見表5和散點圖4。

表5 灌區降水量與綜合灌溉定額關系表

圖4 灌區降水量與綜合灌溉定額關系散點圖

3.5 管理水平與系數的關系的合理性

2017年，灌區管理局狠抓灌區建設的同時，各項管理配套改革同步推進，管理水平的提高為灌區灌溉水有效利用系數的提高提供了有力的支撐。

(1)灌區已基本完成產權確權任務，基本完成小型水利工程管理體制改革工作。

(2)灌區開展農田水利設施產權制度改革和創新運行管護機制，進一步加大了改革經驗推廣力度，以中央項目縣為依托，大力推行項目公示制度，開展“建管一體化”改革，積極探索“以獎代補、先建后補”等工程建設模式，強化“先建機制、 再建工程”的工作理念，進一步深化工程產權制度改革。

(3)上級主管部門著力加強基層水利服務體系建設。在 2017年中央和省級財政小型農田水利設施管維修養護經費中安排一定比例資金，用于基層水利管理站能力建設。通過以獎代補的形式，直接投入水利站能力建設。逐步建立穩定多元的投入機制，確保基層水利管理站優質服務、運轉正常。省水利廳建立了分年建設和分年驗收考評制度、信息季報和年度通報制度，在強化日常抽查督辦的基礎上定期開展考評驗收，并將結果作為農田水利項目縣競爭性分配和其他水利項目計劃安排的重要依據。

4 結 語

(1)灌區2017 年灌溉水有效利用系數測算分析根據首尾法測算分析灌區的灌溉水有效利用系數為0.547。灌區各灌片的灌溉水有效利用系數各不相同，有高有低，也反映了各灌片建設管理和調度運行的現狀。

(2)因為灌區是一個中、小，蓄、引相結合的多水源聯合調度的中型灌區，采用首尾測算分析法測算灌區的灌溉水有效利用系數，很難準確地、完整地反映灌區的灌溉水有效利用系數的現狀。

(3)在灌區的灌溉水有效利用系數測算分析過程中，星羅棋布地分布在灌區的塘堰參與灌溉的水量和時間是很難準確地統計和控制的。各灌片所分布的塘堰數量、塘堰容積和塘堰的承雨面積各不相同，要準確地了解和掌握這些資料與數據，目前還有一定的難度。由于2017年灌溉歷時短，各級渠系水流基本穩定時就關閘，加之輸水初期渠道滲漏損失較大，實測取得的資料也存在較大偏差，對分析工作帶來影響，以致所測算分析的數據有一定誤差，從而影響了測算結果精度。

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