提升廣西農田灌溉水有效利用系數測算水平和精度的措施

蘇冬源，吳昌洪，姚 瑤

（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吸收利用的水量（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[1]。2004年，水利部中國灌溉排水發展中心根據灌溉水利用系數的定義提出“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，兩者的比值即為灌溉水有效利用系數，不必測定灌溉水在輸水、配水過程中的損失，也無須通過測定各級渠道水利用系數和田間水利用系數來計算灌溉水有效利用系數，大大減少了測定工作量。

2011年中央一號文件明確提出，實行最嚴格水資源管理制度，建立用水總量控制、用水效率控制和水功能區限制納污“三項制度”；2012年，《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》（國發〔2012〕3 號）明確要求，確立用水效率紅線，到2030年，農田灌溉水有效利用系數提高到0.60 以上[1]。自2012年開始至今，農田灌溉水有效利用系數被列入國家實行最嚴格水資源管理制度考核中用水效率考核的重要指標，開展農田灌溉水有效利用系數測算工作，摸清灌溉水有效利用系數現狀及其變化情況，對于提高灌溉水的利用效率和利用效益，發展節水灌溉和建設節水型社會，實施國家節水行動方案，具有及其重要的意義。

1 2015-2019年廣西灌溉水有效利用系數測算工作開展及測算成果

2006-2012 年，廣西在全區范圍內選擇11 個典型縣共81 個樣點灌區連續開展灌溉水有效利用系數測算工作；2013-2019年，廣西選取樣點灌區增至225 個，覆蓋全區14 個市75 個縣。2015-2019 年灌溉水有效利用系數測算值如圖1所示，從結果看，灌溉水有效利用系數呈逐年緩慢提高趨勢，且提高幅度逐年減少。2015年以來，國家及地方穩定推進灌區節水改造，廣西大力發展高效節水灌溉，農業節水力度逐年提高，灌溉水有效利用系數也是逐年提高，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，符合廣西實際情況[2]。

圖1 廣西2015-2019年農田灌溉水有效利用系數值

2 提升灌溉水有效利用系數測算精度和水平的措施

通過對廣西多年灌溉水有效利用系數測算工作及成果進行分析和總結，對進一步提升測算精度和測算水平提出以下具體措施。

2.1 保證資金投入

開展農田灌溉水有效利用系數測算工作需要消耗大量的人力、物力、財力，必須安排有設備購置費、技術服務費、觀測費等專項經費[3]。建議省、市、縣積極在財政預算中落實測算工作經費，這是確保測算工作順利開展的前提條件。

2.2 制定完善的測算技術方案

水利部印發了《全國農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》（2016 年），用來指導各地開展系數測算工作，由于各地灌區數量及分布、自然條件、量水設備及人員配備、灌水習慣、主要作物種類等基本情況不同，要結合本地區實際情況制定符合本地區開展工作的技術方案和工作方案。①結合技術指導細則，制定《廣西農田灌溉水有效利用系數測算分析技術方案》，并根據新要求隨時更新；②根據測算成果所需目標數據，制定詳細的觀測記錄表。由于觀測人員多為當地農戶或水管員，知識水平普遍不高，觀測記錄表應簡單易懂，表中各項指標有詳細填表說明；③細化多水源灌區灌溉水量統計方法，南方地區河網交錯復雜，灌區水源數量、種類眾多，取水棄水點多、面廣，灌排結合普遍存在，加大了灌溉水量統計分析的難度，技術方案中要逐步完善多水源灌區灌溉水量統計分析方法；④細化田間凈灌溉水量測算方法，對于無水層非飽和土壤灌溉的水稻作物，要測定田塊非飽和至飽和階段土壤入滲水量；⑤制定測算工作進度、時間節點、各階段工作內容安排。

2.3 優化測算監測網絡

灌溉水有效利用系數是通過樣點灌區測算結果來推求的，樣點灌區的代表性在很大程度上決定測算結果的準確性。由于廣西灌區數量多，灌溉面積大，要實現全部測定不太現實。通過選擇具有代表性樣點灌區，科學合理建立測算分析網絡，是灌溉水有效利用系數測算分析的前提，直接影響系數測算分析的精度。樣點灌區選取采用配額抽樣法，先將全部灌區按照大、中、小型共3種規模類型進行灌區分層，按照廣西灌區數量比例規定各規模、類型灌區選取樣本的數量，然后綜合考慮灌區的地形地貌、土壤類型、工程設施、管理水平、水源條件（提水、自流引水）、作物種植結構等因素選取樣點灌區，所選樣點灌區能代表廣西范圍內同規模與類型灌區。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66 個，數量占比20%，小型樣點灌區148 個，數量占比0.3%，同時包含提水、自流引水兩種水源類型；②廣西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，必須選取高效節水灌區作為樣點灌區；③地形地貌、土壤類型方面，樣點灌區地形地貌以丘陵為主，其次為山區、平原，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，與廣西情況相符合；④工程設施現狀、管理水平方面，樣點灌區包含“好、中、差”3個水平；⑤當樣點灌區種植結構、工程設施、節水改造投資等發生較大變化，無法代表灌區平均水平時，應及時調整樣點灌區。

