2019年廣西農田灌溉水有效利用系數測算分析研究

蘇冬源，吳衛熊，馮世偉

（廣西壯族自治區水利科學研究院 廣西水工程材料與結構重點實驗室,南寧 530023）

農田灌溉水有效利用系數是指灌入田間被作物利用的水量（凈灌溉水量）與灌區從水源取用的灌溉總水量（毛灌溉水量）的比值，是衡量從水源取水到田間作物利用過程中灌溉水利用程度的一個重要指標，能綜合反映灌區自然條件、工程設施狀況、用水管理水平、灌溉技術水平等。2012年，農田灌溉水有效利用系數作為評價灌溉用水效率的重要指標，被列入國家實行最嚴格水資源管理制度考核用水效率紅線的重要考核指標之一，測算工作在廣西各市范圍內全面鋪開，多年測算成果為廣西水資源管理和研究、農作物用水定額制定和用水規律分析提供了依據。

1 測算方法及技術路線

（1）測算方法。廣西灌溉水有效利用系數測算方法采用“首尾測算分析法”，即直接測定田間凈灌溉水量與灌區從水源取用的毛灌溉用水量，兩者比值即為灌溉水有效利用系數。該方法與傳統通過測定各級渠道水利用系數、田間水利用系數來計算灌溉水有效利用系數值的方法不同，不必測定灌溉水輸、配水過程中的損失，工作量小，易于操作，測算結果可靠性較高。

（2）技術路線。在廣西范圍內選取具有代表性樣點灌區，配套量測設備、觀測人員，測定樣點灌區主要作物典型田塊畝均凈灌溉水量、樣點灌區凈灌溉水量和毛灌溉水量，收集灌區灌溉面積、渠系信息、節水改造投資等基礎資料，測算分析樣點灌區灌溉水有效利用系數值；在樣點灌區測算結果基礎上，計算大、中、小型灌區系數平均值；然后，點面結合，對大、中、小型灌區系數值按其毛灌溉水量加權平均，計算廣西灌溉水有效利用系數值。

2 灌溉水有效利用系數測算過程和方法

2.1 樣點灌區選擇及代表性分析

樣點灌區的選取需綜合考慮灌區數量、規模與水源類型、灌溉面積、工程現狀與管理水平、節水改造投資等因素，同時，考慮地理位置分布、地形地貌、土壤類型、作物種植結構等因素。

（1）數量方面。11 個大型灌區全部選取，中型灌區分3 個檔次（1～5 萬畝、5～15 萬畝、15～30 萬畝）分別選取，共選取中型樣點灌區62 個，數量占比18.51%，小型樣點灌區150 個，數量占比0.30%；小型灌區中的高效節水灌溉面積占全區灌溉面積15%以上，對系數測算結果影響不可忽略，選取5個高效節水灌區作為樣點灌區。

（2）水源類型方面。包含提水、自流引水兩種水源類型。

（3）地形地貌方面。樣點灌區地形地貌以丘陵為主，其次為山區、平原。

（4）土壤類型以壤土為主，作物種類以水稻為主，并包含甘蔗、蔬菜、玉米等作物。

（5）工程設施現狀、管理水平方面。樣點灌區均包含“好、中、差”3個水平。

（6）節水改造投資方面。樣點灌區畝均節水改造投資與全區灌區畝均節水改造投資平均水平相當。

2019 年，全區共選取223 個樣點灌區，樣點灌區數量及分布均占全區各規模與類型灌區一定比例，選取的樣點灌區能代表全區灌區的整體情況和系數水平，具有代表性（見表1和表2）。

表1 廣西灌區和選取樣點灌區數量、面積、節水面積情況表

表2 廣西灌區與樣點灌區選取代表性分析表

2.2 典型田塊選擇及代表性分析

典型田塊要求選取邊界清楚、形狀規則、面積適中的田塊，同時綜合考慮作物種類、灌溉方式、土壤類型、土地平整、畦田規格、地下水埋深等方面的代表性。典型田塊作為田間凈灌溉水量觀測的樣本點應盡量分散分布，不能過于集中或距離較近，不宜靠近渠道干支渠或農渠末端；典型田塊進出水口獨立、田埂不宜過低，以免在灌溉期間與相鄰田塊發生用水交叉，影響灌區測算成果的準確性；當典型田塊的種植結構發生變化，應及時更換。大型樣點灌區在上中下游每種主要作物分別選取3個典型田塊，中型樣點灌區上下游每種主要作物分別選取3 個典型田塊，小型樣點灌區每種主要作物至少選取2個典型田塊。2019年，廣西全區各類型樣點灌區共選取典型田塊1049 塊，包括水稻741 塊、甘蔗116 塊、蔬菜21 塊、果樹及其他作物171 塊，均為廣西主要農作物。

