農田灌溉水利用系數影響因素分析及建議
---以如皋市農田灌溉為例

洪美玲郁昱王訥敏沈建

(1.江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇 南通 226000；2.江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局，江蘇 鹽城 224000)

1 概述

根據近年來的南通市水資源公報數據顯示，農業用水量較大，占總用水量的52%左右，但灌溉效率較低，水資源浪費現象嚴重。通過研究如皋市不同樣點的灌溉水有效利用系數，客觀上反映出如皋市的農田灌溉現狀、管理水平及節水成效等，分析影響如皋市農田灌溉水有效利用系數的影響因素，并提出對應意見和措施，以期望能促進如皋市農業節水和提高水資源優化配置[1]。

1.1 如皋市基本情況

如皋市位于江蘇省東部，N32°00′～32°30′，E120°20′～120°50′。屬亞熱帶季風氣候區，冬季低溫少雨、夏季高溫多雨，全年四季分明，雨熱同季，降水主要集中在5—9月，且6月中旬左右入梅，形成持續性連綿陰雨。如皋市多年平均降水量為1060mm，年均雨日120d左右，全年65.5%的降水集中在汛期。夏季多東南風，冬季多西北風，常年多偏東風，多年平均風速3.4m·s-1。

如皋市總面積1477km2，其中市區面積20km2，長江岸線長48km，有通揚運河、如海運河、如泰運河、焦港等主要河道，總長度180.8km，耕地總面積81.67千hm2，農田人口平均耕地面積0.068hm2。

1.2 如皋市灌區情況

如皋市現有大型灌區1個，中型灌區4個，5大灌區設計有效灌溉面積為73193.33hm2，2021年實際灌溉面積41280hm2，占比約56%。灌溉水源主要為泵站提水及自流引水。2021年，根據《全國農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》，樣點灌區應具備代表性、可行性和穩定性等原則，結合如皋市的灌溉面積分布、灌區節水改造等實際情況，確定選取如海、通揚、焦港3個樣點灌區下的7個鄉鎮21塊樣田進行灌溉用水有效利用系數測算工作。

表1 2021年如皋市農業灌溉面積統計表

1.3 工程建設情況

如皋市地處高沙土地區，土壤滲漏嚴重，農業節水灌溉發展潛力較大，亟需大力發展高效節水灌溉。全市從1998年開始大力發展以防滲明渠為主要內容的節水工程建設，同時全面推廣水稻“淺濕灌溉”技術。2016年以來，國家加大對農田水利的投入，如皋市以率先實現水利現代化為目標，以保障和改善民生為根本出發點，以突出大中型灌區節水配套改造、小型農田水利重點縣、新增千億斤糧田項目建設為載體，以科技水利為支撐，加大建設力度，規范項目建設管理，狠抓工程管護，全面提升灌、排、蓄能力，農村水利得到了跨越式發展。2019年，如皋市水價改革全面推行以電折水計量技術，廣大干群節水、惜水意識更加強烈。近幾年如皋市憑借高效節水灌溉試點縣、小型農田水利重點縣、大中型灌區節水改造等重點農水項目大力發展高效節水灌溉，到目前為止如皋市已發展高效節水灌溉面積12200hm2，其中，管灌面積10066.67hm2，微灌面積1600hm2，噴灌面積533.33hm2。

2021年如皋市在農業節水工程投入14736.49萬元，其中高標準農田建設項目投入14304.51萬元，農業水價綜合改革項目投入431.98萬元。完成新建改造泵站73座，新建各級渠道254.16km，其中鋪設輸配水PVC(PE)管道9.73km，防滲明渠69.87km，混凝土暗渠174.56km。

2 測算方法

如皋市農田灌溉用水有效利用系數師通過各樣點灌區的測算結果推求而來。在具體的測算分析工作中，技術人員按照測算的技術要求，開展灌區用水管理資料、灌區試驗、觀測和調查統計等基礎資料的收集，查勘灌區測算樣本點現場，確定灌區的基本情況、工程現狀、用水狀況、水稻作物灌溉方式等，編制樣點灌區基本情況表，確定和復核灌區實際灌溉情況、田間凈灌溉用水量等。現場測試人員根據“首尾測算分析法”，開展樣點灌區田間灌溉用水量的實測工作，采用GPS實測樣點灌區地形，標明取水口位置、數量、作物種植布局等信息，核實各灌區水源和供水口基本情況，保證了灌區灌溉供用水量的準確性。

