行業用水定額修訂
——以水稻為例

張 彬

(遼寧省葠窩水庫管理局有限責任公司，遼寧 遼陽 111000)

隨著遼寧省經濟社會的發展，更嚴格的水資源管理制度和節水型社會建設對《行業用水定額》提出了更高要求，目前部分行業類別不能很好地滿足使用要求，存在一定問題。部分行業隨著生產工藝的變化、改進，生產規模的提高，國家行業標準、重點行業用水要求、清潔生產體系標準的不斷發布、更新，都對用水定額提出了更高要求。

用水定額是一個動態指標，具有先進性、合理性和科學性的特點，其制訂、完善和實施也是一個動態過程[1- 4]。用水定額需要與水資源條件、用水需求的變化、節水技術的進步、管理水平的提高等相適應[5- 7]。定期修訂用水定額，發現并改進在以往定額中存在的問題和不足，使其與資源條件、社會經濟及技術水平相協調，是保證其先進性、合理性及科學性的重要手段。因此，為深入貫徹“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”治水方針和“水利工程補短板、水利行業強監管”總基調，推進新時代節水工作，適時修訂行業用水定額，加強定額監督管理，是夯實節約用水管理基礎的重要舉措。遼寧省行業用水定額標準首次發布實施于2003年，之后在2009、2015年開展過2次標準修訂工作。現行的遼寧省地方標準DB21/T 1237—2015《行業用水定額》已實施大約5年，隨著節水、用水水平的提高，產業結構不斷調整，用水定額水平、覆蓋面以及適用性等方面均與實際情況發生變化。本文以水稻為例，結合近幾年實際用水變化狀況，分析修訂現有用水定額，提出合理的用水定額值。

1 用水定額分區劃定

結合地形地貌、氣候、土壤及水資源開發利用條件等因素，將全省劃分為5個用水定額分區，包括I遼西低山丘陵區(Ⅰ1和Ⅰ2)、Ⅱ遼河中下游平原區、Ⅲ遼北低丘波狀平原區、Ⅳ遼東山區、Ⅴ遼南半島丘陵區等五個區。詳見表1。

2 修訂方法

2.1 有試驗觀測和調查數據時

制定作物50%、75%、85%水文年用水定額值，以灌溉試驗數據為準，通過歷年灌溉試驗數據的分析獲得，或者通過現狀實際灌溉用水量調查值與不同級別渠系水利用系數測算獲得。樣本采樣數據應按該地區50%、75%及85%水文年雨量接近的樣點數據作為參考值。每個樣本的單位灌溉面積用水量可按如下公式計算：

m=V/A

式中，m—樣本的單位灌溉面積用水量，m3/畝；V—樣本的灌溉用水量，指大中型灌區斗口、小型灌區渠首、井灌區井口位置的灌溉用水量，m3；A—樣本的灌溉面積，畝。

表1 用水定額分區表

2.2 缺少灌溉試驗觀測資料和灌水量調查數據時

根據當地氣象等數據，采用應用聯合國糧農組織推薦彭曼公式法計算作物需水量，再扣除生育期有效降雨量進行測算。彭曼公式法計算過程如下[8- 10]。

計算參照作物需水量ET0，公式如下：

(1)

式中，Rn—冠層表面凈輻射，MJ/(m2·d)；G—土壤熱能量，MJ/(m2·d)；γ—濕度計常數，kPa/℃；T—平均氣溫，℃；U2—2m高處的風速，m/s；es—飽和水氣壓，kPa；ea—實際水氣壓，kPa；Δ—飽和水氣壓為氣溫關系曲線在T處的切線斜率，kPa/℃。

計算作物需水量ET，公式如下：

ET=Kc·ET0

(2)

式中，ET—作物生育期需水量，mm；ET0—參照作物需水量，mm；Kc—作物系數。

計算作物凈用水定額m，公式如下：

m凈=ET-P有效+Q滲

(3)

式中，m凈—凈用水定額，m3/畝；P有效—作物生育期有效降水量，mm；Q滲—作物生育期田間滲漏量，mm。

農業灌溉用水定額分為先進值和通用值指標。灌溉用水定額通用值由凈用水定額和現狀大中型灌區斗口、小型灌區渠首、井口的灌溉水利用系數確定。

m通用=m凈/η斗口

(4)

式中，m通用—灌溉用水定額通用值，m3/畝；m凈—凈用水定額，m3/畝；η斗口—按大中型灌區現狀斗口以下灌溉水利用系數、地表水小型灌區或井灌區現狀灌溉水利用系數進行綜合確定；如果沒有大中型灌區斗口以下灌溉水利用系數，可參照地表水小型灌區現狀灌溉水利用系數進行綜合確定。

根據全省2018年大中小型灌區及純井灌區的灌溉水量等資料，采用加權平均計算法[11- 13]，計算得到各用水定額分區斗口以下灌溉水有效利用系數，詳見表2。

表2 各分區斗口以下灌溉水有效利用系數

灌溉用水定額先進值由凈用水定額和《節水灌溉工程技術標準》規定相關節水灌溉技術的灌溉水利用系數最低值計算確定。渠道防滲輸水灌溉工程取0.70，管道輸水灌溉工程取0.80，噴灌工程取0.80，微灌工程取0.85。

