界首市農田灌溉水有效利用系數測算與分析

郭思怡，劉 懿

（1.安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院，安徽 合肥 230088；2.南京市水利規劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210000）

我國農業用水供需矛盾突出[1]，主要存在著資源性、水質性、工程性和用水結構性缺水問題，因此農業用水效率極為重要。農田灌溉水有效利用系數是衡量工程運行狀況、工程管理水平、農田灌溉技術水平的一種技術指標[2]，同時也是評估農田灌溉水利用效率、灌溉節水潛力的重要因素[3]。某次或某一時間內被農作物利用的凈灌溉水量與水源渠首處總灌溉引水量的比值被稱為農田灌溉水有效利用系數。

1 界首市農田基本情況

1.1 農田灌溉情況概述

界首市位于安徽省的西北邊陲，地理坐標為東經115°15′～115°32′，北緯33°00′～33°30′。市境屬沉積平原，地勢平坦，地面高程為西北高東南低，沿泉河一帶較為低洼，地表多為沙質土壤，為新生代第四紀沉積層。全市自然比降約為1/7000～1/10000海拔高程在33.00～37.00m，總面積667.3km2。界首市水陸交通便利，潁河穿城而過，常年通航；漯阜鐵路、省道308線、204線、界阜蚌高速公路、臨界鄲公路縱橫市境。

全市供水水源分為地表水、淺層地下水、中深層地下水。地表水指由攔蓄河川徑流工程控制的水量，主要為農業灌溉用水，近年來由于受上游大量工業廢水和城鎮生活污水直接排放的影響，部分河段基本喪失了水體使用功能，內河地表水污染近年來也有逐年加重的趨勢。淺層地下水主要作為農業灌溉用水和農村人畜飲水，受灌溉工程設施建設不平衡的限制，水資源的開發利用也具有不均衡性，且總體開發利用率較低。中深層地下水主要作為城市生活和工業用水源。全市水資源總量為2.36億m3，其中地表水資源1.27億m3，水資源可利用量為1.13億m3。

截至2019年底，界首市共有各類灌區3988處，總有效灌溉面積35.53萬畝。其中小型灌區6處，有效灌溉面積0.77萬畝；井灌區3982處，有效灌溉面積34.76萬畝。

根據統計，界首市2019年農田灌溉用水5440.4萬m3，全市農田灌溉用水情況詳見表1。

表1 全市灌區年毛灌溉用水情況

1.2 樣點灌區選擇

界首市灌區總量為3988處，數量較多，無法測算所有灌區的灌溉水有效利用系數，因此本文選擇一部分樣點灌區測算系數，后經綜合分析計算全縣灌溉水利用系數。

截至2019年底，界首市共有各類灌區3988處，總有效灌溉面積35.53萬畝。其中小型灌區6處，有效灌溉面積0.77萬畝；井灌區3982處，有效灌溉面積34.76萬畝。

為了能夠使典型樣點灌區具有較好的代表性、典型性，我市在樣點灌區的選擇上考慮了灌溉方式、地形地貌、水源條件等多種因素。

小型灌區選擇應包括提水灌溉和自流灌溉，且每種類型最少不少于4個，界首市現狀小型灌區一共6處，且全部為提水灌溉，考慮數量不多，全部選為樣點灌區。

井灌區樣點灌區選擇應按照不同灌水方式，包括：軟管輸水灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌等4種灌溉類型。每種灌溉類型中，同種土壤類型、同種作物至少選擇2個樣點灌區，根據現狀界首市井灌區不同灌溉類型數量及主要作物種類，選擇軟管輸水灌溉、噴灌、微灌分別為8、2、2處作為樣點灌區，如表2所示。

1.3 典型田塊的選擇

需要選擇田塊邊界條件清楚、形狀比較規則、面積大小合適、有固定的進水、排水設施，可測量用水量的田塊。小型樣點灌區典型田塊選擇主要考慮作物種類、灌溉制度與方法、田面平整程度等，每種作物需選取2個田塊。井灌區樣點灌區典型田塊的選擇應按照不同灌溉類型選取，每種灌溉類型每種作物需選擇2個田塊作為典型田塊。

表3 界首市2019年灌溉水有效利用系數計算成果

表2 界首市樣點灌區選擇方案

1.4 農田灌溉水有效利用系數計算

本文采用首尾測算分析法通過田間實驗測量法和彭曼公式、作物系數法計算作物凈灌溉定額，從而計算作物實際凈灌溉用水總量，田間實際凈灌溉用水總量與毛灌溉用水總量的比值即為灌溉水有效利用系數，計算如式（1）：

式中：ηw-灌溉水有效利用系數；Wj－凈灌溉用水總量，m3；Wa－毛灌溉用水總量，m3。

為使計算結果能反映灌區灌溉的總體情況，本次測算計算時段為1個日歷年。

根據調查灌區灌溉用水代表年灌溉用水情況、作物的實際灌溉面積，根據計算分析、田間實驗確定實際凈灌溉定額，從而推算作物每畝平均凈灌溉用水總量，后用下士計算每個灌區改年的農田灌溉水有效利用系數ηw：

式中：Mi－灌區第i種作物凈灌溉用水量，mm；Ai－灌區第i種作物實灌面積，畝；N－灌區作物種類總數；Wa－灌區全年毛灌溉用水總量，m3。

測算計算時段為1個日歷年，0.667為單位換算系數。

具體計算步驟為利用典型田塊的代表性，采用直接量測法和計算分析法來確定典型田塊某種作物的年畝均凈灌溉用水量，然后計算樣點灌區同區域或者同種灌溉類型某種作物的年凈灌溉用水量，根據灌區不同分區不同作物種類灌溉面積，結合不同作物在不同分區的年畝均凈灌溉用水量，計算得出樣點灌區年凈灌溉用水總量，年凈灌溉用水總量除以年毛用水總量得出樣點灌區灌溉水利用系數。然后以測算分析得出的各個小型灌區樣點灌區灌溉水有效利用系數為基礎，采用算數平均法計算區域小型灌區灌溉水有效利用系數；以測算分析得出的各類型純井灌區樣點灌區灌溉水有效利用系數為基礎，采用算數平均法分別計算軟管輸水、噴灌、微灌等各種類型樣點灌區灌溉水有效利用系數，然后按不同類型灌區年毛灌溉用水量加權平均，計算得出區域純井灌區灌溉水有效利用系數。

全市灌溉水利用系數按照下士加權平均進行計算：

式中：W大、W中、W小、W井-分別為區域大、中、小型灌區和純井灌區的年毛灌溉用水量，萬m3；η大、η中、η小、η井-分別為區域大、中、小型灌區和純井灌區的灌溉用水有效利用系數。

計算結果見表3。根據計算結果，界首市2019年農田灌溉總用水量5440.4萬m3，全市灌溉水有效利用系數為0.6092，其中小型灌區為0.5586、井灌區為0.7420。

2 成果合理性分析

界首市2019年度農田灌溉水有效利用系數測算按照要求進行，無論是樣點灌區選擇、還是計算方法，均依照《全國農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》逐步完成。

本次樣點灌區農田灌溉用水有效利用系數測算采取觀測實驗法法與計算分析法相結合，相互驗證，并與界首市灌溉試驗站歷年歷史資料、觀測實驗資料相對比，結果合理。對各樣點灌區采用直接量測法計算凈灌溉定額與計算分析法計算凈灌溉定額相互校驗，實測數據結果合理、可信。