關中九大灌區需水分析

◎ 劉鐵龍

1 引言

陜西關中寶雞峽灌區、涇惠渠灌區、交口抽渭灌區、石頭河灌區、桃曲坡灌區、馮家山灌區、羊毛灣灌區、洛惠渠灌區、石堡川灌區灌區等九大灌依渭河橫貫關中平原，灌溉寶雞、咸陽、西安、渭南、銅川5市880多萬畝農田，灌區糧食產量占全省總產的三分之一，是我省重要的糧棉油主產區，對全省穩定和經濟發展起著舉足輕重的作用。

2010年陜西省渭河流域總用水量為50.57億m3，其中農業、工業、城鎮生活、農村生活、建筑業、第三產業和生態環境的用水量分別為31.04m3、9.10m3、4.96m3、2.71m3、0.77m3、1.08 億 m3和0.91億m3，農業用水占總用水量的61.4%，是第一用水大戶。目前，渭河水量調度工作主要調度對象就是流域以農業灌溉為主的九大灌區用水，因此，開展九大灌區需水分析對渭河水資源優化配置研究和有效實施渭河水資源管理與調度具有十分重要意義。

2 關鍵農業期分析

以冬小麥、夏玉米、棉花以及果樹等不同作物按照耗水特性和灌溉制度進行分析，灌區的灌溉一般分為冬灌、春灌、夏灌三個灌溉季節，秋灌因用水量小一般含在夏灌中。依據各灌區多年的灌溉年報分析,冬灌每年一般從11月1日開始,到元月31日結束；春灌一般每年從2月1日開始,到5月31日結束；夏灌一般每年從6月1日開始，到8月31日結束；秋灌每年從9月1日開始,到10月31日結束。關中灌區各主要作物生育期如表1所示，指作物從播種到成熟收割的整個生長季節，又稱作物的農歷圖。

通過分析關中各灌區主要作物需水量、需水規律、水量盈虧與需水過程，結合灌區實際用水和灌溉試驗資料，各主要作物的用水關鍵期如下：

對于冬小麥，一般年份應保證冬灌，以促進冬前有效分蘗，增加地溫；若沒有進行冬灌,則必須保證一次早春灌，即2月下旬至4月上旬。這次灌水對冬小麥生長與增產至關重要，同時冬小麥起身拔節期也為需水關鍵期，在水量調配中必須予以保證。

對夏玉米來說，若前茬小麥耗水過多，土壤墑情差，直接影響到玉米的出苗，那6月下旬的保出苗水就很重要。同時7月上旬至7月下旬的夏玉米拔節期為需水關鍵期，從配水的角度，都必須予以保證。

棉花需水關鍵期為6月下旬至7月中旬的結蕾期，應保證其用水量。

對于果樹來說，其需水關鍵期為每年4月至5月的開花坐果期（春灌）和7月至8月的果實膨大期（夏灌），濕潤年一般可根據實際情況灌一次水；一般年份需根據降雨與水源來水情況冬灌或春灌、開花座果期與果實膨大期各擇一灌溉即可；干旱年則需要進行冬灌、春灌及夏灌。

其他作物如西瓜，其需水關鍵期同樣為開花座果期（春灌）與果實膨大期（夏灌），但相對果樹而言，其灌水定額要小，灌水次數也要少一點。

3 適宜需水與最低需水分析

農業灌溉適宜需求是指根據作物不同生育階段的特點，結合當地引水灌溉條件，基本能滿足作物豐產增收要求的灌溉需水量和需水過程。農業灌溉最低需求是指在確定不同作物關鍵生長期的基礎上，為防止出現作物大幅度減產甚至絕收，優先保障關鍵農業期灌溉的需水量和需水過程。通過收集渭河流域九大灌區的灌溉需水數據，分析區域各主要作物的關鍵農業期需水，以此為基礎確定渭河流域九大灌區的適宜需求和最低需求農業用水量。

圖1 寶雞峽灌區實際灌溉水量與計算灌溉水量對比

圖2 渭河流域九大灌區各頻率年適宜灌溉需水量

圖3 渭河流域九大灌區各頻率年最低灌溉需水量

圖4 渭河流域九大灌區各頻率年最低灌溉與適宜灌溉需水量對比

表1 渭河流域九大灌區不同頻率年適宜凈灌溉定額和最低凈灌溉定額

本文在分析確定渭河流域九大灌區不同作物關鍵生長期灌溉需水量及需水過程的基礎上，對九大灌區的作物種類和灌溉制度進行深入分析，重點保證各作物的關鍵需水期灌溉用水，計算得到九大灌區不同水文頻率下各水平年的農業灌溉適宜需水量和最低需水量。將現狀年（2011年）的渭河流域農業灌溉需水量計算成果與實際灌溉水量統計結果相比較發現，流域各大灌區的實際灌溉水量介于最低需水量和適宜需水量之間，部分灌區實際灌溉水量接近最低需水量計算值，這與流域灌溉現狀相吻合，說明渭河流域各大灌區農業灌溉需水量的計算結果較為合理，可以作為基本需水情景進行進一步的分析。

