首尾測算法在灌溉水利用系數測算中的應用

黃夢婷，李建國

(安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學研究院，安徽 合肥 230088)

灌溉水利用系數是指作物生長周期內凈灌溉需水量與水源渠首處總灌溉引水量的比值，是衡量作物田間灌溉用水利用率的一個重要指標，能直觀反映出灌溉工程實際運行情況、灌溉技術水平及灌溉管理水平，對地區農業水資源可持續有效利用具有重要意義。灌溉水利用系數測算為提高灌溉水利用效率、合理指定節水灌溉目標提供依據。目前，灌溉水利用效率的計算主要采用首尾測算法，可減少測量過程中的不確定因素，準確性較為可靠，該方法適用于基層灌溉管理單位運用。

1 區域概況

鳳臺縣地處淮河中游沿岸，淮南市西部。鳳臺縣屬暖溫帶和亞熱帶的過渡氣候帶、半濕潤地區，距海洋近，季風明顯，四季分明，氣候溫和，降水適中，日照充足，無霜期長。境內過境河流有淮河、永幸河、茨淮新河、西淝河4條，主要種植作物以小麥、水稻、蔬菜為主。

至2017年底全縣現有大型灌區1個，為提水灌區，有效灌溉面積55.87萬畝；中型灌區2個，均為提水灌區，總有效灌溉面積10.2萬畝；100畝以上小型灌區1個，為自流引水灌區，有效灌溉面積0.4萬畝；灌區總有效灌溉面積66.47萬畝。根據統計，鳳臺縣2017年農田灌溉用水3.31億m3，經調查計算全縣不同規模和水源類型灌區灌溉用水量詳見表1。

表1 全縣不同規模與類型灌區灌溉面積與灌溉用水情況

2 首尾測算法

2.1 技術路線

采用首尾測算法對典型樣點灌區灌溉水有效利用系數進行測算，測算結果進行加權平均算出整個縣區灌溉水有效利用系數。其中對于典型樣點灌區選取，結合灌區規模、管理水平、供水量等多方面影響因素進行綜合選取。

2.2 樣點灌區基本情況與代表性分析

大型灌區：根據水利部相關文件要求，所有大型灌區均作為樣點灌區進行測算。中、小型樣點灌區的選取主要依據鳳臺縣具體地形、氣象等自然條件，結合該縣中、小型數量、灌區分布及引水方式等特征，來綜合確定中、小型的樣點數量。典型樣點灌區選取情況見表2。

表2 鳳臺縣不同規模灌區樣點選擇統計表

2.3 樣點灌區灌溉水利用系數測算及成果檢驗

2.3.1樣點灌區測算分析方法

首尾測算分析法是指灌區水源地取用總水量即毛灌溉用水總量，灌溉用水總量及各種作物的實灌面積分析測算得到田間實際凈灌溉用水總量，田間實際凈灌溉用水總量與毛灌溉用水總量的比值即為灌溉利用系數：

(1)

式中，ηw—灌溉水利用系數；Wj—凈灌溉水總量，m3；Wa—毛灌溉用水總量，m3。

2.3.2毛灌溉用水量計算分析

毛灌溉用水總量Wa是指灌區全年用于農田灌溉水源地取用總水量，其等于從水源地取水總量扣除由于工程保護、防洪除險等需要的渠道(管路)棄水量。

2.3.3凈灌溉用水量計算分析

通過統計灌區年灌溉用水總量及各種作物的實灌面積，進行計算分析、確定實際凈灌溉定額，以作物凈灌溉定額近似替代畝均凈灌溉用水量，通過下列公式計算灌區年度的灌溉水利用系數：

(2)

式中，Mi—灌區第i種作物凈灌溉用水量，mm；Ai—灌區第i種作物實灌溉面積，畝；N—灌區作物種類總數。

2.4 樣點灌區灌溉水利用系數測算

2.4.1大型提水灌區灌溉水利用系數測算

鳳臺縣大型提水灌區為永幸河灌區，灌區主要灌溉作物為單晚稻及旱作物(主要為小麥、油菜)，水稻灌溉模式為常規充分灌溉，旱作物基本沒有灌溉習慣。灌區的灌溉系統除骨干渠系系統外，存在一定數量的塘壩系統輔助農田灌溉。采用首尾測算分析法對鳳臺縣永幸河灌區2017年度灌溉水利用系數進行測算分析，灌溉水利用系數計算詳見表3。

2.4.2中型提水灌區灌溉水利用系數測算

鳳臺縣中型提水樣點灌區為新集灌區、岳張新集灌區。灌區主要灌溉作物為單晚稻及旱作物(主要為小麥、油菜)，水稻灌溉模式為常規充分灌溉，旱作物基本沒有灌溉習慣。采用首尾測算分析法對鳳臺縣各中型提水樣點灌區2017年度灌溉水利用系數進行測算分析，灌溉水利用系數計算詳見表4。

表3 鳳臺縣大型提水灌區2017年灌溉水利用系數計算表

表4 鳳臺縣中型提水灌區2017年灌溉水利用系數計算表

表5 鳳臺縣小型自流引水灌區2017年灌溉水利用系數計算表

2.4.3小型自流灌區灌溉水利用系數測算

鳳臺縣小型自流引水樣點灌區為龍毛灌區。灌區主要灌溉作物為單晚稻及旱作物(主要為小麥、油菜)，水稻灌溉模式為常規充分灌溉，旱作物基本沒有灌溉習慣。采用首尾測算分析法對鳳臺縣各小型自流樣點灌區2017年度灌溉水利用系數進行測算分析，灌溉水利用系數計算詳見表5。

3 縣級灌溉水利用系數測算分析

由于條件限制鳳臺縣調查的典型灌區全部為一般中等工程狀況與管理水平，因此不同規模與水源類型灌區灌溉水利用系數平均值即為各類型灌區計算灌溉水利用系數的灌溉總供水量加權平均值。鳳臺縣不同規模與水源類型灌區灌溉水利用系數平均值見表6，進一步計算大、中、小型灌區灌溉水利用系數見表7。

表6 鳳臺縣2017年不同規模灌區灌溉水利用系數平均值

表7 鳳臺縣2017年不同規模灌區灌溉水利用系數平均值

全縣灌溉水利用系數平均值是運用加權平均值計算大、中、小型灌區灌溉用水量得出，計算公式如下：

(3)

式中，Wa大型、Wa中型、Wa小型—分別為大、中、小型灌區灌溉用水量，萬m3。

綜上測算分析，鳳臺縣2017年度大型灌區農田灌溉用水有效利用系數為0.5596，中型灌區農田灌溉用水有效利用系數為0.5698，小型灌區農田灌溉用水有效利用系數為0.5708，2017年度全縣農田灌溉用水有效利用系數為0.561。

4 結語

通過首尾測算法計算確定灌溉水利用系數，測算結果與該灌溉區域實際灌溉水利用情況基本相符，說明首尾測算法測算結果較為可靠，可作為今后灌溉水利用系數的主要測算方法。首尾測算法在測算方法上有優勢但也存在不足：優勢在于減少了許多測量工作和不確定因素，缺點在于不能反映渠系輸水過程中渠道滲漏、農民灌水不合理等原因造成水量損失情況，如果想使該方法得到更廣泛的應用還需增強觀測手段及相應的技術支撐。