丹東市農田灌溉水有效利用系數測算分析

孫 艾

（丹東市水務服務中心,遼寧 丹東 118000）

發展農田節水灌溉的目的就是要不斷提高灌溉用水效率和效益。農田灌溉水有效利用系數可以較為科學地反映出灌溉水的利用效率，與灌區的自然地理條件、工程運行管護狀況及采用的灌水方式有關，可以作為評價農田節水灌溉發展程度的指標。本文在丹東市所轄東港市、鳳城市、寬甸滿族自治縣境內選取19 個樣點灌區、71 個典型地塊，測算分析得出丹東市農田灌溉水有效利用系數。

1 區域概況

丹東市是遼寧省地級市，地處全省東南部，土地總面積為15289 km2，多年平均降水量為1101.5 mm。丹東市多年平均年徑流量為86.79 億m3，占遼寧省的27.5%，水資源總量為101.65 億m3，占遼寧省水資源總量的24.95%，是我國東北水資源較為豐富的地區。上世紀六十年代，丹東地區相繼建成鐵甲、土門子、羅圈背、廉家壩、刁家壩、合隆、太平、何家崗、十字街等大中型水庫，為發展農田灌溉提供了水源保障。

丹東市農田設計灌溉面積為110.02 萬畝，有效灌溉面積為91.97 萬畝，其中大型灌區為54.62 萬畝，中型灌區為19.01 萬畝，小型灌區為18.28 萬畝，純井灌區為0.06 萬畝。2019 年節水灌溉面積為63.72 萬畝，農業灌溉總用水量為6.31 億 m3。

2 技術路線

根據《遼寧省農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》的相關要求，本次測算具體分析過程為：第一步，選擇樣點灌區及典型地塊，按規模與類型不同，統計丹東市各灌區基本情況；第二步，測算選定的各樣點灌區灌溉水有效利用系數，由點及面，分析得出不同類型灌區的灌溉水有效利用系數；第三步，綜合考慮各類型灌區面積大小和用水量所占比重后，計算得出丹東市農田灌溉水有效利用系數。

3 樣點灌區的選擇

樣點灌區應滿足“技術指導細則”要求，具備實施測算分析工作的自然條件，且各類灌排設施運行穩定，干擾因素少。丹東市南鄰黃海，屬于溫帶季風性氣候，是中國北方降水較多的地方，降水量在時間和空間分布上差異較大，每年7 月～8 月為丹東市主汛期。丹東市地形地貌南北差異較大，寬甸滿族自治縣、鳳城市位于北部，地少山多，主要農作物為玉米，東港市位于南部沿海，平原較多，境內建有水庫41 座，主要農作物為水稻。典型田塊根據邊界、形狀、面積等因素選取，具有代表性，有固定的進、出水口及配套量水設施。考慮到土壤類型分布范圍、工程管理現狀、現有水源條件及主要農作物種類不盡相同，共選取19 個灌區作為本次測算的樣點灌區，具體為：大型灌區1 個（東港灌區）、中型灌區4 個（東港孤山灌區、東港小甸子灌區、鳳城洋河中型灌區、鳳城愛河中型灌區）、小型灌區10 個（東港山城水庫灌區等）及純井灌區4 個（寬甸古樓子村16 組水田灌區等），基本情況見表1。

表1 丹東市樣點灌區基本情況一覽表

4 樣點灌區的灌溉水利用系數測算

4.1 測算方法

根據農田灌溉水有效利用系數的定義，其數值為渠系水與田間水利用系數的乘積。在具體計算過程中主要存在以下問題：①工作量大，實施任務繁重；②對實施條件要求較高，測試精度和人力需求不容易滿足；③測量數據代表性差。為避免出現上述問題，本次測算采用計算公式如下：

式中：η樣為灌溉水有效利用系數；W樣凈為凈灌溉用水量，m3；W樣毛為毛灌溉用水量，m3。

4.2 樣點灌區的年凈灌溉總用水量測算

4.2.1 淹水灌溉

通過測量典型地塊在某次灌溉前后田內水深的變動情況，計算得出畝均凈灌溉用水量，計算公式為：

式中：w田凈i為典型地塊某次畝均凈灌溉用水量，m3/畝；h1為灌水前測量水深，mm；h2為灌水后測量水深，mm。

4.2.2 濕潤灌溉

通過測量典型地塊在某次灌溉前后田間土壤含水率的變動情況，計算得出畝均灌溉用水量，計算公式為：

式中：w田凈i為典型地塊的畝均凈灌溉用水量，m3/畝；γ為樣點地塊H土層內的土壤干容重，g/m3；γ水為水的容重，取1，g/m3；H為樣點地塊土壤的計劃濕潤層深度，mm；θg1為灌水前樣點地塊H土層內的土壤含水率，%；θg2為灌水后樣點地塊H土層內的土壤含水率，%。