2.3 灌溉水量測定方法

（1）水源毛灌溉水量的測定。渠道量水方法主要有流速儀法、標準斷面法、建筑物量水法、特設量水設備法、自動化量水法等，有條件的灌區優先采用高精度測量方法。管道量水方法主要有水表、流量計等量水設備計量法。采用流速儀法、標準斷面法量水時要求渠道斷面規則、渠段順直、水流均勻。

（2）典型田塊凈灌溉水量的測定。有水層田塊灌水量主要采用田間水位尺計量，具備條件的采用水表、流量計等設備計量，無水層田塊土壤含水率測定方法有時域反射儀（TDR）、頻率反射儀（FDR）和烘干法等。

2.4 灌溉水有效利用系數測算分析方法

（1）樣點灌區系數值測算。首先，通過在各典型田塊內布置水量監測點，安裝量測設備，測定田塊畝均凈灌溉用水量，旱作物、水稻濕潤灌溉采用土壤含水率測定法，有水層水稻灌溉采用水深量測法；然后，根據典型田塊年畝均凈灌溉水量、樣點灌區灌溉面積，計算樣點灌區年凈灌溉用水總量；通過在水源渠首安裝測流設備，實測獲取樣點灌區全年從各種水源取用的毛灌溉用水總量，計算樣點灌區系數值。計算公式如下：

式中：η樣為樣點灌區系數值；W樣凈、W樣毛分別為樣點灌區凈灌溉用水量、毛灌溉用水量，m3。

（2）全區系數平均值計算。采用算數平均法、水量加權平均法計算大、中、小型灌區系數平均值，再根據不同規模灌區毛灌溉水量權重，推算廣西全區系數平均值。計算公式如下：

式中：η、η大、η中、η小分別為全區、大、中、小型灌區系數平均值，λ大、λ中、λ小分別為大、中、小型灌區的水量權重。

3 測算結果及合理性分析

3.1 測算結果

根據式（1）、（2），計算分析得到2019年廣西大、中、小型灌區系數值分別為0.507、0.471、0.515，廣西全區系數值為0.501。測算成果見表3。

2016-2019年廣西及各規模與類型灌區系數測算值、畝均投資情況見表4。

表3 2019年廣西農田灌溉水有效利用系數測算成果

表4 2016-2019年全區及大中小型灌區投資及系數情況表

3.2 測算結果分析

測算結果顯示：大型、小型灌區灌溉水有效利用系數高于中型灌區，小型灌區系數逐年提升并高于大型灌區。近年來大型灌區續建配套與節水改造發展較快，系數值較高，但投資也在逐年減少，系數呈逐年微增長并趨穩定趨勢；中型灌區歷年節水改造投入較少，節水水平相對較低；小型灌區隨著高效節水灌溉面積推廣，節水效果顯著，系數值逐年提高并高于大型灌區，且小型灌區輸水渠道較短，損失水量少，系數值相對較高。從系數值歷年變化情況看，廣西通過灌區節水改造工程投資，對渠道進行襯砌防滲、清淤，大力推進高效節水灌溉、高標準農田建設，發展農田水利連片規模化建設，對農田水利設施進行維修養護，節水灌溉效果逐年顯現，系數呈逐年提高趨勢；從提高幅度來看，雖然系數值逐年提高，但由于投資規模有限，灌區新增防滲渠系與渠道老壞破損同時存在，系數值提高幅度逐年降低；從全國來看，與節水先進省份以及缺水地區相比，廣西系數值仍處于較低水平，主要是因為廣西降雨量大，水資源較豐富，節水灌溉發展規模相對小，節水灌溉面積占比較相對低，用水管理水平以及農戶節水意識都不夠高。總體上，測算結果反映了廣西當前灌溉用水效率的實際情況。