行業(yè)用水定額修訂
——以水稻為例

張 彬

(遼寧省葠窩水庫管理局有限責(zé)任公司，遼寧 遼陽 111000)

隨著遼寧省經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，更嚴(yán)格的水資源管理制度和節(jié)水型社會建設(shè)對《行業(yè)用水定額》提出了更高要求，目前部分行業(yè)類別不能很好地滿足使用要求，存在一定問題。部分行業(yè)隨著生產(chǎn)工藝的變化、改進(jìn)，生產(chǎn)規(guī)模的提高，國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、重點(diǎn)行業(yè)用水要求、清潔生產(chǎn)體系標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)布、更新，都對用水定額提出了更高要求。

用水定額是一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，具有先進(jìn)性、合理性和科學(xué)性的特點(diǎn)，其制訂、完善和實(shí)施也是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程[1- 4]。用水定額需要與水資源條件、用水需求的變化、節(jié)水技術(shù)的進(jìn)步、管理水平的提高等相適應(yīng)[5- 7]。定期修訂用水定額，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)在以往定額中存在的問題和不足，使其與資源條件、社會經(jīng)濟(jì)及技術(shù)水平相協(xié)調(diào)，是保證其先進(jìn)性、合理性及科學(xué)性的重要手段。因此，為深入貫徹“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水方針和“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”總基調(diào)，推進(jìn)新時(shí)代節(jié)水工作，適時(shí)修訂行業(yè)用水定額，加強(qiáng)定額監(jiān)督管理，是夯實(shí)節(jié)約用水管理基礎(chǔ)的重要舉措。遼寧省行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)首次發(fā)布實(shí)施于2003年，之后在2009、2015年開展過2次標(biāo)準(zhǔn)修訂工作。現(xiàn)行的遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)DB21/T 1237—2015《行業(yè)用水定額》已實(shí)施大約5年，隨著節(jié)水、用水水平的提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，用水定額水平、覆蓋面以及適用性等方面均與實(shí)際情況發(fā)生變化。本文以水稻為例，結(jié)合近幾年實(shí)際用水變化狀況，分析修訂現(xiàn)有用水定額，提出合理的用水定額值。

1 用水定額分區(qū)劃定

結(jié)合地形地貌、氣候、土壤及水資源開發(fā)利用條件等因素，將全省劃分為5個(gè)用水定額分區(qū)，包括I遼西低山丘陵區(qū)(Ⅰ1和Ⅰ2)、Ⅱ遼河中下游平原區(qū)、Ⅲ遼北低丘波狀平原區(qū)、Ⅳ遼東山區(qū)、Ⅴ遼南半島丘陵區(qū)等五個(gè)區(qū)。詳見表1。

2 修訂方法

2.1 有試驗(yàn)觀測和調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)

制定作物50%、75%、85%水文年用水定額值，以灌溉試驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，通過歷年灌溉試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析獲得，或者通過現(xiàn)狀實(shí)際灌溉用水量調(diào)查值與不同級別渠系水利用系數(shù)測算獲得。樣本采樣數(shù)據(jù)應(yīng)按該地區(qū)50%、75%及85%水文年雨量接近的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)作為參考值。每個(gè)樣本的單位灌溉面積用水量可按如下公式計(jì)算：

m=V/A

式中，m—樣本的單位灌溉面積用水量，m3/畝；V—樣本的灌溉用水量，指大中型灌區(qū)斗口、小型灌區(qū)渠首、井灌區(qū)井口位置的灌溉用水量，m3；A—樣本的灌溉面積，畝。

表1 用水定額分區(qū)表

2.2 缺少灌溉試驗(yàn)觀測資料和灌水量調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)

根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟮葦?shù)據(jù)，采用應(yīng)用聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦彭曼公式法計(jì)算作物需水量，再扣除生育期有效降雨量進(jìn)行測算。彭曼公式法計(jì)算過程如下[8- 10]。

計(jì)算參照作物需水量ET0，公式如下：

(1)

式中，Rn—冠層表面凈輻射，MJ/(m2·d)；G—土壤熱能量，MJ/(m2·d)；γ—濕度計(jì)常數(shù)，kPa/℃；T—平均氣溫，℃；U2—2m高處的風(fēng)速，m/s；es—飽和水氣壓，kPa；ea—實(shí)際水氣壓，kPa；Δ—飽和水氣壓為氣溫關(guān)系曲線在T處的切線斜率，kPa/℃。

