干旱區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水定額研究

鹿 強(qiáng)，周和平

（1.新疆維吾爾自治區(qū)塔城市農(nóng)九師烏拉斯臺(tái)水庫(kù)管理所，834703，塔城；2.新疆維吾爾自治區(qū)水利管理總站，830000，烏魯木齊）

灌溉定額和灌溉用水定額是農(nóng)業(yè)用水規(guī)劃與管理的兩個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，二者的基本關(guān)系是針對(duì)不同作物和水文年份。灌溉定額參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定，是一個(gè)基準(zhǔn)指標(biāo)；灌溉用水定額可根據(jù)水文氣象年份、灌溉工程以及用水情況等，在灌溉定額基礎(chǔ)上上下變化，具有可操作性和實(shí)踐性。新疆地處我國(guó)內(nèi)陸干旱區(qū)，是典型的純灌溉農(nóng)業(yè)，研究農(nóng)業(yè)灌溉用水定額，對(duì)于灌溉水資源有效利用、合理配置調(diào)度、農(nóng)田水利規(guī)劃、定額用水總量控制、計(jì)量供水節(jié)水灌溉等管理實(shí)施，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

一、灌區(qū)主要作物需水量

各灌區(qū)不同灌溉季節(jié)參考蒸發(fā)騰發(fā)量是分析作物需水量的基本參數(shù)，經(jīng)對(duì)全疆83個(gè)灌區(qū)1952—2008年長(zhǎng)系列相關(guān)農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得出各灌區(qū)P=50%、P=75%、P=90%保證率情況下作物參考蒸發(fā)騰發(fā)量計(jì)算結(jié)果，為作物需水量數(shù)值分析提供基本依據(jù)。結(jié)合主要作物從播種至收獲全生育階段作物系數(shù)分析結(jié)果，各灌區(qū)采用P=50%、P=75%、P=90%三種灌溉設(shè)計(jì)保證率情況下主要作物全生育期需水量。

二、作物需水量的復(fù)核檢驗(yàn)

由灌區(qū)作物參考蒸發(fā)騰發(fā)量、作物系數(shù)而計(jì)算分析的主要作物全生育期需水量結(jié)果是否滿(mǎn)足和符合灌區(qū)作物灌溉需水要求，尚需進(jìn)一步復(fù)核檢驗(yàn)分析。采用當(dāng)?shù)毓喔仍囼?yàn)站作物需水量參數(shù)復(fù)核檢驗(yàn)及典型灌區(qū)實(shí)際灌水量測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。

1.基于主要作物需水量經(jīng)驗(yàn)參數(shù)檢驗(yàn)

據(jù)北方及新疆灌區(qū)灌水取得的基本經(jīng)驗(yàn)成果，滿(mǎn)足大田作物生長(zhǎng)發(fā)育的需水量，一般宜符合表1要求。

2.基于典型灌區(qū)作物灌水量測(cè)驗(yàn)

為進(jìn)一步檢驗(yàn)灌區(qū)主要作物需水量分析結(jié)果可行性，綜合考慮灌區(qū)不同土壤質(zhì)地、水文地質(zhì)區(qū)域差異代表性等主要因素，選擇15%典型灌區(qū)進(jìn)行實(shí)地灌溉用水量測(cè)驗(yàn)。由測(cè)驗(yàn)結(jié)果與作物需水量比較可以看出：南疆和田和若羌兩灌區(qū)，相對(duì)誤差-1.1%～5.9%；東疆吐魯番和伊吾灌區(qū)，相對(duì)誤差-20%～-59%，分析值明顯低于實(shí)際測(cè)驗(yàn)值。原因是吐魯番為典型高溫和水分強(qiáng)蒸發(fā)區(qū)，而伊吾又為當(dāng)?shù)囟囡L(fēng)且較大水分蒸發(fā)區(qū)，分析值比實(shí)際情況往往偏小，因此需給予調(diào)整。北疆6個(gè)典型灌區(qū)相對(duì)誤差-9.6%～5.3%。

表1 大田主要農(nóng)作物全生長(zhǎng)期需水量基本經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值

表2 不同灌溉方式設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比p（%）

表3 干旱灌區(qū)綜合作物灌溉定額（m3/hm2）

表4 全疆灌區(qū)現(xiàn)狀2009年分析綜合灌溉定額與灌溉統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較

