WJQ灌區農業用水利用率及節水灌溉分析

李 斌

（阜康市九運街鎮農業（畜牧業）發展服務中心，新疆 阜康831501）

1 項目區概況

WJQ灌區地處天山北麓、準噶爾盆地南緣、烏魯木齊河下游沖積洪積平原，是新疆20世紀50年代開發建設的大型灌區之一，目前是新疆重要的糧食、棉花、哈密瓜和肉食品生產基地。灌區總面積8.96萬hm2，灌溉面積2.16萬hm2，總人口10.76萬人。隨著灌區的不斷發展，用水矛盾逐步顯現，尤其是農業灌溉需水量巨大，不利于灌區的可持續發展。為緩解灌區用水緊張問題，對灌區用水利用率進行分析，并對部分傳統漫灌區進行節水改造。

2 WJQ灌區農業用水利用率分析

2.1 農業用水利用率

采用“首尾測定法”計算WJQ灌區農業用水利用率，此方法可不必測定灌溉水在運動過程中的損失，直接測定灌區渠道引進水量和最終儲存到作物計劃濕潤層的水量（凈灌水定額）。本次第j次灌溉水利用系數ηj如式（1）［1］：

式中 mi為第i種作物凈灌水定額；Ai為第i種作物實灌面積；Wj為第j次灌水渠道總引水量；n為灌區作物種植種類。

渠首總引水量進行加權平均求得灌區全年灌溉水利用系數ηa，如式（2）：

式中 m為該灌區全年灌溉次數；Wa為灌區渠首該年總引水量。

2.2 農業用水效率分析

根據2012～2018年近7年統計數據，通過式（1）和式（2）計算WJQ灌區的農業用水效率，結果如表1和圖1。

表1 新疆不同地區農業用水效率值

圖1 農業用水率折線對比

由數據可知：

（1）WJQ灌區年農業用水效率值平均僅為0.388，和新疆全區平均值（0.464）相比還有較大差距。

（2） 根據折線圖顯示WJQ灌區及新疆全區的農業用水效率總體呈現上升趨勢，主要是因為自治區各級政府連續多年在農田水利工程上的投資建設。

（3）WJQ灌區農業用水效率與全區平均值的差距在不斷縮小，都基本在0.5左右，但和發達國家的0.75水平相差較大，節水潛力較大［2］。

3 灌區水資源供需平衡

WJQ 灌區規劃在2025 年完成對部分漫灌區滴灌改造和灌區規模擴大工程，共涉及面積2926.67hm2。

3.1 灌區需水量分析

3.1.1 調整種植結構

目前灌區主要糧食作物為小麥、玉米，經濟作物為油料，林業為防護林和經濟林。根據項目區所處地理位置、氣候、土壤等條件，對種植結構進行逐步合理調整，以滿足對水資源需求［3］，調整結果如表2。

表2 項目區種植結構調整前后對比

由表2可知，糧食作物、經濟作物、牧業面積均提高；林業面積保持不變。

3.1.2 灌溉制度確定

現狀年灌區灌溉形式為漫灌，灌溉設計保證率P=75%。預計在設計水平年灌區全部采用滴灌形式，灌溉設計保證率P=90%［4］。在此全部以滴灌形式為計算標準，得出灌區全年總灌溉需水量1450萬m3，毛灌水定額5430m3/hm2·a。

作物需水量計算采用彭曼—蒙特斯法計算，作物日均需水量ETo按照5.72mm/d的最大值計算。最終得出玉米、小麥、防護林日均需水量（部分）如表3。

表3 玉米等作物日均需水量ET 計算

續表3

3.2 灌區水資源供需平衡分析

灌區共設計5條干管從附近水庫供水，在P=90%保證率下，5條干管可分配水量1620萬m3，比項目區規劃全年總灌溉需水量1450萬m3多170萬m3，因此灌區灌溉用水不存在缺口。但在現狀年，由于區基本上是漫灌地，所以灌溉水缺口305萬m3，由此可知大力發展節水灌溉的必要性。

4 灌區節水灌溉設計方案

4.1 管網總體布置

灌區涉及面積2926.67hm2，采用“有壓管+無壓管”結合輸水，并在干管中部設置一處穩流池，其負責北部自壓區域灌溉，而南部自壓區域由進水池負責。根據控制面積、造價，3個管網布置方案如表4。

表4 管網布置方案

綜合3種方案，所用管材不同，因而造價有所區別，相對而言PCCP管安全性比玻璃鋼管好，但造價高，因此最終選擇方案3作為該灌區節水改造和擴大規模的施工方案。

4.2 項目區滴灌系統設計

4.2.1 分干管布置

由于灌區地形落差大，為盡量減少輸水能耗，將分干管設置在地勢較高的南側，向北側單向供水。分干管間距設置為1個條田長度，范圍在800～850m。

4.2.2 加壓滴灌設計

本項目設計分干管采用PVC-U管，永久鋪設于地下，工作壓力0.4MPa；支管、毛管為PE管，臨時鋪設于地面，布置如圖2。

圖2 管道布置示意圖

為保證滴灌帶灌溉面積，本次選用WDF16/3.2-100型滴灌帶，灌水器流量擬定在2.8L/h左右。具體參數［5］：滴頭間距0.3m，額定流量3.2L/h，額定工作水頭10m，壓力流量公式q=0.804h0.60。

5 結語

（1）通過WJQ灌區近7年的農業用水效率為0.388，與全區平均水平相比相差極大，大力推廣節水改造工程很有必要。

（2）對WJQ灌區規劃改造及擴大規模的2926.67hm2農田分析可知，若全部采用滴灌形式，灌溉用水可以達到供需平衡。

（3）改造項目區投入使用后，農業水利用率達0.65，充分顯示了節水灌溉的優越性，值得在合適的區域大力推廣。