節水潛力計算方法探討

（新疆水利管理總站）

節水潛力計算方法探討

□古麗巴哈·吾斯曼

（新疆水利管理總站）

節水灌溉的節水潛力是在盡可能保持農作物產量的情況下，運用工程、技術等措施將取用的灌溉水進行輸水、配水及灌溉提供給作物利用，文章以新疆瑪納斯河灌區為研究對象，采用分項法按照兩種不同順序進行了灌區田間節水潛力的計算，表明不同計算順序對田間節水潛力計算結果的確存在一定影響，并采用綜合法對分項法的計算結果進行了驗證，計算結果基本可靠，以期對類似工程提供借鑒指導。

節水灌溉：節水潛力：計算

1 概述

新疆瑪納斯河灌區是上世紀五六十年代開發建設的現代化大型灌區，對自治區經濟發展作出了積極貢獻。瑪納斯河灌區地處新疆天山北麓的準格爾盆地南緣，東西距離為140 km，南北距離102 km，面積53.44萬hm2，灌區年平均氣溫變化幅度為-42.80℃～43.10℃，氣溫年內變化幅度非常大，這是大陸性氣候的典型特征，降水量的年際變化幅度在110～200 mm范圍內，蒸發量的年際變化范圍為1 500～2 000 mm，日照時數平均為2 825 h，全年中約有270 d為無霜期，根據上述特征可以判斷灌區屬于典型的荒漠綠洲型區域。該灌區范圍內的主要灌溉水源是來自瑪納斯河的河水，而瑪納斯河的河水主要依靠降水與高山融雪提供補給，瑪納斯河灌區內除了瑪納斯縣、沙灣縣、石河子市、克拉瑪依市之外，還包括莫索灣和下野地等墾區及新湖農場構成，主要作物為小麥、棉花、玉米、甜菜、瓜果等。

2 節水潛力的計算

2.1 分項法

分項法是分別計算種植結構調整、節水灌溉制度的施行、溝畦改造三項節水措施所產生的節水潛力，并將結果匯總求得田間綜合節水潛力。

上式中：Wfi—田間綜合節水潛力（m3）；Wad—灌區種植結構調整的節水潛力（m3）；Wsi—節水灌溉制度的節水潛力（m3）；Wfr—溝畦改造的節水潛力（m3）。

式中：Wadb、Wada—灌區種植結構調整前后田間灌溉水量（m3）；Wtr、Wsr—節水灌溉制度實施前后田間灌溉水量（m3）；Wfrb、Wfra—溝畦改造前后田間灌溉水量（m3）；madb、mada—灌區種植結構調整前后的灌區綜合凈灌溉定額（m3/hm2）；mtr、msr—節水灌溉制度實施前后灌區綜合凈灌溉定額（m3/hm2）；m—溝畦改造時灌區綜合凈灌溉定額（m3/hm2）；Aad—種植結構的調整面積（hm2）；Asr—實施節水灌溉制度的面積（hm2）；A—溝畦改造面積（hm2）；ηfrb、ηfra—溝畦改造前后田間水利用系數。

2.1.1 順序一

在這種計算順序下，采用種植結構調整后的綜合凈灌溉定額（mtr）作為節水灌溉制度實施前的綜合凈定額（mada），采用溝畦改造前的田間水利用系數（ηfr）計算農作物種植結構調整后的節水潛力，和高效節水灌溉制度實施后的節水潛力，采用灌溉定額（mst）作為溝畦改造的綜合凈灌溉定額（m）。

2.1.2 順序二

在這種計算順序下，采用種植結構調整前的綜合凈灌溉定額（madb）作為溝畦改造的綜合凈定額（m），采用溝畦改造后的田間水利用系數（ηfra）進行種植結構調整和節水灌溉制度的田間節水潛力（ηfr）計算，采用種植結構調整后的綜合灌溉凈定額（mada）作為節水灌溉制度實施的綜合凈灌溉定額（mtr）。

2.2 綜合法

在綜合法計算節水潛力的情況下，必須求得現狀灌溉水量及其與綜上節水措施實施之后灌溉水量之間的差額，據此差額展開計算與分析。

式中：Wbi、Wai—現狀田間灌溉水量及采取節水措施后田間灌溉水量（m3）；mbi、mai—現狀灌溉定額與采取節水措施后的綜合凈灌溉定額（m3/hm2）；Abi、Aai—現狀灌溉面積與采取節水措施后的灌溉面積（hm2）。

3 節水潛力的計算

3.1 分項法

3.1.1 調整農作物種植結構

結合灌區改造計劃與工作布置，必須將糧食作物、經濟作物和林草種植比例進行重新規劃與調整，尤其是其中的水稻面積需要縮減三分之一，棉花面積由現狀8.77萬hm2調整為5.35萬hm2。按照上述規定和要求進行作物種植面積調整之后，進行調整前與調整后的比較，并利用式（2）按照順序一與順序二分別計算種植結構調整之前之后的綜合凈灌溉定額，結果表明，種植結構調整所增加的田間節水潛力分別為3.25億m3與2.75億m3。

3.1.2 節水灌溉制度的施行

采用作物種植結構調整后的綜合凈灌溉定額并在上述兩種順序下，通過式（3）可以計算出節水灌溉制度實施之后的節水潛力實際值，詳見表1。

3.1.3 溝畦改造

表1 新疆瑪納斯灌區實施節水灌溉制度之后的節水潛力成果表

同樣按照式（4）計算上述兩種順序下，瑪納斯灌區節水改造措施實施之前和之后的節水潛力，詳見表2，計算過程中，調整了水稻與旱地作物的種植次序后，田間水利用程度不同進而導致田間節水潛力出現了差異。

3.2 綜合法

根據綜合法公式計算不同順序下不同區域的田間節水潛力，計算結果為順序一與順序二的田間節水潛力分別為9.68億m3和9.72億m3，計算結果見表3。

表2 新疆瑪納斯灌區進行溝畦改造后的節水潛力成果表

將分項法所計算的三部分數值加總后與綜合法所計算的田間節水潛力結果數值出入不大，兩種順序下結果存在細微差別，但是綜合考慮作物耕種結構的調整、節水灌溉制度的實施和溝畦改造等措施的施行對節水潛力的綜合影響后，可以認為兩種順序對節水潛力計算結果的影響完全可以忽略不計。在分項計算中必須合理確定灌溉定額與田間水利用系數，才可有效避免重復計算，保證結果的合理性。

表3 節水潛力綜合法計算結果

4 結論

文章基于《全國灌溉用水定額編制》的研究成果提出了灌區節水灌溉節水潛力的計算方法，并結合灌區實際情況對其中一些參數進行了概化處理，只要灌區內具有水源取水量等合理的田間水利用系數、不同作物結構、灌溉定額等基本數據，利用分項法進行計算并利用綜合法進行結果校核，便可推求規劃目標年發展節水灌溉的節水潛力。

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1673-8853（2017）04-0072-02

2017-2-22 編輯：趙鑫

古麗巴哈·吾斯曼，工程師，主要研究方向為水利工程。