3 水稻生育期灌溉需水量

水稻生育期主要分為返青、分蘗初、分蘗盛、分蘗末、拔節孕穗、抽穗開花、乳熟、黃熟8個階段[14]，根據遼寧省11個灌溉試驗代表站資料，遼寧省水稻為一季稻單作，生育期122～128d，水稻生育期凈灌溉需水量主要包括騰發量和田間滲漏量。本次分析各分區水稻生育期凈灌溉需水量，主要采用全省11個灌溉試驗站監測數據和彭曼法分析計算。

3.1 灌溉試驗計算值

收集了遼寧省主要作物灌溉試驗監測數據，主要包括作物灌溉制度、需水量、水利用率等監測資料。首先對監測數據成果進行分析整理，確定各分區不同頻率作物灌溉需水量，按照有試驗觀測和調查數據時計算方法進行計算。

對全省11個灌溉試驗代表站監測資料分析，75%水文年時，遼西低山區水稻生育期灌溉需水量為347m3/畝，遼西丘陵區為304m3/畝，遼河中下游平原區為285m3/畝，遼北低丘波狀平原區為291m3/畝，遼東山區為285m3/畝，遼南半島丘陵區為267m3/畝。見表3。

表3 各分區水稻生育期凈灌溉需水量表(P=75%) 單位：m3/畝

3.2 理論計算值

采用缺少灌溉試驗觀測資料和灌水量調查數據時計算方法，即采用彭曼法分析計算作物灌溉需水量。本次收集了彰武、阜新、開原、清原等26個氣象代表站1956—2018年逐日氣象資料，根據上述氣象資料，計算各分區50%、75%和85%保證率的水稻生育期騰發量，再根據田間滲漏量，計算灌溉需水量，見表4。

表4 各分區水稻生育期灌溉需水量表 單位：m3/畝

3.3 凈灌溉需水量

根據灌溉試驗站、彭曼法兩種計算結果，通過比較、綜合分析及專家咨詢，從而確定全省各分區50%、75%和85%水文年時的水稻生育期灌溉需水量。詳見表5。

表5 各分區水稻生育期灌溉需水量分析表 單位：m3/畝

4 用水定額確定及和理性分析

4.1 初擬定用水定額

水稻灌溉用水定額是指作物在一個生育期內的單位面積灌溉用水量，不含泡田和洗鹽用水量[15]。水稻用水定額分為先進值和通用值，通用值根據水稻凈灌溉需水量和斗口以下灌溉水有效利用系數計算確定；先進值由凈灌溉需水量和《節水灌溉工程技術標準》規定相關節水灌溉技術的灌溉水利用系數最低值計算確定。詳見表6。

表6 初擬定各分區水稻用水定額表 單位：m3/畝

4.2 合理性分析

原標準遼寧省地方標準DB21/T 1237—2015《行業用水定額》中，給出了5個分區50%、75%水文年時水稻用水基本定額，詳見表7。通過對原標準用水定額復核，本次初擬定的各分區水稻用水定額通用值與原標準基本用水定額值相比較，略有增加，但變化幅度不大。說明在近5年應用管理工作中，原標準定額值基本符合實際用水情況。

根據水利部《農業用水定額：水稻》，給出了全國水稻75%水文年的用水定額，其中遼寧省水稻用水定額值詳見表7。水利部制定的水稻用水定額中通用值直接采用了原標準定額值，本次初擬定各分區水稻用水定額先進值略大于水利部《農業用水定額：水稻》，但是兩者差別較小，基本持平。

表7 現行水稻用水定額 單位：m3/畝

4.3 核定后用水定額

綜合以上分析，并且考慮灌溉節水，本次制定的水稻用水定額應不寬松于水利部《農業用水定額：水稻》的用水定額值，采納最嚴的定額標準，確保定額修訂成果的先進性，有利于發揮定額促進節水的作用。因此，75%水文年水稻用水定額采用水利部《農業用水定額：水稻》的定額值；50%水文年水稻用水定額采用原標準定額值，由原標準50%水文年定額值與本次采用的斗口以下灌溉水有效利用系數計算得到凈定額，然后由凈定額與《節水灌溉工程技術標準》規定相關節水灌溉技術的灌溉水利用系數最低值計算確定先進值；85%水文年水稻用水定額采用本次計算擬定的用水定額值。本次修訂的水稻用水定額詳見表8。

表8 修訂的各分區水稻用水定額表 單位：m3/畝

農業用水定額受降雨等氣象因素影響較大，我國南方、北方降雨時空分布不均勻，差別較大，經過統計分析東北地區相鄰的黑龍江、吉林及內蒙古等省50%、75%水文年下平均用水定額466、490畝/m3，遼寧省水稻用水定額與其比較，50%水文年用水定額處于先進水平，75%水文年用水定額處于平均水平偏上。

5 結語

通過開展水稻用水定額修訂研究，用水定額已廣泛應用到灌區灌溉中，實踐中表明與灌溉實際用水定額基本一致，能夠起到灌區節水灌溉管理的效果。由于數據、計算方法及氣象等因素影響，定額值并不能完全覆蓋全省所有灌區用水定額情況，在一些小型灌區中出現定額差別較大現象，主要由于修訂的定額值是針對全省5個分區的平均定額。在以后的修訂過程中還需加強對小型灌區數據的收集與長期監測，使覆蓋性更全面。