朝陽市農田水利工程灌溉用水效率分析

閆洪利

(遼寧德鴻建設工程有限公司,遼寧 朝陽 122000)

1 研究區概況

朝陽市地處E118°50′～121°17′、N40°25′～42°22′之間,總面積19736km2,境內河流眾多,主要有老哈河、青龍河、大凌河和小凌河,集水面積19777km2,地表徑流量13.22億m3。全市耕地476739.75hm2,現有灌區15549處,設計和有效灌溉面積210460.11hm2、205853.44hm2。其中,中型灌區13處,設計和有效灌溉面積17746.68hm2、14386.67hm2;小型灌區29處,設計和有效灌溉面積7506.67hm2、6260.00hm2;純井灌區15506處,其中土質渠道、防滲渠道和低壓管道輸水地面灌分別為1233.33hm2、1813.33hm2、60693.36hm2,噴灌和滴灌53.33hm2、121433.39hm2,有效灌溉面積185213.43hm2。

2022年全市農田實際、節水和有效灌溉為123313.40hm2、193840.10hm2、205853.44hm2實際灌溉所占比例58.60%,總灌溉用水量19796.95萬m3。

2 測算方法

2.1 樣點灌區選擇

對于灌溉類型不同、主要土壤及作物類型相同選擇的樣點灌區≥2個,且均勻分布在省級范圍內,選擇的作物應為對應灌溉方式的主要類型。針對純井灌區,某類灌區的有效灌溉面積占該市級區域30%及以上時應按要求的2倍選取該類樣點灌區數量。參照該原則研究共選擇31個樣點灌區,其中中型、小型和純井灌區分別為3處、4處、24處。

文章充分考慮灌溉方法、耕作模式、田面平整度以及作物類型等因素選擇典型田塊,如中型、小型、純井灌區每種作物至少選擇3個、2個和2個典型田塊,研究選擇中型、小型、純井灌區典型田塊18個、12個、48個,共計78個,,測算時段2022年全年。

2.2 實測內容

根據朝陽市灌區實際情況,從灌溉工程設施完好率和用水情況、數量、類型、有效灌溉面積等方面,研究選取中型、小型、純井類型的樣點灌區進行測算分析,統計整理樣點灌區有關數據,以此反映朝陽市灌溉用水總體情況,測算流程如圖1所示。

圖1 灌溉用水效率測算流程

依據測算目標選擇毛和凈灌溉用水量作為實測參數,其中前者的測算內容包括取水日期與時長、單次引水和總引水量,后者的測算內容有土壤含水率及容重、預計濕潤層深等參數[1-3]。

2.3 測算方法

通過直接量測法和觀測分析法獲取樣點灌區及典型田塊的年凈灌溉用水量,最后參照“首尾測算分析法”和已獲取的年毛灌溉用水量計算灌溉用水效率η:

(1)

式中:W凈、W毛為凈和毛灌溉用水量,m3。

2.4 樣點灌區測算方法

1)中型灌區。以樣點灌區測算數據為基礎,通過算數和加權平均法分別確定1～5萬畝、5～15萬畝及中型灌區的灌溉用水效率,其計算式為:

(2)

式中:Wa1～5、η1～5為1～5萬畝中型灌區的年毛灌溉用水量(萬m3)及其灌溉用水效率;Wa5～15、η5～15代表5～15萬畝中型灌區的年毛灌溉用水量,萬m3及灌溉用水效率。

2)小型灌區。朝陽市小型灌區灌溉用水效率ηw小型選用算數平均法進行計算,其表達式為:

(3)

式中:n、η小i為小型樣點灌區的數量和i的灌溉用水效率。

3)純井灌區。充分考慮朝陽市純井灌區數量眾多、分布范圍廣泛的特點,研究選取滴管、管灌、防滲渠和土渠4種代表性的灌溉類型,采用算數及加權平均法確定這4種灌溉類型和全市純井灌區的灌溉用水效率,其表達式為:

(4)

式中:η微、η管、η渠、η土和Wa微、Wa管、Wa渠、Wa土為滴灌、管灌、防滲渠、土渠灌區的灌溉用水效率及其相應的年毛灌溉用水量,萬m3。

4)全市灌溉用水效率。根據不同類型和規模灌區的年毛灌溉用水量及其灌溉用水效率,采用下式計算全市灌溉用水效率ηw市,即:

(5)

式中:η純井、η小型、η中型和Wa純井、Wa小型、Wa中型為相應類型灌區灌溉用水效率及其相應的年毛灌溉用水量,萬m3,計算結果如表1所示。

表1 2022年朝陽市樣點灌區灌溉用水效率

3 結果與分析

3.1 測算結果

2022年朝陽市降水量435.7mm,比多年平均值少9.8%,屬偏干旱年,經計算朝陽市2022年灌溉用水效率0.7735,其中純井、小型和中型灌區系數分別為0.7825、0.7148、0.5582,具體見表2。

表2 朝陽市2022年灌溉用水效率測算值

3.2 合理性分析

結果表明,朝陽市2022年灌溉用水效率0.7735,相較于2020年的0.7518提高了0.0217,歸納總結該區域灌溉用水效率明顯增大的原因如下:①針對中型灌區朝陽市相關部門持續加大節水改造力度,通過更換或防滲處理原有嚴重滲漏、老化渠道,使得渠系輸水損失率明顯降低,用水效率顯著增大;②滴管、管灌等高效節水灌溉逐漸被廣泛應用于井灌區,特別是“十三五”以來朝陽市節水灌溉工程得到突飛猛進的發展,每年建設完成節水灌溉農田3.33萬hm2,有效利用系數大大提高;③朝陽市不斷加強農田水利建設力度,嚴格按照各類管理辦法實施農田水利建設工作,農田水利設施的長效穩定運行實現了灌溉用水效率的不斷提起[4-6]。④逐漸完善建后管護體系,農田水利建設完成后建立了工程運行管護方案和機制,管理主體能夠及時巡查看護轄區內的農田水利設施,全面了解實際運行情況,通過及時上報維修保證了工程的長效運行和灌溉用水效率的穩步提升[8-9]。

4 結 論

研究以朝陽市為例,通過“首尾測算分析法”計算了2022年當地31個樣點灌區78個典型地塊的灌溉用水效率,相關數據由直接量測法獲取,可以保證測算結果的科學與合理性。結果表明,朝陽市2022年農田灌溉用水效率0.7735,其中純井、小型和中型灌區系數分別為0.7825、0.7148、0.5582,相較于2020年的0.7518提高了0.0217,這主要與當地持續加大節水改造力度,加快推進滴管、管灌等節水灌溉的推廣應用,不斷加強農田水利建設力度以及逐漸完善建后管護體系等有關,大大降低了渠系輸水滲漏損失,實現了灌區農田水利的長效運行和用水效率的穩步提升[10-15]。