南疆某灌區灌溉水有效利用系數測算及合理性分析

王 君

(新疆水利水電科學研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 灌區基本情況

新疆某灌區位于南疆的巴音郭楞蒙古自治州(以下簡稱巴州)，地處開都河流域平原區，是巴州最大、最古老的灌區和最主要的農業生產基地。由于天山支脈阿克塔格山的分隔，南疆某灌區分為上、下游兩部分：其中，南疆某灌區上游位于焉耆盆地內，行政單位有和靜縣、焉耆縣、博湖縣、和碩縣部分區域以及州直烏拉斯臺農場、清水河農場和兵團農二師的二十一團等。下游位于孔雀河平原區，行政區單位有庫爾勒市、尉犁縣等。南疆某灌區為井渠結合灌區，主要灌溉水源為開都河地表水和區域地下水。灌區包含和碩縣蘇哈特鄉、新塔熱鄉、特吾里克鎮、清水河農場，現狀年灌溉面積1.03萬hm2。

本文針對南疆某灌區灌溉水有效利用系數測算開展采集、測算與分析工作，并探討其合理性，以期為灌區綠色健康發展提供建議[1-3]。

2 灌溉水有效利用系數測算

2.1 典型田塊選取及分布

南疆某灌區確定的主要作物為玉米、冬小麥和辣椒，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》4.1節關于典型田塊選擇的原則，南疆某灌區可分為上、中、下三個片區，本次共選擇典型田塊11塊，典型田塊的分布情況如表1所示。

表1 南疆某灌區典型田塊主要作物信息統計情況

2.2 凈灌溉用水量確定

南疆某灌區畝均凈灌溉用水量的量測，采用直接量測和調查分析兩種方法[4]。

2.2.1 直接量測法

(1)土壤容重測試。 在典型田塊實施灌溉監測之前，對所有典型田塊進行土壤容重的測試。分別取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm不同深度土樣土壤容重進行測試，采用環刀法測定。

(2)作物凈灌溉水量測定。 南疆某灌區作物類型全部為旱作物，對于旱作物、林果類及飼草料地，采用土壤含水率測定法測定田間凈灌水量。分別觀測典型田塊各次灌水前、后計劃濕潤深度土壤含水率，分析計算土壤計劃濕潤層土壤水儲蓄變化量作為一次灌水灌溉凈水量。年度各次灌水計劃濕潤層深度土壤水儲蓄量作為典型田塊凈灌溉水量[5]。

野外取樣在灌溉前后完成，并進行室內烘干測試和計算。分別在播種之后灌溉期內每次灌水前后取樣。每次灌水前1 d即24 h內實施取樣，在灌水后及時取樣，并做好數據記錄臺賬。在每個典型田塊對角線或中線上1/3、2/3位置分別進行取土采樣，在一個生育期內取土孔要求在1 m2范圍內。采樣點數量為4處，分布示意圖見圖1。對于冬小麥、玉米、辣椒作物，取樣深度要求為40～60 cm，按照距地表0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、分層取樣。滴灌糧食作物濕潤層深度一般為60 cm，滴灌玉米的濕潤比取0.7，滴灌冬小麥的濕潤比取1。

圖1 典型田塊采樣點圖示

2.2.2 調查分析法

對無法開展凈灌溉用水量實測工作的作物，和開展此項工作之前已灌溉的作物可采用調查分析的方法獲取資料。通過對典型田塊進行實地調查，獲取當年實際灌水參數，以此來分析田塊年畝均灌溉用水量。

2.2.3 典型田塊畝均凈灌溉用水量的確定

按照《技術指導細則》的要求，2021年灌區共選擇了11個典型田塊，其中冬小麥2個、玉米4個、辣椒5個。由于此項工作開展較晚，對玉米4個典型田塊及辣椒5個典型田塊其中三次灌水采用直接量測法，獲取了畝均凈灌溉用水量，其他未能開展實測工作的幾次灌水，采用調查分析的方法獲取其畝均凈灌溉用水量。最后確定作物玉米及辣椒在各區域(典型田塊、各分區、灌區)內的年畝均凈灌溉用水量。灌區主要作物畝均凈灌溉用水量各主要作物凈灌溉用水量統計見表2。