土壤含水率計算公式為：

式中：θg為土壤質量含水率，%；M為烘干前鋁盒及土樣的重量，g；Ms為烘干后鋁盒及土樣的重量，g；m為鋁盒重量，g。

另外，水稻育秧期內的用水量應按照地塊面積比折算到生育期內。

4.2.3 樣點灌區年凈灌溉總用水量

利用公式（2）～（4）計算得出樣點灌區月灌水定額，進而得到年凈灌溉定額，再結合實際灌溉面積得出年凈灌溉總用水量，計算結果見表2。

表2 丹東市樣點灌區年凈灌溉用水量測算表

4.3 樣點灌區的年毛灌溉用水總量測算

實測確定毛灌溉用水總量：

式中：W樣毛為丹東市樣點灌區的年毛灌溉用水總量，m3；W樣毛i為第i個水源的取水量，m3；n為水源個數，個。

利用公式（5），即可計算得出年毛灌溉用水總量，其計算結果見表3。

4.4 樣點灌區的灌溉水利用系數測算成果

利用公式（1）計算得到丹東市各樣點灌區的灌溉水利用系數，計算結果見表4。

5 市級區域各類型灌區灌溉水有效利用系數計算

5.1 大型灌區灌溉水的有效利用系數

丹東市僅有1個大型灌區，即東港灌區，直接采用其灌溉水有效利用系數為丹東市大型灌區灌溉水的有效利用系數，數值為0.556。

5.2 中型灌區灌溉水有效利用系數計算

丹東市共有4個中型灌區（1萬畝～30萬畝），即東港孤山灌區、東港小甸子灌區、鳳城洋河中型灌區、鳳城愛河中型灌區，灌溉水有效利用系數根據灌區面積大小，采用以下公式進行計算：

式中：η市中為丹東市中型灌區的灌溉水有效利用系數；η1-5、η5-15、η15-30為丹東市相應規模中型樣點灌區的灌溉水有效利用系數；W市毛1-5、W市毛5-15、W市毛15-30為丹東市相應規模中型樣點灌區的年毛灌溉用水量，萬m3。

根據公式（6）計算得出丹東市中型灌區灌溉水的有效利用系數為0.552。

5.3 小型灌區灌溉水有效利用系數計算

計算丹東市小型灌區有效利用系數，采用以下公式：

式中：η市小為丹東市小型灌區的有效利用系數；η小i為丹東市小型樣點灌區的有效利用系數；n為丹東市小型灌區樣點灌區的數量，個。

根據公式（7）計算得出丹東市小型灌區灌溉水的有效利用系數為0.652。

5.4 純井灌區灌溉水有效利用系數計算

丹東市的純井灌區包括土質渠道、防滲渠道及微灌3種類型。純井灌區灌溉水有效利用系數計算公式為：

表3 丹東市樣點灌區年毛灌溉用水量測算表

式中：η市井為丹東市純井灌區的有效利用系數；η土、η渠、η微為丹東市土渠、防滲渠、微灌灌區的有效利用系數；W市土、W市渠、W市微為丹東市土質渠道、防滲渠道、微灌灌區的年毛灌溉用水量，萬m3。

表4 丹東市樣點灌區灌溉水有效利用系數測算成果

根據公式（8）計算得出丹東市小型灌區灌溉水的有效利用系數為0.777。

以上市級區域各類型灌區的有效利用系數計算結果見表5。

表5 丹東市各類型灌區灌溉水有效利用系數測算成果

6 丹東市農田灌溉水有效利用系數計算

計算丹東市農田灌溉水有效利用系數的公式為：

式中：η市為丹東市的農田灌溉水有效利用系數；η市大、η市中、η市小、η市井為丹東市大、中、小型及純井灌區的有效利用系數；η市大、η市中、η市小、η市井為丹東市相應類型灌區的年毛灌溉用水量，萬m3。

利用公式（9）計算得出丹東市農田灌溉水有效利用系數，計算結果見表6。

表6 丹東市農田灌溉水有效利用系數測算成果

7 成果分析與建議

7.1 成果分析

本文通過選取丹東市東港灌區、東港孤山灌區、東港小甸子灌區、鳳城洋河中型灌區、鳳城愛河中型灌區等19個樣點灌區、71個典型地塊，測算得出丹東市農田灌溉水有效利用系數為0.557，基本反映了丹東市農田灌溉節水發展水平。測算結果顯示，丹東市農田灌溉水有效利用系數由大至小依次為純井、小型、大型、中型灌區，而采用微灌、防滲渠道等節水灌溉技術的灌區，其灌溉水利用效率較高，符合實際情況。測算過程滿足“技術指導細則”相關要求，測算數據真實可靠。

7.2 建議

按照“灌溉與排水工程設計標準”要求，農田灌溉水利用系數應根據灌區面積和灌水方式確定，其中大型、中型、小型、井灌區不應低于0.50、0.60、0.70、0.80。本次測算丹東市農田灌溉水有效利用系數，得出大型、中型、小型、井灌區為0.556、0.552、0.652、0.777。測算結果顯示，除大型灌區外，其余類型灌區均不滿足設計標準。另根據“中國水資源公報”2017年統計數據整理分析，全國現狀農田灌溉水有效利用系數平均水平為0.548，其中東北地區平均水平為0.594，本次測算得出丹東市農田灌溉水有效利用系數為0.557，處于全國與東北地區之間，說明丹東市農田灌溉節水發展較落后，尚存在較大節水空間。丹東市灌區集中在東港市、鳳城市，灌排設施多始建于上世紀六十年代，受制于當時各方面條件，節水設計標準低，加之工程運行時間長，配套建筑物老化，灌溉水漏損嚴重。在國家實施藏糧于地、藏糧于技的戰略大背景下，應進一步加大工程投入，對原有灌區進行升級改造，推廣高效節水灌溉方式，加強工程運行期管理維護，深化各階層節水意識，切實提高農田灌溉水利用效率，建設高標準農田，促進糧食生產。