計(jì)算作物需水量ET，公式如下：

ET=Kc·ET0

(2)

式中，ET—作物生育期需水量，mm；ET0—參照作物需水量，mm；Kc—作物系數(shù)。

計(jì)算作物凈用水定額m，公式如下：

m凈=ET-P有效+Q滲

(3)

式中，m凈—凈用水定額，m3/畝；P有效—作物生育期有效降水量，mm；Q滲—作物生育期田間滲漏量，mm。

農(nóng)業(yè)灌溉用水定額分為先進(jìn)值和通用值指標(biāo)。灌溉用水定額通用值由凈用水定額和現(xiàn)狀大中型灌區(qū)斗口、小型灌區(qū)渠首、井口的灌溉水利用系數(shù)確定。

m通用=m凈/η斗口

(4)

式中，m通用—灌溉用水定額通用值，m3/畝；m凈—凈用水定額，m3/畝；η斗口—按大中型灌區(qū)現(xiàn)狀斗口以下灌溉水利用系數(shù)、地表水小型灌區(qū)或井灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)進(jìn)行綜合確定；如果沒有大中型灌區(qū)斗口以下灌溉水利用系數(shù)，可參照地表水小型灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)進(jìn)行綜合確定。

根據(jù)全省2018年大中小型灌區(qū)及純井灌區(qū)的灌溉水量等資料，采用加權(quán)平均計(jì)算法[11- 13]，計(jì)算得到各用水定額分區(qū)斗口以下灌溉水有效利用系數(shù)，詳見表2。

表2 各分區(qū)斗口以下灌溉水有效利用系數(shù)

灌溉用水定額先進(jìn)值由凈用水定額和《節(jié)水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定相關(guān)節(jié)水灌溉技術(shù)的灌溉水利用系數(shù)最低值計(jì)算確定。渠道防滲輸水灌溉工程取0.70，管道輸水灌溉工程取0.80，噴灌工程取0.80，微灌工程取0.85。

3 水稻生育期灌溉需水量

水稻生育期主要分為返青、分蘗初、分蘗盛、分蘗末、拔節(jié)孕穗、抽穗開花、乳熟、黃熟8個(gè)階段[14]，根據(jù)遼寧省11個(gè)灌溉試驗(yàn)代表站資料，遼寧省水稻為一季稻單作，生育期122～128d，水稻生育期凈灌溉需水量主要包括騰發(fā)量和田間滲漏量。本次分析各分區(qū)水稻生育期凈灌溉需水量，主要采用全省11個(gè)灌溉試驗(yàn)站監(jiān)測數(shù)據(jù)和彭曼法分析計(jì)算。

3.1 灌溉試驗(yàn)計(jì)算值

收集了遼寧省主要作物灌溉試驗(yàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)，主要包括作物灌溉制度、需水量、水利用率等監(jiān)測資料。首先對監(jiān)測數(shù)據(jù)成果進(jìn)行分析整理，確定各分區(qū)不同頻率作物灌溉需水量，按照有試驗(yàn)觀測和調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。

對全省11個(gè)灌溉試驗(yàn)代表站監(jiān)測資料分析，75%水文年時(shí)，遼西低山區(qū)水稻生育期灌溉需水量為347m3/畝，遼西丘陵區(qū)為304m3/畝，遼河中下游平原區(qū)為285m3/畝，遼北低丘波狀平原區(qū)為291m3/畝，遼東山區(qū)為285m3/畝，遼南半島丘陵區(qū)為267m3/畝。見表3。

表3 各分區(qū)水稻生育期凈灌溉需水量表(P=75%) 單位：m3/畝

3.2 理論計(jì)算值

采用缺少灌溉試驗(yàn)觀測資料和灌水量調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算方法，即采用彭曼法分析計(jì)算作物灌溉需水量。本次收集了彰武、阜新、開原、清原等26個(gè)氣象代表站1956—2018年逐日氣象資料，根據(jù)上述氣象資料，計(jì)算各分區(qū)50%、75%和85%保證率的水稻生育期騰發(fā)量，再根據(jù)田間滲漏量，計(jì)算灌溉需水量，見表4。

表4 各分區(qū)水稻生育期灌溉需水量表 單位：m3/畝

3.3 凈灌溉需水量

根據(jù)灌溉試驗(yàn)站、彭曼法兩種計(jì)算結(jié)果，通過比較、綜合分析及專家咨詢，從而確定全省各分區(qū)50%、75%和85%水文年時(shí)的水稻生育期灌溉需水量。詳見表5。

