對南方大中型灌區灌溉用水量的幾點認識與思考

王奕童，郭宗樓

(浙江大學生物系統工程與食品科學學院，杭州 310056)

2011年中共中央國務院《關于加快水利改革發展決定》明確提出：實行最嚴格的水資源管理制度，要建立用水總量控制制度，相應地劃定用水總量紅線，到2020年，全國年總用水量控制在6 700億m3以內。2013年1月國務院辦公廳發布《實行最嚴格水資源管理制度考核辦法》，2014年3月水利部制定并頒布《用水總量統計方案(試行)》，標志著最嚴格水資源管理制度正式在全國范圍正式實施。而農業是我國第一用水大戶，全國農業用水量約占總用水量的70%，農業用水量的90%以上用于灌溉，因此準確核定灌區(尤其是南方多水源型灌區)灌溉用水量對于建立健全最嚴格水資源管理制度、完善用水總量統計工作具有重要作用。

1 灌區灌溉用水量的定義與特性分析

灌區是指由可靠水源與引、輸、配水渠道系統和相應排水溝道系統組成的，具有一定灌溉面積的區域總稱，灌區是人類經濟活動的產物，隨社會經濟的發展變化而發展變化。灌溉用水量是指需從水源引入的灌溉水量，包括作物正常生長所需灌溉的水量、渠系輸水損失水量和田間灌水損失水量。因此，灌區灌溉用水量是指一定時段內由各類水源通過引、輸、配水渠道系統引入灌溉田間包括各類損失在內的灌溉水量，統計時段一般包括旬、月、季度或年等，按照國務院關于最嚴格水資源管理制度考核的要求，統計時段宜為年度。

根據以上界定，從影響灌區灌溉用水量影響因素分析，灌區灌溉用水量具有如下特性：

(1)動態性。灌區是人類經經濟活動產物，隨著人類經濟活動的拓展延伸灌區范圍不斷發展變化，因種植結構、產業結構以及社會需求等影響灌區取用水結構不斷發展變化，所有這些導致灌區灌溉用水量的動態變化性。

(2)隨機性。因降水和蒸發等自然因素的影響作物田間需水具有隨機性和不確定性，因不同水源水量和灌溉優先順序的影響，導致灌區引、輸、配水損失具有隨機性。

(3)循環性。灌區水資源系統包括自然水循環和社會水循環兩個方面，受水源工程布局和引、輸、配水渠道布局的影響，灌區水資源系統呈現為循環性和水資源重復利用(結構簡單灌區除外)。

因此，灌區灌溉用水量分析必須系統分析、全面解決上述問題才能滿足建立健全農業用水總量控制和管理要求。

2 南方多水源型灌區基本情況和運行管理特點

本文以浙江省為例，分析南方多水源型灌區基本情況和運行管理特點，根據浙江省水利普查成果，分析其特點如下。

(1)水源數量眾多。全省大中型灌區有大、中小型水庫525座，山塘61 684座，泵站16 655座，堰壩1 786座，全省不同規模灌區水源工程數量統計表見表1；平均每個大型、重點中型和一般中型灌區分別有水源工程1 779.6、694.9和216.6個，全省不同規模灌區平均水源工程數量分析表見表2。

表1 浙江省不同規模灌區水源工程數量統計表Tab.1 Water sources in irrigation districts of Zhejiang Province

表2 浙江省不同規模灌區平均水源工程數量分析表 座

(2)灌區結構復雜。眾多水源工程星羅棋布于灌區內，通過天然河道或引水、輸水和配水渠道工程實現水資源的互聯互通、相互調劑。灌區內地表水與地下水、地表徑流與過境水量、天然徑流與灌溉回歸水等之間分別在時間尺度和空間尺度上互相補充、互為條件，實現灌區水資源的合理有序利用。

(3)灌區管理主體多元化。大中型灌區大多有專門管理機構，部分由鄉鎮或水利局代管，存在著“水利部門派駐機構+用水戶(協會)”、“灌區管理機構+用水戶(協會)”、“受益鄉鎮、村管理模式”、“用水戶(協會)”等多種管理模式。水源工程方面，大中型水庫，都有專門管理機構，負責灌區主要水源、引水及灌區引調水管理、灌區水費征收及骨干渠道的維修養護；小(一)型水庫一般有專門管理單位，小(二)型水庫多由鄉鎮或村集體進行管理。山塘、泵站、堰壩一般由村集體、用水者協會或者水利會進行管理。

(4)灌區運行管理具有復雜性。首先，從運行規則方面，灌溉水源優先水順序為河道水-山塘水-小型水庫水-大中型水庫，對于不同蓄水工程，宜根據其調蓄能力合理調整其實際蓄水量；其次，由于水源工程分屬不同的管理主體，其實際調度運行上存在差異性；第三，由于降水、蒸發等隨機性因素的影響，不同年份、不同水源工程實際灌溉管理差異明顯。

