遼寧省水田節水潛力分析

韓靚靚

(遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110006)

1 概述

遼寧省水資源時空分布不均，供需矛盾突出，水資源短缺已經成為制約全省生態文明建設和經濟社會可持續發展的瓶頸[1- 4]。國家發展改革委、水利部聯合印發《國家節水行動方案》，提出堅持節水優先方針，把節水作為解決我國水資源短缺問題的重要舉措。遼寧省水田平均用水量約占總用水量的45%，灌溉模式以常規淹灌為主，用水相對粗放，節水潛力比較大。農業節水增效方面要大力推進節水灌溉，加快灌區續建配套和現代化改造，分區域規模化推進高效節水灌溉，精細化管理農業用水，科學合理確定灌溉定額[5- 7]。本文通過水田灌溉模式由常規灌溉轉變為淺濕曬的節水灌溉模式，分析遼寧省水田用水的節水潛力。

2 水田分布及用水現狀

遼寧省的水田灌區分布比較集中，主要集中在中部和北部的平原地區，以大中型灌區為主；東部山區的水資源豐富，但受地形條件限制，除東港灌區一座大型灌區外，其余均為零星的中小型灌區及井灌區；西部地區的土地資源豐富，但受水資源緊缺限制，除凌海灌區一座大型灌區外，其余均為中小型灌區及井灌區；南部半島丘陵區，水土資源均相對短缺，除莊河灌區一座大型灌區外，其余均為中小型灌區及井灌區。

根據遼寧省的地形地貌、氣候特點、土壤特征及水資源條件，全省的農業灌溉分區共分為5個，分別為遼東山區、遼西低山丘陵區、遼南半島丘陵區、遼北低丘波狀平原區及遼河中下游平原區[8]。全省共有10座大型的水田灌區，有7座分布在遼北低丘波狀平原區和遼河中下游平原區，分別為盤錦市的盤山灌區和大洼灌區、沈陽市的渾蒲灌區、遼陽市的燈塔灌區、分布在沈陽和遼陽兩市的渾沙灌區、營口市的營口灌區及鐵嶺市的開原灌區，該地區水田灌溉面積為635.61萬畝，占全省水田灌溉面積的76%。

近年來，遼寧省加大灌區續建配套與節水改造建設的投入，全省水田用水總體上呈下降趨勢，如圖1所示，水田用水量從2010年的64.24億m3下降到2016年的59.42億m3，水田歷年的用水量占遼寧省總用水量的比例均在44%～46%之間，平均占比為45%。

圖1 遼寧省逐年水田用水變化圖

遼寧省的大中型灌區主要為地表水灌區，水源多為引水工程和提水工程，同時灌區內分布有零星的抗旱水源井。灌水采用常規灌溉技術，節水方式主要是依靠渠道防滲減少輸水損失。常規的灌溉技術相比節水灌溉技術，各生育階段的灌溉水層深度比較深，滲漏量多，蒸發量大，降水和灌溉水利用率低，水資源浪費嚴重。

3 水田灌溉制度分析

根據遼寧省的灌溉分區情況，結合水田灌區的土壤及地形條件，分別在5個灌溉分區中各選取一個代表站，分別為錦州站、沈陽站、開原站、丹東站及莊河站，分析淺濕曬節水灌溉模式下水田的灌溉制度。

3.1 泡田期用水

參考文獻10等相關資料中遼寧省不同地區泡田期內稻田的滲漏量，計算得出各灌溉分區代表站典型年泡田期的灌溉定額，見表1。

表1 各灌溉分區代表站泡田期灌溉制度計算表 單位：m3/畝

3.2 生育期用水

采用作物系數法計算水田的生育期用水，根據5個代表站的氣象資料，采用世界糧農組織(FAO)推薦的彭曼公式[9]，計算1956—2012年各代表站的參照作物需水量。遼寧省的水田灌溉設計保證率為75%，依據該灌溉設計保證率選擇各代表站中的偏枯年份作為典型年，排頻篩選后，5個代表站的典型年分別為錦州站的1957年、沈陽站的1992年、開原站的1989年、丹東站的1992年及莊河站的1993年，各代表站參照作物需水量詳見表2。

