鳳臺(tái)縣灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析研究

（安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 合肥 230088 淮河水利委員會(huì) 蚌埠 233001）

1 研究區(qū)概況

安徽省鳳臺(tái)縣地處淮南西部，淮河中游沿岸，面積1100km2，轄16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)1個(gè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，73萬(wàn)人口。耕地面積461km2，主要種植作物為水稻。至2019年底，全縣設(shè)計(jì)灌溉面積、有效灌溉面積分別為66.05、60.1萬(wàn)畝，其中大型提水灌區(qū)為永幸河灌區(qū)，設(shè)計(jì)灌溉面積、有效灌溉面積分別為55、50萬(wàn)畝；中型提水灌區(qū)為岳張集、新集灌區(qū)灌區(qū)，設(shè)計(jì)灌溉面積分別為5.1、5.5萬(wàn)畝，有效灌溉面積分別為4.7、5.0萬(wàn)畝；100畝以上小型自流灌區(qū)為龍茅灌區(qū)，設(shè)計(jì)灌溉面積、有效灌溉面積分別為0.45、0.4萬(wàn)畝。

2 測(cè)算步驟與方法

2.1 樣點(diǎn)灌區(qū)及典型田塊的選擇

依據(jù)2016年《全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》《安徽省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算實(shí)施方案》要求，選取大型提水灌區(qū)1處，中型提水灌區(qū)2處，小型自流引水灌區(qū)1處作為樣點(diǎn)灌區(qū)，覆蓋率達(dá)100%。選取36塊典型田塊。

2.2 測(cè)算方法

2.2.1 樣點(diǎn)灌區(qū)系數(shù)測(cè)算

根據(jù)《全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》中的“首尾測(cè)算分析法”進(jìn)行計(jì)算，樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水總量除以樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量，計(jì)算公式如下：

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

（1）典型田塊某次的畝均凈灌溉用水量

參考《安徽省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算實(shí)施方案》，對(duì)比分析“直接測(cè)量法”“觀測(cè)分析法”計(jì)算的典型田塊某次的畝均凈灌溉用水量，選取適用值。

①直接測(cè)量法

淹水灌溉：分別測(cè)量記錄典型田塊第i次灌溉灌前、灌后24h的田面水深，計(jì)算公式如下：

式中：w田凈i—典型田塊第i次灌溉的畝均凈灌溉用水量，m3/畝；h1、h2—某次灌水前、灌水24h后典型田塊田面水深，mm。

濕潤(rùn)灌溉：分別測(cè)量記錄典型田塊第i次灌溉灌前、灌后24h的田間土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤含水率，計(jì)算公式如下：

式中：w田凈i含義同上；H—典型田塊在灌水期的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（0～10、10～20、20～30、30～40cm），mm；γ—所測(cè)土壤干容重，g/cm3；γ水—水的容重，一般可取1，g/cm3；θg1、θg2—第i次灌水前、灌水24h 后典型田塊計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤質(zhì)量含水率，%。

水稻育秧期內(nèi)的畝均凈灌溉用水量按秧田與本田的面積比例折算到水稻年內(nèi)生育期畝均凈灌溉用水量。累加作物各次灌溉的畝均凈灌溉用水量得到其年畝均凈灌溉用水量，計(jì)算公式為：

式中：w田凈—某作物年畝均凈灌溉用水量，m3/畝；n —該作物年內(nèi)灌水次數(shù)，次。

②觀測(cè)分析法

考慮到鳳臺(tái)縣作物種植情況，本文只介紹對(duì)水稻灌區(qū)凈灌溉用水量的觀測(cè)分析方法。水稻的凈灌溉需水量分為蒸發(fā)蒸騰量、泡田水量、滲漏水量。其凈灌溉定額計(jì)算式為：

式中：Mi—水稻凈灌溉定額，mm；ETc—水稻的作物需水量，mm；Pe—有效降雨量（水稻全生育期內(nèi)），mm；Fd—水稻全生育期滲漏量，mm；Mo—插秧前的泡田定額，mm；Ge—地下水利用量（水稻全生育期內(nèi)），mm。