3 該領域研究現狀

圍繞南方多水源型灌區特點，前人開展了大量的研究工作。2005年，茆智[1]提出灌區節水潛力分析應考慮尺度效應，同年張新、崔遠來[2]等以水量平衡原理為基礎運用系統動力學方法并以Vensim軟件包為工具，建立了稻田田間尺度水平衡轉化過程的模擬模型。2005年S.Mohana[3]等建立了多級回歸樹模型用于灌溉回歸水估計，將有效降雨量、徑流、耗水量和深層滲漏損失等設定為模型參數，回歸水為目標函數，該模型在印度Periyar-Vaigai灌溉系統得到成功應用。2005年劉路廣、崔遠來[4]等為評價灌區用水效率及用水效益，構建了考慮回歸水重復利用的灌區用水效率及效益指標，利用地表水-地下水耦合模型、SWAP模型和線性模型對柳園口灌區的水量和作物產量進行了分布式模擬，取得較好效果。2011年9月劉路廣、崔遠來[5]等綜合考慮取水、耗水和回歸水3個方面，提出了農業理論節水潛力的概念，并利用水量平衡原理對相應計算方法進行了推導。同時根據不同的節水措施，提出了農業耗水理論節水潛力、農業回歸水理論節水潛力和農業取水理論節水潛力的概念及計算方法。2015年1月邵東國、何思聰[6]等分析了中等尺度區域灌溉回歸水重復利用過程，首次提出了農業用水效率考核新指標“千公頃灌溉取水量”概念，給出了相應的計算依據、方法及適用條件。2015年A K Gosain[7]等用SWAT模型對Palleru河流域的灌溉回歸水進行評估。2015年Ali Tavakoli[8]等建立了非線性兩階段隨機規劃分析模擬灌溉回歸水對河流水質的影響。

分析前人的研究成果可以看出，對灌區灌溉用水量研究主要圍繞節水潛力的尺度效應、灌溉回歸水分析模擬、農業用水效率等內容來展開，這些工作對于南方多水源型灌區灌溉用水量科學核定具有參考價值，但沒有解決其灌溉用水量統計計算問題，尚有諸多問題值得研究。

4 展 望

(1)灌區灌溉用水量計量監測與統計方法研究?；谀戏酱笾行凸鄥^存在的水源多、結構復雜、管理主體多元化等特點，研究提出可操作、能落實的灌溉用水量統計方法，對于落實最嚴格水資源管理制度具有重要意義。

(2)灌區水循環規律研究。灌區水循環包括自然水循環和社會水循環兩個方面，受水源工程布局和引、輸、配水渠道布局的影響，存在多重循環利用問題，因此，建立結構合理、仿真性強的灌區水循環規律模型具有廣闊應用前景。

(3)灌區灌溉用水量尺度效應研究。研究灌區灌溉用水量尺度效應，采用模型化方法，分析灌溉回歸水、灌區內水資源循環重復利用率與水源工程供水量、水文年型、灌區種植結構等的相互關系，在國內外得到了普遍認可。

(4)灌區灌溉用水量統計的規范化、標準化研究?！笆濉逼陂g，我國已經建立起了覆蓋省、設區市和縣(市、區)的用水總量指標體系和考核評估體系。在實際考核評估過程中，迫切需要建立健全不僅符合南方大中型灌區特點，而且可操作能落實的灌區灌溉用水量統計計算的規范標準。

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[1] 茆 智.節水潛力分析要考慮尺度效應[J].中國水利，2005,(15):14-15.

[2] 張 新，崔遠來，董 斌.回歸水模擬的系統動力學模型[J].灌溉排水學報，2005,(1):57-62.

[3] Mohan S, Vijayalakshmi D P. Prediction of irrigation return flows through a hierarchical modeling approach[J]. Agricultural Water Management, 2009,96(2):233-246.

[4] 劉路廣，崔遠來，吳 瑕.考慮回歸水重復利用的灌區用水評價指標[J].水科學進展，2013,(4):522-528.

[5] 劉路廣，崔遠來，王建鵬.基于水量平衡的農業節水潛力計算新方法[J].水科學進展，2011,(5):696-702.

[6] 邵東國，何思聰，李浩鑫.區域尺度灌溉用水效率考核指標及計算方法[J].灌溉排水學報，2015,(1):9-12.

[7] Gosain A K, Rao S, Srinivasan R, et al. Return-flow assessment for irrigation command in the Palleru river basin using SWAT model[J]. Hydrological Processes, 2005,19(3):673-682.

[8] Tavakoli Ali, Nikoo M R, Kerachian R, et al. River water quality management considering agricultural return flows: application of a nonlinear two-stage stochastic fuzzy programming[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2015,187(4).