2.4 提高測量設備的精度

水源毛灌溉水量、典型田塊凈灌溉水量的測定，應結合實際條件優先選取高精度測量設備，提高測算精度。

（1）水源毛灌溉水量的測定方法。渠道量水方法可采用流速儀法、水工建筑物量水法、標準斷面法或特設量水設備法等，宜優先采用高精度測量方法，具備條件的站點可采用自動化量水方法[4]；管道量水方法宜選用水表、流量計等量水設備計量，以地面水為水源的低壓輸水管道、噴滴灌管道，宜選用電磁流量計、超聲波流量計等測流設備；當渠道縱橫斷面規則、渠段順直、水流均勻、測流斷面不受建筑物泄流影響的渠道可采用流速儀法量水；小型渠道宜優先選用特設量水設備或流速儀法；土渠采用標準斷面法量水時，宜對測流渠段進行護底和襯砌，防止測流斷面沖刷變形。

（2）典型田塊凈灌溉水量的測定方法。有水層田塊宜選用水位尺，具備條件的可采用水表、流量計等；無水層土壤含水率測定宜采用先進測試儀器，如時域反射儀（TDR）、頻率反射儀（FDR）等以提高測試效率，無以上設備的可采用烘干法測定。

2.5 規范測算過程

毛灌溉水量、凈灌溉水量作為測算的關鍵數據，其獲取過程應嚴格規范。

（1）水源毛灌溉水量方面，采用人工觀測水位或流速儀測流的，當水位、流量變化不大時，日觀測水位不應少于2 次，可采用等時段觀測法，當水位、流量變化頻繁時，應隨時增加觀測次數；采用自動監測儀表儀器量水的，應定期讀取儀表數據，隨時查看儀表是否正常工作；利用標準斷面法量水時，應率定測流斷面的水位流量關系。

（2）田間典型田塊凈灌溉水量方面，有水層作物典型田塊應呈梅花形布設不少于5 個觀測點，水位尺應刻度清晰、與水面顏色有差異，以便于觀測，安裝位置離田埂50 cm以上。

（3）旱作物土壤含水率測定方面，土壤含水率取點數目和位置選擇應根據土壤含水率的空間變異性和測試精度要求確定，土壤含水率宜采用先進測試儀器（如TDR、FDR）等以提高測試效率，無先進測試儀器的，可采用烘干法測定；計劃濕潤層土壤含水率宜分層測定，每層深度宜取10～20 cm，采用TDR或FDR測定含水率時，每個田塊測點不低于5個。

（4）典型田塊選取方面，大型灌區按照上中下游每種作物不少于3 塊、中型灌區上下游每種作物不少于3 塊、小型灌區每種作物不少于2 塊選取[4]，典型田塊作為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，如有典型田塊的種植結構發生變化，應提前與農戶及時溝通及時更換，典型田塊田埂不宜過低，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。

2.6 加強測算過程數據和測算結果審核

測算工作涉及省、市、縣、基層灌區管理單位等多層次部門，是一項技術性較強、難度較大、要求較高的綜合性業務工作。①建立省、市、縣級技術服務支撐體系，加強省對市、市對縣在測算工作過程中的技術指導和現場檢查，將測算技術要點準確傳達到基層觀測人員，加強現場檢查，便于發現問題及時反饋和改進；②建立省級、市級、縣級成果審核制度，對測算過程數據資料及測算成果逐級審查，形成縣、市、省逐層上報，逐級審核的工作體制，保證測算工作的嚴謹性和測算結果的科學性。

2.7 制定測算工作考核制度

為加強灌溉水有效利用系數測算分析工作管理，提高測算分析成果質量，應制定灌溉水有效利用系數測算工作省、市、縣級逐級考核制度。運用科學的量化指標和統一的考評標準，按照省對市、市對縣系數測算工作過程進行定量綜合考評，考評結果作為判斷測算分析成果是否可信、工作過程是否科學嚴謹的重要依據。考評工作應遵循客觀公正、考評有據、統一標準的原則，考評依據包括成果資料、抽查檢查情況，考評內容包括組織技術與經費保障、測算分析過程、成果質量共3 方面。此外，測算工作考核制度應根據工作開展情況定期進行修訂，使考核制度更加完善。

3 結語

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，廣西連續多年跟蹤觀測其變化情況，對于科學評價廣西節水灌溉發展成效和節水潛力，促進節水灌溉發展和保障農業穩定發展具有重要意義；同時，多年測算成果資料為廣西農業用水管理、農作物用水定額制定和用水規律分析提供了依據。但是，雖然此項工作已連續開展多年，仍存在測量設備配套精度低、多水源灌區灌溉用水交錯復雜、作物凈灌溉水量測定不完整等諸多問題，需要不斷總結經驗，提升測算水平，提高測算精度。