表5 各分區(qū)水稻生育期灌溉需水量分析表 單位：m3/畝

4 用水定額確定及和理性分析

4.1 初擬定用水定額

水稻灌溉用水定額是指作物在一個(gè)生育期內(nèi)的單位面積灌溉用水量，不含泡田和洗鹽用水量[15]。水稻用水定額分為先進(jìn)值和通用值，通用值根據(jù)水稻凈灌溉需水量和斗口以下灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算確定；先進(jìn)值由凈灌溉需水量和《節(jié)水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定相關(guān)節(jié)水灌溉技術(shù)的灌溉水利用系數(shù)最低值計(jì)算確定。詳見表6。

表6 初擬定各分區(qū)水稻用水定額表 單位：m3/畝

4.2 合理性分析

原標(biāo)準(zhǔn)遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)DB21/T 1237—2015《行業(yè)用水定額》中，給出了5個(gè)分區(qū)50%、75%水文年時(shí)水稻用水基本定額，詳見表7。通過對原標(biāo)準(zhǔn)用水定額復(fù)核，本次初擬定的各分區(qū)水稻用水定額通用值與原標(biāo)準(zhǔn)基本用水定額值相比較，略有增加，但變化幅度不大。說明在近5年應(yīng)用管理工作中，原標(biāo)準(zhǔn)定額值基本符合實(shí)際用水情況。

根據(jù)水利部《農(nóng)業(yè)用水定額：水稻》，給出了全國水稻75%水文年的用水定額，其中遼寧省水稻用水定額值詳見表7。水利部制定的水稻用水定額中通用值直接采用了原標(biāo)準(zhǔn)定額值，本次初擬定各分區(qū)水稻用水定額先進(jìn)值略大于水利部《農(nóng)業(yè)用水定額：水稻》，但是兩者差別較小，基本持平。

表7 現(xiàn)行水稻用水定額 單位：m3/畝

4.3 核定后用水定額

綜合以上分析，并且考慮灌溉節(jié)水，本次制定的水稻用水定額應(yīng)不寬松于水利部《農(nóng)業(yè)用水定額：水稻》的用水定額值，采納最嚴(yán)的定額標(biāo)準(zhǔn)，確保定額修訂成果的先進(jìn)性，有利于發(fā)揮定額促進(jìn)節(jié)水的作用。因此，75%水文年水稻用水定額采用水利部《農(nóng)業(yè)用水定額：水稻》的定額值；50%水文年水稻用水定額采用原標(biāo)準(zhǔn)定額值，由原標(biāo)準(zhǔn)50%水文年定額值與本次采用的斗口以下灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算得到凈定額，然后由凈定額與《節(jié)水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定相關(guān)節(jié)水灌溉技術(shù)的灌溉水利用系數(shù)最低值計(jì)算確定先進(jìn)值；85%水文年水稻用水定額采用本次計(jì)算擬定的用水定額值。本次修訂的水稻用水定額詳見表8。

表8 修訂的各分區(qū)水稻用水定額表 單位：m3/畝

農(nóng)業(yè)用水定額受降雨等氣象因素影響較大，我國南方、北方降雨時(shí)空分布不均勻，差別較大，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析東北地區(qū)相鄰的黑龍江、吉林及內(nèi)蒙古等省50%、75%水文年下平均用水定額466、490畝/m3，遼寧省水稻用水定額與其比較，50%水文年用水定額處于先進(jìn)水平，75%水文年用水定額處于平均水平偏上。

5 結(jié)語

通過開展水稻用水定額修訂研究，用水定額已廣泛應(yīng)用到灌區(qū)灌溉中，實(shí)踐中表明與灌溉實(shí)際用水定額基本一致，能夠起到灌區(qū)節(jié)水灌溉管理的效果。由于數(shù)據(jù)、計(jì)算方法及氣象等因素影響，定額值并不能完全覆蓋全省所有灌區(qū)用水定額情況，在一些小型灌區(qū)中出現(xiàn)定額差別較大現(xiàn)象，主要由于修訂的定額值是針對全省5個(gè)分區(qū)的平均定額。在以后的修訂過程中還需加強(qiáng)對小型灌區(qū)數(shù)據(jù)的收集與長期監(jiān)測，使覆蓋性更全面。