天津市29個中型灌區節水發展成效及節水潛力分析研究

原鵬飛

(天津市水務規劃勘測設計有限公司，天津 300204)

大力發展節水灌溉，提高農田灌溉水利用效率，是促進農作物種植結構調整、實現水資源可持續利用和農業可持續發展的重要途徑[1]。近年來，天津市水資源嚴重短缺，為了緩解水資源緊缺矛盾，尤其是提高農業水資源利用效率，天津市政府以及各級主管部門高度重視發展農業節水，相繼實施了各項節水灌溉重點項目，因地制宜地推廣渠道防滲、噴灌、管灌、滴灌等節水技術，優化作物灌溉制度，節水灌溉工作取得了顯著成效，截至2021年底天津市累計發展節水工程面積26.34萬hm2，大力開展節水灌溉工程建設促進了海河流域綜合治理和節水型社會建設[2-3]。天津市中型灌區是指面積為0.07萬～2萬hm2的灌區，是除大型灌區外規模較大的主要類型灌區，開展中型灌區節水發展成效與節水潛力分析研究，對天津市今后開展高效精準節水灌溉工作，緩解農業水資源嚴重短缺，推進海河流域農業水資源集約化利用，實現農業水資源可持續利用，提高農業綜合生產能力具有重要指導意義[4]。

1 基本概況

近年來，天津市多數中型灌區在人員、機構、經費、運行、管理、規模等方面不滿足水利部“六有原則”要求，結合灌區實際情況，2021年天津市水務局對現有中型灌區進行了適當調整，減少分布于薊州區、寧河區、靜海區、濱海新區的中型灌區50個，保留原有中型灌區29個；銷號的50個中型灌區中有35個轉成485個小型灌區，15個(靜海1個，寧河2個，濱海12個)沒有轉化為灌區。

調整后，2021年天津市共有灌區9136處，全部為提水灌溉。灌區有效灌溉面積29.91萬hm2，實際灌溉面積24.52萬hm2，農業毛灌溉用水量83718.24萬m3。2021年天津市中型灌區共29處，其中，武清區20處，寶坻區5處，薊州區3處，靜海區1處。中型灌區有效灌溉面積7.67萬hm2，占全市有效灌溉面積的比重為25.64%；實際灌溉面積5.80萬hm2，占全市實際灌溉面積的比重為23.66%；毛灌溉用水量20416.94萬m3，占全市毛灌溉用水量的比重為24.39%。2021年天津市中型灌區情況統計見表1。

表1 2021年天津市中型灌區情況統計

2 節水發展情況

2.1 節水工程發展情況

2021年天津市節水工程面積為26.34萬hm2，節水面積達到全市有效灌溉面積的88.06%。其中，防滲渠道5.58萬hm2，噴灌0.46萬hm2，微灌0.28萬hm2，低壓管灌20.02萬hm2。2021年天津市中型灌區節水工程面積為5.74萬hm2，占全市節水工程面積的21.79%，中型灌區節水工程面積占中型灌區有效灌溉面積的74.88%，以低壓管道灌溉為主，其中，渠道防滲面積1.48萬hm2(占中型有效灌溉面積的19.31%)，低壓管灌面積4.04萬hm2(占中型有效灌溉面積的52.67%)，噴灌面積0.17萬hm2，微灌面積0.05萬hm2。可見中型灌區有效灌溉面積仍有25.12%為土渠，可發展節水工程。

2021年22個0.07萬～0.33萬hm2中型灌區節水工程面積為2.82萬hm2，占同規模中型灌區有效灌溉面積的68.02%，其中，渠道防滲0.54萬hm2，低壓管灌2.13萬hm2，噴灌0.12萬hm2，微灌0.03萬hm2；6個0.33萬～1.00萬hm2中型灌區節水工程面積為1.97萬hm2，占同規模灌區有效灌溉面積的88.30%，其中渠道防滲0.66萬hm2，低壓管灌1.25萬hm2，噴灌0.06萬hm2；1個1.00萬～2.00萬hm2中型灌區節水工程面積為0.96萬hm2，占同規模灌區有效灌溉面積的73.84%，其中，渠道防滲0.28萬hm2，低壓管灌0.66萬hm2，微灌0.02萬hm2。

可見，0.07萬～0.33萬hm2灌區有32%有效灌溉面積為土渠，0.33萬～1.00萬畝灌區有11.7%為土渠，1.00萬～2.00萬hm2灌區有26.16%為土渠可發展節水工程，其中22個0.07萬～0.33萬hm2灌區應是開展節水建設主要方向，見表2。