2.1 凈灌溉用水量測算

凈灌溉用水量是通過技術人員現場實測田間的凈灌溉用水量(或有效水量)確定。田間的凈灌溉用水量(或有效水量)測定方法如下所示。

2.1.1 田間凈灌溉用水量[2]

W=R×A

式中，R為灌水深深度，m；A為水田面積，m2。

2.1.2 灌水深度R采用水位變化法測定

R=H-L

式中，H為灌水前木樁上端至水面或泥面的距離，m；L為灌水后木樁上端至水面的距離，m。

2.2 毛灌溉用水量測算

由于樣點灌區類型不同，其毛灌溉用水量的測算方法也有所差異，主要采用水量—電量法或流量實測法。

2.2.1 渠首流量測驗方法

毛灌溉用水量的計算方法中均要用到實測流量，2021年21個樣點灌區渠首流量采用旋槳式流速儀進行流量測驗，計算方法按GB 50179-2015《河流流量測驗規范》執行。

2.2.2 水量—電量法

各次單位電量提水量的平均值為綜合單位電量的提水量。總提水量則為綜合單位電量提水量與耗電量的乘積。

2.2.3 實測流量法

每次灌水時施測渠首流量，并記錄泵站開關機時間。泵站提水量即為渠首流量與開關機時間的乘積。

式中，W為毛灌水總量，m3；Qi為單次灌水渠首流量，m3·s-1；Ti為單次灌水時間，h。

2.3 有效利用系數測算

按照《江蘇省“十三五”農業灌溉用水有效利用系數測算分析技術指南》中的要求，2021年如皋市農田灌溉用水有效利用系數測算采用首尾測算法進行測算。計算公式：

式中，ηw為灌區灌溉用水有效利用系數；Wj為灌區凈灌溉用水總量，m3；Wa為灌區毛灌溉用水總量，m3。

3 影響因素

3.1 不同灌溉類型影響

不同灌溉類型客觀上反映如皋市的農業水利建設水平高低，近年來如皋市將防滲明渠逐步改建成管道暗渠，因此如皋市整體上灌溉系數有所提高。2021年如皋市灌溉水利用系數數據分析看，蔣北片區典型樣點采用管道輸水，直接輸送至田頭，利用系數為樣點中最高；狄莊片區、長港片區和磨頭片區采用主干渠為暗渠管道，支渠為防滲明渠的灌溉方式，利用系數低于蔣北；桃園片區、謝埪片區和長園片區采用主干渠支渠為防滲明渠的灌溉方式，利用系數最低。綜上，不同的灌溉類型導致滲漏率的高低不同，因此，加大農田水利基礎建設和投入，逐步改變傳統的灌溉方式，采用管道、微灌、噴灌等先進的節水灌溉技術能夠有效提高灌溉水利用率。

3.2 灌溉用水量的計量誤差

典型田塊的灌溉情況、觀測測量、數據記錄等依靠基層水利站人員，由于水利站缺少具有專業技術水平的技術人員，且觀測人員年齡偏大，學歷較低、技術水平達不到要求，觀測次數達不到保證，導致觀測數據存在誤差。蔣北地區的抽水泵采用智能化設計，節水效果明顯，并且安裝了電磁流量計，可以直接讀出取水量，一定程度上減小了人工觀測的誤差。

3.3 土壤類型的影響

據統計，如皋市現有耕地面積81333.33hm2，其中高沙土面積53333.33hm2左右，占耕地面積的65.5%左右，由于高沙土沙化、貧漬，蓄水力差，屬于沙瘦型土壤，在泵站提水輸送至田頭和灌進田地中的過程中受土壤滲漏強度大的影響導致水資源損失嚴重。