綜上分析，需在測(cè)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)各灌區(qū)主要作物需水量分析值進(jìn)行合理性調(diào)整：①檢驗(yàn)分析值是否在作物需水量經(jīng)驗(yàn)值區(qū)間，若在則保留，若低于下限可取表1中下限值，若高于上限值則適當(dāng)保留。②結(jié)合典型灌區(qū)主要作物實(shí)測(cè)與分析值比較系數(shù)，并由此作適當(dāng)調(diào)整分析。

三、灌溉用水定額分析制定

1.扣除有效降雨的補(bǔ)充灌水量

干旱內(nèi)陸新疆雖然降水少，但因灌區(qū)分布所處地理環(huán)境差異大，統(tǒng)計(jì)研究表明：南疆、東疆作物生長(zhǎng)期有效雨量?jī)H30～390 m3/hm2，其中吐魯番幾乎無(wú)有效雨量；北疆灌區(qū)有效雨量明顯，一般為 450～1 050 m3/hm2，其中伊犁河谷灌區(qū)1 500～2 100 m3/hm2，木壘灌區(qū) 1 110 m3/hm2，巴里坤、阜康、溫泉、額敏、托里、裕民、伊寧、鞏留、尼勒克灌區(qū)750 m3/hm2左右。因此，確定灌區(qū)作物田間灌溉用水定額時(shí)，需要考慮扣除作物生長(zhǎng)期的部分有效水量。

2.灌溉用水定額確定

結(jié)合新疆灌溉方式現(xiàn)狀，按照常規(guī)地面灌溉、膜上灌溉、噴灌、微灌4種農(nóng)田灌溉方式，以作物全生育期田間需水量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為參照，據(jù)我國(guó) 《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（SL 103—1995）推薦的不同作物濕潤(rùn)比范圍（表2），可得各灌區(qū)常規(guī)地面灌溉、膜灌溉、噴灌、微灌4種農(nóng)田灌溉方式主要作物基本灌溉用水量。基本方法如下：

①常規(guī)地面灌溉用水定額：通過(guò)計(jì)算分析、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)、典型灌區(qū)灌水測(cè)驗(yàn)比較，扣除灌區(qū)有效雨量后，得出田間主要作物灌溉基本定額。

②膜上灌溉、噴灌、微灌用水定額：對(duì)應(yīng)表2中 “土壤濕潤(rùn)比p取值”乘以常規(guī)地面灌溉用水定額，可得出相應(yīng)的不同灌溉方式灌溉用水定額。

3.不同灌溉方式綜合作物灌溉定額

以近年各灌區(qū)主要作物種植面積加權(quán)平均分析，可得出全疆各灌區(qū)常規(guī)地面灌溉、膜上灌溉、噴灌、微灌4種灌溉方式的綜合作物灌溉定額成果，如表3所示。

4.綜合灌溉定額分析結(jié)果與比析

將各單元灌區(qū)分析的綜合灌溉定額成果，與現(xiàn)狀2009年灌區(qū)綜合作物灌溉用水定額統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較，見(jiàn)表4所示。由分析結(jié)果看出（僅以P=50%灌溉保證率分析），南疆片灌區(qū)分析成果與現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)值相對(duì)誤差為-1%；東疆片灌區(qū)分析成果與現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)值相對(duì)誤差為7%，主要表現(xiàn)是吐魯番灌區(qū)分析值略大于統(tǒng)計(jì)值，反映出本灌區(qū)農(nóng)業(yè)氣象高溫降水稀少作物需水量增大特征；北疆片灌區(qū)分析成果與現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)值相對(duì)誤差為-7%；全疆灌區(qū)分析成果與現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)值相對(duì)誤差為-2%，即分析值是4 755 m3/hm2，現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)值為4875m3/hm2，兩者相差很小。

基于上述綜合分析方法，研究分析干旱內(nèi)陸新疆灌區(qū)常規(guī)地面灌溉、膜上灌溉、噴灌、微灌4種灌溉方式的綜合作物灌溉定額，以及由此分析灌區(qū)多種灌溉方式組合的現(xiàn)狀綜合灌溉定額成果，并與現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)灌溉用水定額比較，所獲灌溉定額成果是可行的。研究成果表達(dá)了灌區(qū)灌溉用水定額指標(biāo)，為新疆基于農(nóng)業(yè)用水定額指標(biāo)進(jìn)行灌溉規(guī)劃、用水管理以及水資源承載力分析等提供了技術(shù)支持。

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