2.2 農田灌溉用水量情況

2021年天津市灌區單位實際灌溉面積用水量3414.28m3/hm2，中型灌區農業灌溉用水量20416.94萬m3，占全市毛灌溉用水量的24.39%，單位實際灌溉面積用水量3519.51m3/hm2。其中22個0.07萬～0.33萬hm2中型灌區，農業毛灌溉用水量8563.99 萬m3，單位面積用水量2662m3/hm2；6個0.33萬～1.00萬hm2中型灌區，農業毛灌溉用水量9745.29萬m3，單位面積用水量4694.03m3/hm2；1個1.00萬～2.00萬hm2中型灌區，農業毛灌溉用水量2107.65萬m3，單位面積用水量4143.48m3/hm2。2021年天津市29個中型灌區農業灌溉用水量見表3。0.07萬～0.33萬hm2中型灌區單位面積用水量比中型灌區整體3519.51m3/hm2低24.35%；0.33萬～1萬hm2中型灌區單位面積用水量比中型灌區整體3519.51m3/hm2高33.37%；1萬～2萬hm2中型灌區單位面積用水量比中型灌區整體3519.51m3/hm2高17.73%。可見，各類型灌區中有9個灌區單位灌溉用水量偏高，應加強灌區田間節水管理。

表3 2021年天津市29個中型灌區農業灌溉用水量

2.3 灌溉水有效利用系數測算情況

2.3.1 測算方法

a.樣點灌區、典型田塊選取。按照樣點灌區具有代表性、可行性和相對穩定性等選擇原則[5]，確定了4個中型樣點灌區，分別是豆張莊灌區、大孟莊灌區、崔黃口灌區、潮南灌區。每個樣點灌區內對于播種面積超過灌區總播種面積10%以上的作物種類，須分別選擇典型田塊。按照上、下區域有代表性的農渠控制范圍，每種需觀測的作物至少選擇3個典型田塊，最終共選擇54個典型田塊，選擇結果見表4。

b.樣點灌區灌溉水有效利用系數測算。采用日歷年(2021年1—12月)對天津市中型樣點灌區進行測算分析。在典型田塊作物灌水前后分別在20cm、40cm、60cm、80cm土壤深度(蔬菜測定深度為0～40cm)，采用TDR土壤剖面水分測量儀直接測定某次典型田塊作物計劃濕潤層內土壤體積含水率，按照《灌溉試驗規范》(SL 13—2015)規定，計算得出典型田塊作物某次單位面積凈灌溉用水量，累加各次用水量得出該典型田塊不同作物年單位面積凈灌溉用水量，再根據灌區內不同作物種類實際灌溉面積，計算得出灌區年凈灌溉用水總量；樣點灌區毛灌溉用水總量是指灌區全年從水源處取用灌溉的總水量，主要通過直接量測法和以電折水系數法確定；樣點灌區灌溉水有效利用系數直接采用灌入田間可被作物吸收利用的水量(凈灌溉用水量)與灌區從水源取用的灌溉總水量(毛灌溉用水量)的比值來計算。

c.中型灌區灌溉水有效利用系數測算。首先，以中型樣點灌區測算值為基礎，按算術平均法，分別計算得出0.07萬～0.33萬hm2、0.33萬～1萬hm2、1萬～2萬hm2各類型灌區的灌溉水有效利用系數值；然后，按以上計算得出的各類型灌區年毛灌溉用水量加權平均，得到全市中型灌區的灌溉水有效利用系數值。

2.3.2 測算成果

按照以上測算方法，得出豆張莊灌區、大孟莊灌區、崔黃口灌區、潮南灌區4個樣點灌溉水有效利用系數，見表5～表8。按照算術平均法得出1.00萬～2.00萬hm2、0.33萬～1.00萬hm2、0.07萬～0.33萬hm2各類型灌區的灌溉水有效利用系數分別為0.6819、0.6824、0.6874。按照毛灌溉用水量加權平均法，得出天津市中型灌區灌溉水有效利用系數為0.6849，見表9。

表5 武清區豆張莊中型樣點灌區灌溉水有效利用系數計算(0.07萬～0.33萬hm2)

表6 武清區大孟莊中型樣點灌區灌溉水有效利用系數計算(0.07萬～0.33萬hm2)

表7 武清區崔黃口樣點灌區灌溉水有效利用系數計算(0.33萬～1.00萬hm2)

表8 寶坻區潮南中型樣點灌區灌溉水有效利用系數計算(1.00萬～2.00萬hm2)