作物系數參考文獻11中推薦的遼寧省不同地區水田生育期內作物系數，并結合5個分區代表站實際土壤條件、地形條件等，計算得出各灌溉分區代表站典型年各生育階段作物需水量詳見表3。

表2 各灌溉分區代表站不同生育期參照作物需水量表 單位：mm

表3 各灌溉分區代表站不同生育階段作物需水量表 單位：mm

水稻生育期內的灌水次數、灌水時間和灌水定額，應根據水稻生育期內水層變化及相應時段的來水量，通過公式(1)逐時段水量平衡演算擬定，從生育期起始時間為起點，逐時段向后演算，田面水層下降至適宜水層下限時，需灌水至適宜水層上限；超過允許蓄水深度時，排水至允許蓄水深度。灌水或排水后，以新的水層深度為起點，繼續向后演算，直至黃熟期自然落干，通過逐日水稻降雨和耗水之間的消長，分析該時段內的灌水定額并匯總，確定各生育階段水稻的灌水次數、灌水時間及灌水定額，從而擬定出全生育期內水稻的灌溉制度。各灌溉分區代表站生育期內灌溉定額見表4。

h2=h1+P-ET-F-C

(1)

式中，h2—時段末田面水層深度，mm，不小于允許水深下限；h1—時段初田面水層深度mm，不大于允許水深上限；P—時段內降水量，mm；F—時段內稻田適宜滲漏量，mm；C—時段內稻田排水量，mm。

表4 各灌溉分區代表站不同生育期灌溉定額 單位：m3/畝

綜合考慮泡田期和生育期后，5個灌溉分區代表站P=75%時水田凈灌溉定額見表5。

表5 淺濕曬節水灌溉模式下各灌溉分區代表站灌溉凈定額 單位：m3/畝

4 節水潛力分析

遼寧省14個地級市，每個地級市分布的灌區類型不同，本次以市為分析單元。根據各分析單元灌區的分布情況，結合各分析單元水資源的特點、灌區的運行情況，并結合灌區近期的續建配套措施等，確定各分析單元的綜合灌溉水利用系數，從而確定各分析單元的灌溉毛定額。

綜合分析2010—2016年水田的綜合灌溉定額。如圖2所示，從圖中可以看出，各分析單元淺濕曬灌溉的用水定額，與歷年水田的綜合灌溉定額相比較，具有較大的節水空間。

圖2 常規灌溉與淺濕曬灌溉的灌溉定額圖

本次節水潛力分析，新增灌區考慮節水灌溉模式，因此僅考慮存量灌溉面積的節水，經分析計算，轉換淺濕曬節水灌溉方式后，全省水田灌溉需水量約為55.23億m3，與現狀水田的實際用水量59.42億m3相比較，可節約水量約4.19億m3，詳見表6。

表6 淺濕曬節水灌溉模式下各分析單元水田灌溉需水量表

5 結論

(1)本文結合遼寧省的5個灌溉分區代表站1956—2012年氣象資料，用彭曼公式計算各代表站的參照作物需水量，并利用作物系數法求出作物需水量，利用水量平衡法確定水稻的灌溉制度，依據灌溉定額排頻分析，提出灌溉設計保證率P=75%時，各灌溉分區的灌溉凈定額，并結合各地區的綜合灌溉水利用系數，確定各地區的灌溉毛定額。

(2)通過分析計算，采用淺濕曬節水灌溉技術比常規灌溉技術節水約4.19億m3，對遼寧省提高水資源利用效率，更好的實現節約用水具有一定的指導和借鑒意義。

(3)如能同時加快灌區續建配套改造，規模化推進高效節水灌溉，提高輸水過程及田間灌溉的水利用率，水田的節水潛力可進一步提升。