以寶雞峽為例，1996年～2005年實際年灌溉水量與計算適宜灌溉水量、計算最低灌溉水量對比見圖1。分析發現，寶雞峽灌區適宜灌溉需水量各頻率年逐旬過程主要包括春灌、夏灌和冬灌三部分，而最低灌溉需水量各頻率年逐旬過程主要是夏灌和冬灌。適宜灌溉需水量和最低灌溉需水量均與年降水量頻率密切相關，豐水年灌溉需水量較小，枯水年灌溉需水量較大。寶雞峽灌區各頻率年最低灌溉需水量約為適宜灌溉需水量的40%～60%，實際灌溉需水量接近甚至略小于最低灌溉需水量。

渭河流域九大灌區不同頻率年適宜灌溉需水量及最低灌溉需水量見圖2～圖3。渭河流域九大灌區不同頻率年最低灌溉與適宜灌溉需水量對比見圖4。分析發現，渭河流域九大灌區最低灌溉需水量和適宜灌溉需水量均隨著年降水量的減小而增大，豐水年最低灌溉需水量約為適宜灌溉需水量的60%，平水年和枯水年約為40%～50%，這和寶雞峽灌區的分析結果較為一致。

渭河流域九大灌區不同頻率年適宜凈灌溉定額和最低凈灌溉定額見表1，渭河流域九大灌區各水平年不同頻率下適宜灌溉定額和適宜灌溉需水量見表2，渭河流域九大灌區各水平年不同頻率下最低灌溉定額和最低灌溉需水量見表3。

分析發現，渭河流域九大灌區最低凈灌溉定額和適宜凈灌溉定額均隨著年降水量的減小而增大，各灌區平均最低凈灌溉定額約為41m3/畝～76m3/畝，平均適宜凈灌溉定額約為72m3/畝～157m3/畝。考慮灌溉水利用效率系數以后，各灌區平均最低灌溉定額約為60m3/畝～120m3/畝，平均適宜灌溉定額約為110m3/畝～260m3/畝。從不同頻率年來看，各灌區適宜灌溉定額豐水年時在80m3/畝～160m3/畝之間，平水年在110m3/畝～230m3/畝之間，枯水年在170m3/畝～260m3/畝之間，特枯年在190m3/畝～290m3/畝之間；各灌區最低灌溉定額豐水年時在40m3/畝～90m3/畝之間，平水年在60m3/畝～120m3/畝之間，枯水年在80m3/畝～140m3/畝之間，特枯年在100m3/畝～160m3/畝之間。

表2 渭河流域九大灌區各水平年不同頻率下適宜灌溉定額和適宜灌溉需水量

表3 渭河流域九大灌區各水平年不同頻率下最低灌溉定額和最低灌溉需水量

從不同灌區來看，適宜灌溉定額和最低灌溉定額較大的是洛惠渠灌區、馮家山灌區和石頭河灌區，較小的是桃曲坡灌區；適宜灌溉需水量和最低灌溉需水量較大的是寶雞峽灌區，較小的是石堡川灌區、桃曲坡灌區和羊毛灣灌區。此外，隨著各水平年灌溉水利用效率的提高，渭河流域九大灌區最低灌溉定額和適宜灌溉定額均呈下降趨勢。

總的來說，渭河流域各農業灌區均處于非充分灌溉狀態，實際灌溉過程已經接近最低灌溉需水量。在渭河流域社會經濟快速發展的情況下，為防止工業用水等進一步擠占農業用水進而造成糧食安全隱患，需要依據用水優先等級劃分結果，對區域灌溉過程和灌溉水量進行科學分配和高效保障。

4 建議

（1）今后研究灌區需水時可以將時段劃分更細一些，以便更好地體現作物生長用水問題。還可以引入生產函數，對產量和灌溉水量之間進行計算，推導其關系，進一步確定最適宜灌溉需水量。

（2）各主要作物的需水關鍵期是合理實施水量調度的基本依據。建議在實施水量調度過程中，要求各灌區上報用水計劃的同時上報灌溉的作物組成及面積，以利于進一步核實實際的灌溉需水量。

（3）實施節水治污與最嚴格水資源管理，發展高效節水灌溉，調整產業結構。

（4）加快實施引漢濟渭工程，緩解灌溉水資源緊缺問題。陜西水利