表9 2021中型灌區灌溉水有效利用系數成果

3 節水發展成效與潛力分析

農業節水發展成效與潛力主要表現為節水灌溉面積的增加、單位面積用水量減少、灌溉水利用系數的提高[6]。天津市近年來全面推進農業節水，持續實施大中型灌區續建配套與節水改造工程，大力發展節水面積，有效提高了天津市農業灌溉水利用系數，特別是2021年天津市中型灌區節水發展成效顯著，但仍有節水潛力可挖掘[7]。

3.1 節水工程發展分析

天津市大力發展中型灌區節水工程面積，已占中型灌區有效灌溉面積的74.88%，中型灌區節水工程覆蓋率高于60.00%，但仍低于天津市節水工程覆蓋率88.06%，說明中型灌區節水工程建設仍有25.12%的發展空間和潛力，其中0.07萬～0.33萬hm2灌區有效灌溉面積有32%為土渠，是重點開展節水建設的灌區。

3.2 農田灌溉單位面積用水量分析

中型灌區單位面積用水量3519.51m3/hm2，比天津市單位面積用水量3414.28m3/hm2高3.08%，其中0.33萬～1.00萬hm2單位面積用水量偏高，為4649.03m3/hm2。這說明中型灌區整體灌溉用水量水平和天津市基本持平，但中型灌區單位面積用水量仍有降低的潛力，應多舉措加強高于整體水平的各類型中型灌區的田間節水管理水平。

3.3 灌溉水有效利用系數分析

2021年中型灌區灌溉水有效利用系數為0.6849，與天津市灌溉水有效利用系數綜合值0.7210相比還有差距，節水潛力較大。天津市中型灌區2006—2020年灌溉水有效利用系數為0.5700～0.7216，系數整體呈逐步上升趨勢，但2021年系數有所降低，與2020年的0.7216比較降低了0.0367(見圖2)，分析其主要原因為：

a.2021年中型灌區樣本大幅調整、農民灌水管理方式南北區域差異較大。

調整后中型灌區除了靜海中旺灌區位于天津市南部，其余均位于天津市北部。北部薊州區為淺層地下水灌區，為非壓采區，淺層地下水源補給充足。寶坻區、武清區中型灌區均為地表水灌區，水源主要為薊運河、潮白新河、龍鳳河，地表水源相對充足，經實地調查得知北部中型灌區水源相對充足，農民灌水時常有大水漫灌現象，地塊間跑水冒水現象，農民節水意識相對南部缺水地區較薄弱[8]，灌溉水有效利用系數在0.6800左右。已銷號的南部地區中型灌區(靜海區18處、濱海新區12處)地表水源匱乏，為地下水限采區，主要依靠渠系存蓄雨水灌溉，農民灌溉管理嚴格，不會出現地頭間水跑、水泡現象，節水意識較強，灌溉水有效利用系數在0.7000以上。因此，中型灌區大幅調整，重新布局，銷號大部分南部中型灌區，對天津市2021年中型灌區的灌溉水有效利用系數影響很大，造成系數整體有較大降幅。今后保留的北部地區中型灌區應在灌溉定額指導下，加強田間用水管理，挖掘節水空間。

b.節水工程與投資力度不夠。2021年天津市中型灌區新增節水工程面積0.20萬hm2，總投資0.2億元。新增節水工程主要為高效節水工程(低壓管道)，增加節水工程面積占中型有效灌溉面積的1.70%，新增少量節水面積不足以抵消重新布局調整帶來的系數降低影響，節水工程建設僅緩減了中型灌區農田灌溉水利用系數下降趨勢。

圖1 2006—2021全市中型灌區灌溉水有效利用系數柱狀圖

4 結 語

中型灌區是天津市除大型灌區外規模較大的主要類型灌區之一。目前中型灌區節水工程建設仍有25.12%的發展空間和潛力，其中22處0.07～0.33萬hm2灌區有32%有效灌溉面積為土渠，應重點開展節水建設。中型灌區單位面積用水量有降低的潛力，其中0.33～1.00萬hm2灌區單位面積用水量偏高，應重點加強其田間節水管理水平。2021年中型灌區灌溉水有效利用系數為0.6849，與天津市系數綜合值0.7210比較，還有較大節水潛力。

建議今后中型灌區節水潛力發展方向為：繼續改善和建設22個0.07～0.33萬hm2中型灌區節水面積，重點推進0.33～1.00萬hm2灌區管理節水和農藝節水，減少0.33～1.00萬hm2灌區單位面積灌溉用水量，努力提升中型灌區整體灌溉水有效利用系數，明確重點建設方向對實現天津市精準節水具有重要指導意義。