武威市基于灌溉水有效利用系數的農業節水增效措施研究

王海宇 張月珍 董平國

(1.甘肅省武威市河湖管理中心，甘肅 武威 733000;2.甘肅省武威市中心灌溉試驗站，甘肅 武威 733000；3.甘肅省武威市水利綜合事務中心，甘肅 武威 733000；4.甘肅省武威市農村飲水安全服務站，甘肅 武威 733000)

灌溉水有效利用系數是在某次或某一時間內被農作物利用的凈灌溉水量與水源渠首處總灌溉引水量的比值，是國家實行最嚴格水資源管理制度“三條紅線”控制目標及中央國民經濟和社會發展“十四五”規劃主要指標之一，其為國家推進農業水價綜合改革、建立制定農業用水計劃和用水定額提供科學依據。按照水利部安排部署，根據《全國灌溉水有效利用系數測算分析技術指南》《全國農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》的要求與方法，連續15年在武威市開展了灌溉水有效利用系數測算分析工作，本文研究武威市近5年農田灌溉水有效利用系數變化規律，首先選擇具有代表性、穩定性、可行性的大、中型和純井樣點灌區，采用首尾測算分析法得出各種類型樣點灌區的灌溉水有效利用系數，結合全市大、中、純井灌區毛灌溉總用水量，最終推算得出全市以及各種類型灌區的灌溉水有效利用系數。所測算的成果為有關部門研究制定相關政策和規劃提供科學依據，也為我國全面實施國家節水行動、實行最嚴格水資源管理制度、考核武威市農田節水效率提供技術支撐。

1 武威市概況

武威市地處甘肅省中部、河西走廊起點，南部是祁連山，中部是綠洲平原，北部是騰格里和巴丹吉林沙漠，是全國生態格局中青藏高原生態安全屏障的核心區域和北方防沙帶的中心地帶?，F轄涼州區、民勤縣、古浪縣和天祝藏族自治縣，有93個鄉鎮，1125個行政村，全市總土地面積3.23萬km2，常住人口182.5萬，全市荒漠化土地3178萬畝、沙漠化土地2227萬畝，分別占國土面積的65.5%、45.9%，是全國荒漠化、沙漠化最嚴重的地區之一。水資源主要來源于石羊河，全市多年平均自產水資源總量14.934億m3(地表水13.918億m3、地下水1.016億m3)，人均約700m3、耕地畝均約220m3，為全省的1/3、全國的1/9，是水資源短缺的地區之一。

武威市屬典型的西北干旱區，太陽輻射強、日照充足，晝夜溫差大、降水少、蒸發強烈、空氣干燥。自南向北大致劃分為3個氣候區。南部祁連山高寒半干旱半濕潤區：年降水量300～600mm，年蒸發量700～1200mm，干旱指數1～4；中部走廊平原溫涼干旱區：年降水量150～300mm，年蒸發量1300～2000mm，干旱指數4～15；北部溫暖干旱區：包括民勤全部，古浪北部，武威東北部，年降水量小于150mm，民勤北部沙漠邊緣地帶年降水量不足50mm，年蒸發量2600mm以上，干旱指數15～25。武威多年平均風速2.81m/s，土壤屬內陸性沙漠鈣質土，土壤通透性好。

2 武威市灌區現狀

武威市現有20個灌區，其中大型灌區3個，分別是西營、雜木、紅崖山灌區；中型灌區11個，分別是黃羊、金塔、張義、古浪河、黃羊川、大靖河、古豐、金強、松山、朱岔、安遠灌區；純井灌區6個，分別是清源、永昌、金羊、環河、昌寧、永黃灌區。全市經多年水利建設改造，灌區灌排系統設施設備完善，灌溉渠系主要為干、支、斗、農四級或支、斗、農三級。全市高標準農田水利灌溉工程的興建，為武威市現代生態高效農業生產、穩定和發展糧食生產奠定了可靠的物質基礎。武威市不同規模與水源類型灌區統計情況見表 1。

表1 武威市不同規模與水源類型灌區統計

3 武威市農田灌溉水有效利用系數測算分析

3.1 樣點灌區和典型田塊的選取

根據《技術指導細則》，結合省市年度系數測算分析實施方案，綜合考慮灌區工程設施狀況、管理水平、灌溉水源條件(提水、自流引水)、作物種類和種植結構、地形地貌等因素，本文共選取12個樣點灌區測算灌溉水有效利用系數，具體情況見表2。同時，為采用直接量測法測算不同作物畝均凈灌溉用水量，在各個樣點灌區選擇田間平整、面積適中、邊界清楚、形狀規則以及土壤類型、種植作物、灌溉制度和灌溉方式具有代表性的田塊作為典型田塊，對典型田塊進出水量進行準確計量。