3.4 管理水平的影響

如皋市節水工程建設、綜合水價改革、節水技術推廣等措施，對農田灌溉水利用系數的提高有一定的成效，但在具體操作時為了能夠達到預期的農田灌溉水有效利用，需要應用科學的方式進行管理，不同鄉鎮對輸水渠道、管道等的養護方式、頻次及水平有所差異，導致農田灌溉水利用系數也有所不同。

4 建議

通過開展如皋市農田灌溉水有效利用系數測算分析工作，各鄉鎮、街道對節水意識、節水管理規章制度建設、節水科技知識普及等方面有所加強和提高，但仍存在一些不足，提出以下建議。

4.1 加強節水工程建設

如皋市從1998年開始大力發展以防滲明渠為主要內容的節水工程建設，是灌溉有效利用系數逐年穩步提升的重要原因，因此持續注入水利專項資金以進行泵站改造，改造排灌系統，提高渠系的襯砌率和渠系建筑物配套率，減少滲漏損失和輸水時間[3]，才能做到科學節水。

4.2 普及高效灌溉技術

高效的節水灌溉技術普及是提高農田灌溉水利用率的方法之一[4]，現如皋市的提水灌溉主要以水稻灌溉為主，水稻種植以家庭承包制為多，這就導致灌溉技術參差不齊，難以統一，如皋市灌溉現狀與節水灌溉技術在管理體制與運營機制上存在矛盾，以致高效的灌溉技術難以大規模推行。

鄉鎮政府可制定鼓勵優惠政策，鼓勵個人從農村居民戶地中承包土地，用于水稻或其他農作物的大規模種植，如此可推廣高效節水灌溉技術。另外，灌區根據自身特點，選擇適宜的節水灌溉方式[5]，有計劃地增加、規范節水灌溉工程，逐年提高噴灌、微灌、管灌面積。

4.3 普及現代智能化計水量水設施

如皋市近年來在大力發展基礎節水工程配套建設的同時，也要在當地提水泵站普及智能化的計水量水設施，進行智能化管理，不僅保證了用水的使用成本，也保證用水質量的管控，對用水數據的管理更加便捷高效，不僅水量偏差率降低，用水狀況還能及時查看。

4.4 加強節水宣傳

如皋市在實際農田灌溉中依然存在漫灌等現象，因此需加強節水宣傳，提高發展節水灌溉的必要性、重要性的認識，在鄉村普及科學灌溉技術，政府進行資金支持，落實獎勵政策，讓農民從節水中得到效益[6]，促進如皋市農田灌溉節水高效良性發展。

4.5 加強技術指導及業務培訓

普及灌區群眾節水科技知識，加強對灌區農技人員的專業技術指導和業務培訓，提高測算分析技術能力和理論水平[2]，轉變傳統的水稻作物灌溉方式，真正做到“節水灌溉，提高產量”。

5 結語

通過對不同的灌溉方式、土壤類型、管理水平等方面，分析影響農田灌溉有效率的因素，得到以下結論：土壤滲透強度越大，農田灌溉水利用系數越小；輸水灌溉方式的防漏程度和農田灌溉水利用系數呈負相關；管理水平越高，人員培訓到位，農田灌溉水系數越高。

2021年如皋市農田灌溉用水有效利用系數測算工作采用首尾測算分析法，嚴格按照工作方案實施。對3大灌區的樣點選擇進行了適當的改變，使之能更好地代表以水稻作物為主的如皋市農田灌溉的平均水平；在選擇典型田塊時，同時綜合考慮田間平整度、土壤類型、基礎設施配套水平、灌溉習慣和灌溉方式等諸多因素，代表性較強；技術人員加強觀測、測算以及前期調查工作，并在灌溉前對所有的量水設施進行檢查和復核，從而減小偶然誤差和人為誤差[7]。

此次農田灌溉水測算系數和往年的系數呈現逐年緩慢上升的趨勢，主要原因是除了對灌區選點進行適當調整外，如皋市近幾年自身節水灌溉工程已基本覆蓋全市各個樣點，所以每個灌溉水利用情況也比較平均化和高效化。