首尾測算法在灌溉水利用系數(shù)測算中的應(yīng)用

黃夢婷，李建國

(安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230088)

灌溉水利用系數(shù)是指作物生長周期內(nèi)凈灌溉需水量與水源渠首處總灌溉引水量的比值，是衡量作物田間灌溉用水利用率的一個重要指標(biāo)，能直觀反映出灌溉工程實際運行情況、灌溉技術(shù)水平及灌溉管理水平，對地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)有效利用具有重要意義。灌溉水利用系數(shù)測算為提高灌溉水利用效率、合理指定節(jié)水灌溉目標(biāo)提供依據(jù)。目前，灌溉水利用效率的計算主要采用首尾測算法，可減少測量過程中的不確定因素，準(zhǔn)確性較為可靠，該方法適用于基層灌溉管理單位運用。

1 區(qū)域概況

鳳臺縣地處淮河中游沿岸，淮南市西部。鳳臺縣屬暖溫帶和亞熱帶的過渡氣候帶、半濕潤地區(qū)，距海洋近，季風(fēng)明顯，四季分明，氣候溫和，降水適中，日照充足，無霜期長。境內(nèi)過境河流有淮河、永幸河、茨淮新河、西淝河4條，主要種植作物以小麥、水稻、蔬菜為主。

至2017年底全縣現(xiàn)有大型灌區(qū)1個，為提水灌區(qū)，有效灌溉面積55.87萬畝；中型灌區(qū)2個，均為提水灌區(qū)，總有效灌溉面積10.2萬畝；100畝以上小型灌區(qū)1個，為自流引水灌區(qū)，有效灌溉面積0.4萬畝；灌區(qū)總有效灌溉面積66.47萬畝。根據(jù)統(tǒng)計，鳳臺縣2017年農(nóng)田灌溉用水3.31億m3，經(jīng)調(diào)查計算全縣不同規(guī)模和水源類型灌區(qū)灌溉用水量詳見表1。

表1 全縣不同規(guī)模與類型灌區(qū)灌溉面積與灌溉用水情況

2 首尾測算法

2.1 技術(shù)路線

采用首尾測算法對典型樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)進行測算，測算結(jié)果進行加權(quán)平均算出整個縣區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。其中對于典型樣點灌區(qū)選取，結(jié)合灌區(qū)規(guī)模、管理水平、供水量等多方面影響因素進行綜合選取。

2.2 樣點灌區(qū)基本情況與代表性分析

大型灌區(qū)：根據(jù)水利部相關(guān)文件要求，所有大型灌區(qū)均作為樣點灌區(qū)進行測算。中、小型樣點灌區(qū)的選取主要依據(jù)鳳臺縣具體地形、氣象等自然條件，結(jié)合該縣中、小型數(shù)量、灌區(qū)分布及引水方式等特征，來綜合確定中、小型的樣點數(shù)量。典型樣點灌區(qū)選取情況見表2。

表2 鳳臺縣不同規(guī)模灌區(qū)樣點選擇統(tǒng)計表

2.3 樣點灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測算及成果檢驗

2.3.1樣點灌區(qū)測算分析方法

首尾測算分析法是指灌區(qū)水源地取用總水量即毛灌溉用水總量，灌溉用水總量及各種作物的實灌面積分析測算得到田間實際凈灌溉用水總量，田間實際凈灌溉用水總量與毛灌溉用水總量的比值即為灌溉利用系數(shù)：

(1)

式中，ηw—灌溉水利用系數(shù)；Wj—凈灌溉水總量，m3；Wa—毛灌溉用水總量，m3。

2.3.2毛灌溉用水量計算分析

毛灌溉用水總量Wa是指灌區(qū)全年用于農(nóng)田灌溉水源地取用總水量，其等于從水源地取水總量扣除由于工程保護、防洪除險等需要的渠道(管路)棄水量。

2.3.3凈灌溉用水量計算分析

通過統(tǒng)計灌區(qū)年灌溉用水總量及各種作物的實灌面積，進行計算分析、確定實際凈灌溉定額，以作物凈灌溉定額近似替代畝均凈灌溉用水量，通過下列公式計算灌區(qū)年度的灌溉水利用系數(shù)：

