灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測(cè)算與分析探討

金永超

(新疆塔城地區(qū)沙灣市金溝河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)(畜牧業(yè))發(fā)展服務(wù)中心，新疆 沙灣 832100)

1 灌區(qū)概況

某灌區(qū)始建于20世紀(jì)60年代末期，初始設(shè)計(jì)灌溉面積1.10×104hm2，當(dāng)前實(shí)際灌溉面積0.677×104hm2。灌區(qū)主要種植的作物品種是小麥和水稻，根據(jù)作物品種可以將該灌區(qū)歸入當(dāng)?shù)刂鳟a(chǎn)糧區(qū)，灌區(qū)呈現(xiàn)出典型的亞熱帶氣候，光照時(shí)數(shù)長，氣候適宜，雨量適中，年平均氣溫約為15.0℃，降水量均值為1069mm，蒸發(fā)量均值為887mm，年內(nèi)平均日照時(shí)數(shù)2099h。灌區(qū)內(nèi)主要建筑物有一二三四級(jí)主干渠，且各級(jí)干渠均于2010年進(jìn)行過更新改建，支渠及斗渠長度逾150km，但支渠和斗渠渠系配套建筑運(yùn)行時(shí)間較長，當(dāng)前存在一定程度的損壞。

2 測(cè)算思路

1)考慮到該灌區(qū)主干渠渠系配套齊全，渠首提水量、支渠放水量、區(qū)間來水量等均便于控制，所以干渠渠系水利用系數(shù)的測(cè)算主要采用水量平衡法[1]。

2)結(jié)合類似工程測(cè)算實(shí)踐，通過首尾測(cè)算法測(cè)算該灌區(qū)支渠及以下渠系水利用系數(shù)，即選擇代表性強(qiáng)的典型支渠并測(cè)算其渠首用水總量，待結(jié)束灌溉后確定實(shí)際灌溉面積以及水深，針對(duì)典型田塊進(jìn)行田間單位面積毛灌溉用水定額均值的測(cè)算[2]，再根據(jù)渠首實(shí)際放水量進(jìn)行系數(shù)結(jié)果修正，最終得出支渠及以下渠系水利用系數(shù)。

3)在灌溉典型田塊前后進(jìn)行作物計(jì)劃灌溉水深范圍內(nèi)土壤實(shí)際含水量、容重、實(shí)際水深等的測(cè)定，并進(jìn)行典型田塊灌溉凈需水量的測(cè)算，測(cè)算結(jié)果和實(shí)際灌溉水量之比值即為田間水利用系數(shù)。最后將單次灌溉水利用系數(shù)及灌溉面積加權(quán)平均，進(jìn)行灌溉年灌溉水利用系數(shù)的測(cè)算。

3 灌溉水利用系數(shù)測(cè)算

3.1 干渠渠系水利用系數(shù)測(cè)算

2020年該灌區(qū)水稻種植期從6月10日開始—9月30日，共持續(xù)104d，期間36d降雨，總降雨量達(dá)550.1mm，降雨量分布均勻且利用率高，水稻種植需水量基本由降雨提供，未進(jìn)行灌溉。2020年全年僅在水稻泡田期進(jìn)行過一次渠道水灌溉，一二三用水干渠級(jí)站開機(jī)提水，一二三級(jí)干渠總設(shè)計(jì)長度16.45km，其中包括7.65km長度的混凝土護(hù)砌結(jié)構(gòu)，抗?jié)B率達(dá)到48.7%，共設(shè)置25個(gè)灌溉分水口。一級(jí)干渠提水量185.5萬m3，灌溉期間實(shí)測(cè)降雨總量為0.1×104m3，可以得出干渠渠系水利用系數(shù)，具體測(cè)算結(jié)果詳見下表。根據(jù)表中測(cè)算結(jié)果可知，該灌區(qū)2020年干渠渠系水利用系數(shù)為0.751。

3.2 支渠及以下渠系水利用系數(shù)測(cè)算

考慮到該灌區(qū)2020年渠道水主要用于水稻泡田灌溉方面，根據(jù)其6月8日-6月14日的計(jì)劃水稻泡田期，并擬定在二級(jí)站及三級(jí)站等典型田塊進(jìn)行。泡田過程中先在各個(gè)田塊三個(gè)不同位置按照20cm的層厚分層取土，總?cè)⊥辽疃炔怀?00cm，并針對(duì)所取土料檢測(cè)土壤含水量，再用汽油噴灌機(jī)提水泡田后外接水表計(jì)量灌水量。結(jié)束泡田2d后選取9處進(jìn)行田塊實(shí)際面積、水深的測(cè)量，再測(cè)算單位田塊灌水量以及泡田定額，將所得出的泡田定額加權(quán)平均后便得到灌區(qū)田間毛灌溉定額。具體結(jié)果詳見表2。從表中可以看出，2020年該灌區(qū)泡田過程中土壤含水量均值為21.74%，田間水深76mm，田間毛灌溉定額為1858.46m3/hm2。

以二級(jí)站6#支渠和三級(jí)站4#、6#支渠為典型支渠，同時(shí)在以上支渠口借助渠首分水涵閘按照2h的時(shí)間間隔量水，測(cè)量各支渠口實(shí)際放水量，還應(yīng)實(shí)測(cè)灌溉面積、水深均值等參數(shù)，根據(jù)灌溉面積所確定的支渠及以下等級(jí)渠道渠系水利用系數(shù)的結(jié)果，見表3。可以看出，2020年灌區(qū)典型支渠及以下渠系水利用系數(shù)均值為0.702。

表1 2020年灌區(qū)總干渠渠系水利用系數(shù)測(cè)算結(jié)果

表2 灌區(qū)田間毛灌溉定額

表3 支渠及以下渠系水利用系數(shù)

3.3 田間水利用系數(shù)測(cè)算

根據(jù)典型田塊泡田定額測(cè)定結(jié)果確定泡田凈灌溉用水量，再根據(jù)泡田凈灌溉用水量進(jìn)行田間水利用系數(shù)推算。具體見表4。

表4 典型田塊田間水利用系數(shù)

將以上所得出的灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)按照灌溉面積進(jìn)行加權(quán)平均[3]便可得出2020年該灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)值，最終取0.531。

4 結(jié) 論

綜上所述，文章結(jié)合類似工程實(shí)踐所總結(jié)出的灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測(cè)算方法既有利于簡化灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測(cè)算工作量，又能對(duì)灌區(qū)實(shí)際用水狀況進(jìn)行綜合反應(yīng)。根據(jù)測(cè)算分析結(jié)果，灌區(qū)2020年屬于平水年，但是因降水分布均勻，且降水利用率高，灌溉次數(shù)及灌溉量比往年偏低，灌溉水利用系數(shù)也比其余年份高。為進(jìn)行降水量對(duì)灌溉水利用系數(shù)具體影響程度的量化分析，還應(yīng)在灌區(qū)長系列觀測(cè)的基礎(chǔ)上展開進(jìn)一步研究。