表2 武威市樣點灌區數量分布情況統計

3.2 測算分析方法

農田灌溉水有效利用系數η市是指全市區域內年凈灌溉總用水量W市總凈與年毛灌溉總用水量W市總毛的比值，就是在不測定輸配水和灌水過程中的損失，直接測定灌區渠首(井口)引進的水量和灌入作物計劃濕潤層的水量，即“首尾測算分析法”。在計算大、中、純井樣點灌區灌溉水有效利用系數和年毛灌溉用水量的基礎上，由點及面計算武威市農田灌溉水有效利用系數。全市農田灌溉水有效利用系數計算公式為

(1)

式中：η市為全市農田灌溉水有效利用系數；η市大、η市中、η市井分別為市級區域大、中、純井灌區灌溉水有效利用系數；W市大、W市中、W市井分別為市級區域大、中、純井灌區的年毛灌溉用水量，萬m3。

3.3 武威市農田灌溉水有效利用系數變化趨勢分析

3.3.1 農田毛、凈灌溉總用水量變化規律分析

2016—2020年武威市及各類型灌區年毛灌溉總用水量變化如圖1所示，全市毛灌溉總用水量逐年總體呈現下降趨勢，2017年稍有升高，主要原因是2017年武威市大面積推廣應用膜下滴灌水肥一體化技術，相比自流引水灌區，純井灌區由于自身引水量具有較大壓力，更容易實現水肥一體化，導致市純井灌區農田毛總用水量明顯升高；市大型灌區、市中型灌區農田毛總用水量呈現基本平穩趨勢。

2016—2020年武威市及各類型灌區年凈灌溉總用水量變化如圖2所示，全市凈灌溉總用水量逐年總體呈現下降趨勢，2017年稍有升高，主要原因是由于2017年市純井灌區大面積應用膜下滴灌水肥一體化技術，同時，典型田塊全部選用直接量測法測算年畝均凈灌溉用水量，導致2017年市純井灌區農田凈總用水量較高；市大型灌區、市中型灌區農田凈總用水量呈現基本平穩趨勢。

綜合分析圖1和圖2，武威市及各類型灌區年毛、凈總用水量變化與武威市大力實施高效節水工程關系較大。

圖1 2016—2020年武威市及各類型市級灌區年毛灌溉總用水量變化

圖2 2016—2020年武威市及各類型市級灌區年凈灌溉總用水量變化

3.3.2 2016—2020年武威市農田灌溉水有效利用系數變化規律分析

2016—2020年武威市及各類型灌區農田灌溉水有效利用系數變化如圖3所示。2016—2020年武威市農田灌溉水有效利用系數分別為0.613、0.625、0.628、0.633和0.635，逐年總體呈現穩步上升趨勢，主要原因：一是連續5年甘肅省水利廳組織對測算技術人員進行測算分析方法培訓，各灌區技術人員對典型田塊全部選用直接量測法測算年畝均凈灌溉用水量，測算過程規范合理、測算結果準確且符合實際；二是隨著縣域節水型農業建設，調整作物種植結構，大面積推廣應用高效節水灌溉技術，純井灌區水資源利用率較高；三是農民節水意識增強。

由圖3可以看出，由于市純井灌區水源均由井口提水并通過管道直接將水輸送到田間，不存在水分無效蒸發和深層滲漏現象，水資源利用率高，所以市純井灌區灌溉水有效利用系數相對市大型灌區、中型灌區較高。同時，市中型灌區農田灌溉水有效利用系數逐年呈現穩步上升趨勢，市大型灌區2016—2019年系數也呈上升趨勢，而2020年系數稍有降低，分析原因是由于2020年大型灌區種植面積有所擴增，同時自流引水渠道輸水灌溉，部分采用溝灌和畦灌普通灌溉方式，水分利用率相對較低，存在浪費水現象。

圖3 2016—2020年武威市及各類型市級灌區灌溉水有效利用系數變化

圖4 2016—2020年武威市節水灌溉工程面積與農田灌溉水有效利用系數變化

3.3.3 2016—2020年武威市節水灌溉面積變化規律分析

2016—2020年武威市節水灌溉面積及農田灌溉水有效利用系數變化如圖4所示，隨著節水灌溉面積的增加，武威市農田灌溉水有效利用系數逐年總體呈現上升趨勢。由此說明，武威市實行最嚴格水資源管理制度、大力開展農業綜合水價改革、廣泛安裝田間智能灌溉控制系統、推廣應用高效節水灌溉技術、推進現代生態農業等措施，提高了全市節水灌溉面積和農田灌溉水有效利用系數。