表2 南疆某灌區主要作物均凈灌溉用水量計算

2.3 年毛灌溉用水總量統計

根據灌區年毛灌溉用水總量，如式(1)：

(1)

式中：W毛為年毛灌溉用水總量，m3；W毛i為第i個水源取水量，m3；n為水源數量，個。

經計算并統計，南疆某灌區2021年灌區毛灌溉用水量總量為7637.63萬m3，其中：中游片區占總量近50%，為3551.25萬m3。

2.4 年凈灌溉用水總量測算

2021年南疆某灌區主要作物為玉米、小麥，辣椒其他作物有甜菜、番茄和苜蓿等，根據灌區各分區種植作物的灌溉面積和畝均凈灌溉用水量，計算出2021年凈灌溉用水總量。灌區年凈灌溉用水總量測算結果詳見表3。

表3 灌區2021年灌溉水有效利用系數及灌溉量統計

2.5 灌溉水有效利用系數計算

按照首尾測算分析法，計算灌區灌溉水有效利用系數，如式(2):

(2)

式中：η為灌溉水有效利用系數；W凈為凈灌溉用水總量，m3；W毛為毛灌溉用水總量，m3。

3 測算成果合理性分析

灌區灌溉水有效利用系數測算成果的合理性，取決于灌區用于農田灌溉的凈灌溉用水量和毛灌溉用水量的準確程度。其中，獲取準確的凈灌溉用水量，其過程影響因素較多，主要與灌區種植結構的準確統計、主要作物畝均凈灌溉用水量、作物的面積密切相關，毛灌溉用水量的準確獲得與灌區內量測水設施配套的完善程度、人為因素等有關。下面重點就影響灌區灌溉水有效利用系數的兩個因素進行分析[6]。

3.1 毛灌溉用水量合理性分析

2021年南疆某灌區毛灌溉用水量為7637.63萬m3。該數據主要通過實測記錄、查詢臺賬及動力費折算等方法獲取，基本上減少了人為因素的影響，該數據具有很大的可靠性與合理性。

3.2 凈灌溉用水量合理性分析

2021年，南疆某灌區在統計作物種植結構的基礎上，對主要作物(播種面積占總播種面積10%以上的作物)辣椒、玉米和冬小麥分別分片區選取了2～3個典型田塊，共計11個典型田塊。在采用直接量測法和調查分析法相結合的情況下，對兩種主要作物畝均凈灌溉用水量進行了詳細的實測分析，并在參考氣象資料的條件下，最終確定了兩種主要作物在不同分區范圍內年畝均凈灌溉用水量。其他非主要種植作物的綜合畝均凈灌溉用水量，是在結合《農業灌溉用水定額》(DB65/T 3611—2014)中“塔里木盆地周邊山間河谷及盆地區”75%灌溉保證率下相關作物的用水定額，最終計算出灌區年凈灌溉用水量為4970.36萬m3。

綜上所述，影響南疆某灌區灌溉水有效利用系數值的兩個最重要的因素即凈灌溉用水量和毛灌溉用水量來源可靠、合理，各項指標均符合《技術指導細則》的要求，采用了首尾測算分析法對灌區水利用系數進行測算，確保了2021年灌區灌溉水有效利用系數測算成果的合理性。

4 結 語

(1)南疆某灌區總灌溉面積為10 306.77 hm2，灌溉形式為滴灌。2021年主要作物為玉米、辣椒和冬小麥，灌區種植作物集中度較高，經分析，選取辣椒、玉米和冬小麥作為灌區的主要作物。

(2)灌區2021年毛灌溉水量為7637.63萬m3。經測算，綜合凈灌溉定額4822.4 m3/hm2，綜合毛灌溉定額7410.0 m3/hm2，年凈灌溉用水量為4970.36萬m3，2021年該灌區灌溉水有效利用系數為0.6508。