(2)

式中，Mi—灌區(qū)第i種作物凈灌溉用水量，mm；Ai—灌區(qū)第i種作物實灌溉面積，畝；N—灌區(qū)作物種類總數(shù)。

2.4 樣點灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測算

2.4.1大型提水灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測算

鳳臺縣大型提水灌區(qū)為永幸河灌區(qū)，灌區(qū)主要灌溉作物為單晚稻及旱作物(主要為小麥、油菜)，水稻灌溉模式為常規(guī)充分灌溉，旱作物基本沒有灌溉習(xí)慣。灌區(qū)的灌溉系統(tǒng)除骨干渠系系統(tǒng)外，存在一定數(shù)量的塘壩系統(tǒng)輔助農(nóng)田灌溉。采用首尾測算分析法對鳳臺縣永幸河灌區(qū)2017年度灌溉水利用系數(shù)進行測算分析，灌溉水利用系數(shù)計算詳見表3。

2.4.2中型提水灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測算

鳳臺縣中型提水樣點灌區(qū)為新集灌區(qū)、岳張新集灌區(qū)。灌區(qū)主要灌溉作物為單晚稻及旱作物(主要為小麥、油菜)，水稻灌溉模式為常規(guī)充分灌溉，旱作物基本沒有灌溉習(xí)慣。采用首尾測算分析法對鳳臺縣各中型提水樣點灌區(qū)2017年度灌溉水利用系數(shù)進行測算分析，灌溉水利用系數(shù)計算詳見表4。

表3 鳳臺縣大型提水灌區(qū)2017年灌溉水利用系數(shù)計算表

表4 鳳臺縣中型提水灌區(qū)2017年灌溉水利用系數(shù)計算表

表5 鳳臺縣小型自流引水灌區(qū)2017年灌溉水利用系數(shù)計算表

2.4.3小型自流灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測算

鳳臺縣小型自流引水樣點灌區(qū)為龍毛灌區(qū)。灌區(qū)主要灌溉作物為單晚稻及旱作物(主要為小麥、油菜)，水稻灌溉模式為常規(guī)充分灌溉，旱作物基本沒有灌溉習(xí)慣。采用首尾測算分析法對鳳臺縣各小型自流樣點灌區(qū)2017年度灌溉水利用系數(shù)進行測算分析，灌溉水利用系數(shù)計算詳見表5。

3 縣級灌溉水利用系數(shù)測算分析

由于條件限制鳳臺縣調(diào)查的典型灌區(qū)全部為一般中等工程狀況與管理水平，因此不同規(guī)模與水源類型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)平均值即為各類型灌區(qū)計算灌溉水利用系數(shù)的灌溉總供水量加權(quán)平均值。鳳臺縣不同規(guī)模與水源類型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)平均值見表6，進一步計算大、中、小型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)見表7。

表6 鳳臺縣2017年不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)平均值

表7 鳳臺縣2017年不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)平均值

全縣灌溉水利用系數(shù)平均值是運用加權(quán)平均值計算大、中、小型灌區(qū)灌溉用水量得出，計算公式如下：

(3)

式中，Wa大型、Wa中型、Wa小型—分別為大、中、小型灌區(qū)灌溉用水量，萬m3。

綜上測算分析，鳳臺縣2017年度大型灌區(qū)農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)為0.5596，中型灌區(qū)農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)為0.5698，小型灌區(qū)農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)為0.5708，2017年度全縣農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)為0.561。

4 結(jié)語

通過首尾測算法計算確定灌溉水利用系數(shù)，測算結(jié)果與該灌溉區(qū)域?qū)嶋H灌溉水利用情況基本相符，說明首尾測算法測算結(jié)果較為可靠，可作為今后灌溉水利用系數(shù)的主要測算方法。首尾測算法在測算方法上有優(yōu)勢但也存在不足：優(yōu)勢在于減少了許多測量工作和不確定因素，缺點在于不能反映渠系輸水過程中渠道滲漏、農(nóng)民灌水不合理等原因造成水量損失情況，如果想使該方法得到更廣泛的應(yīng)用還需增強觀測手段及相應(yīng)的技術(shù)支撐。