（2）樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水總量

Wj累加各樣點(diǎn)灌區(qū)內(nèi)各種作物的畝均凈灌溉用水量與其灌溉面積的乘積。

（3）樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量

Wa通過(guò)實(shí)際計(jì)量確定。

2.2.2 各區(qū)域灌區(qū)系數(shù)計(jì)算

鳳臺(tái)縣范圍內(nèi)大型灌區(qū)、小型灌區(qū)均選為樣點(diǎn)灌區(qū)，本文只介紹中型灌區(qū)系數(shù)計(jì)算方法：采用算術(shù)平均法分別計(jì)算3個(gè)檔次（1～5萬(wàn)畝、5～15萬(wàn)畝、15～30萬(wàn)畝）中型樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，然后與對(duì)應(yīng)檔次中型灌區(qū)毛灌溉用水總量進(jìn)行加權(quán)平均，計(jì)算公式如下：

式中：η中—中型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)；η1-5、η5-15、η15-30—分別為1～5、5～15、15～30萬(wàn)畝灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)；W毛1-5、W毛5-15、W毛15-30—分別為1～5、5～15、15～30萬(wàn)畝灌區(qū)的年毛灌溉用水總量，萬(wàn)m3。

2.2.3 縣區(qū)系數(shù)計(jì)算

通過(guò)上述方法計(jì)算出各個(gè)規(guī)模灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)與其年毛灌溉用水總量進(jìn)行加權(quán)平均得縣級(jí)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，計(jì)算公式為：

表1 鳳臺(tái)縣2017—2019年各類型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)表

表2 鳳臺(tái)縣2017—2019年灌溉水利用系數(shù)表

圖1 鳳臺(tái)縣2017—2019年各類型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)趨勢(shì)圖

式中：ηw大型、ηw中型、ηw小型—分別為區(qū)域大、中、小型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。Wa大型、Wa中型、Wa小型分別為大、中、小型灌區(qū)的年毛灌溉用水總量，萬(wàn)m3。

3 結(jié)果與分析

本文直接量測(cè)法所用數(shù)據(jù)來(lái)源：按《全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》《安徽省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算實(shí)施方案》要求對(duì)實(shí)測(cè)工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，并在后期進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠；觀測(cè)分析法所用實(shí)測(cè)逐日氣象資料由鳳臺(tái)縣水利局提供，數(shù)據(jù)來(lái)源真實(shí)可靠。結(jié)合實(shí)測(cè)與觀測(cè)分析計(jì)算，鳳臺(tái)縣2017—2019年度各類型灌區(qū)系數(shù)測(cè)算結(jié)果見表1、圖1，鳳臺(tái)縣2017—2019年度系數(shù)測(cè)算結(jié)果見表2。

由表1及圖1可知，鳳臺(tái)縣各類型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)在2017—2019年均呈遞增趨勢(shì)，在明顯可看出各類型灌區(qū)遞增趨勢(shì)小型灌區(qū)＞中型灌區(qū)＞大型灌區(qū)，在年際間，其大小也是小型＞中型＞大型，說(shuō)明對(duì)灌溉水的利用的效率也是小型灌區(qū)＞中型灌區(qū)＞大型灌區(qū)，同時(shí)也說(shuō)明灌區(qū)改造工程的實(shí)施和水資源管理的日漸規(guī)范對(duì)小型灌區(qū)的影響最大、中型灌區(qū)其次、大型灌區(qū)相對(duì)小一些。

鳳臺(tái)縣農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)在2017—2019年亦呈遞增趨勢(shì)，2018年較2017年提升了0.36%、2019年較2018年提升了0.53%，增幅逐年在增加，說(shuō)明鳳臺(tái)縣實(shí)施的灌區(qū)改造、維護(hù)工程以及水資源管理的嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)鳳臺(tái)縣農(nóng)田灌溉水的利用效率有很大的提升。

4 結(jié)論

（1）本文測(cè)算方法嚴(yán)格按《全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》《安徽省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算實(shí)施方案》的要求，測(cè)算方法合理。

（2）分析測(cè)算數(shù)據(jù)來(lái)源真實(shí)可靠，計(jì)算結(jié)果能較好地反應(yīng)鳳臺(tái)縣各年度灌溉水的利用效率。雖然全縣已經(jīng)建設(shè)了高效節(jié)水灌溉工程，但經(jīng)過(guò)實(shí)地考察，其灌溉時(shí)基本沒有按照節(jié)水灌溉制度進(jìn)行灌溉，其灌溉管理并不完善，因此，高效節(jié)水板塊沒有納入此次分析計(jì)算。

（3）從2017—2019年，鳳臺(tái)縣灌溉水有效利用系數(shù)從0.561 提升到0.566，提升了0.89%。盡管全縣系數(shù)呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但總體來(lái)說(shuō)，鳳臺(tái)縣的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)較低，還有很大的提升空間■