4 提升農田灌溉水有效利用系數的主要措施

4.1 大力實施高效節水灌溉工程

武威市近5年逐年加大高效節水灌溉工程投資，大力推進農田水利建設，改善農田水利基礎設施條件，健全農業高效節水工程運行管理體制機制，是武威市灌溉水有效利用系數穩步增長的首要措施。節水灌溉工程改造是提高農田灌溉水有效利用系數的基礎，由于運行持久性較差，須持續穩定投入農業節水行動專項投資，對大中型灌區渠系灌溉輸水配套設施進行更新改造，進而縮短輸水時間和減少滲漏損失。

4.2 推廣普及高效節水灌溉技術

武威市近5年全面普及膜下滴灌、水肥一體化、低壓管道輸水地面灌溉、壟膜溝灌等高效節水灌溉技術，是武威市提高灌溉水有效利用系數的重要保證。同時，通過高效節水技術指導和示范培訓，各灌區根據區域實際特點，因地制宜，規?；?、規范化地選擇適宜的節水技術，且大力推廣節水高效品種、地膜覆蓋、耕作保墑等農藝節水技術，積極推廣土壤保水和作物蒸騰調控等生物節水技術，實現農藝節水技術全覆蓋。

4.3 充分調整農業產業結構

武威市近5年來堅持以水調種植結構，合理布局區域農業結構，圍繞打造沿山、沿川、沿沙三大特色產業帶，大力推廣低耗水、高效益作物，因地制宜發展“牛羊雞菜果菌薯藥”八大特色產業，是武威市提高灌溉水有效利用系數的重要措施。制定出臺促進土地流轉的優惠政策，加快高標準農田建設，持續擴大設施農牧業高效集約型生產規模，推動特色優勢產業規?；?、標準化發展，提高農業用水效益。

4.4 建立節水激勵機制、加快水價改革

武威市近5年來通過修訂武威市行業用水定額，建立覆蓋主要農作物的先進用水定額；實施水資源消耗總量和強度雙控行動，建立健全水資源承載能力監測預警機制；制定出臺了《武威市節約用水條例》，強化節水剛性約束，規制不合理用水行為；實行取水許可動態管理，嚴格落實節水“三同時”制度；制定地下水用水成本高于地表水供水水價制度，促進優先使用地表水。健全完善農業用水分類、分檔水價制度，農村飲水工程水價考慮農民承受能力，按照“補償成本、公平負擔”原則，合理確定成本水價。

4.5 加強灌區智能化管理、增強節水意識

武威市近5年來推進水資源管理信息化、智能化進程，構建布局合理、動態監測、科學決策的水利智能應用體系，農業灌溉用水地表水灌區計量設施配套到斗口及以下，地下水灌區機井全部安裝智能化計量設施，已安裝的進行升級改造，精準計量取用水，對灌溉水有效利用系數提高有促進作用。同時，灌區水管單位積極宣傳推廣節水技術、提高田間管理水平，普及科學灌溉技術、增強農民節水意識，把節水作為灌區農業增效和農民增收的重點，提升便民惠民水平，為實施國家節水行動提供決策依據和支持。

5 結 語

通過分析武威市近五年來農田灌溉水有效利用系數變化規律，總結出了以下結論：

武威市不同規模類型灌區中，純井(提水)灌區的灌溉水有效利用系數均高于大中型(自流引水)灌區，且所有類型灌區系數在2016—2020年中均逐步提升。 這主要與全市2016—2020年逐步加大高效節水灌溉工程投資、大力推廣應用高效節水灌溉技術和農藝節水技術、灌區智能化計量設施改造安裝、農業水價改革政策以及農民節水意識提高等有關。

探究出武威市農業節水灌溉中存在的問題后，得出影響農田灌溉水有效利用系數的主要因素是灌區節水灌溉工程面積和作物灌溉定額。針對武威市農業節水灌溉潛力，分別從工程投資、節水技術、產業結構、節水政策機制、灌區管理層面等提出相應的對策，為今后武威市農田灌溉水有效利用系數測算的準確性提供基礎保障。

武威市水資源嚴重缺乏，地表水來水量不穩定，部分農戶仍然選用大水漫灌，地下水超采現象比較嚴重，針對這些，還需進一步加強節水灌溉宣傳和培訓，建立節水灌溉激勵政策，從而全面深入推進實施國家節水行動。