古浪河灌區農業灌溉水利用系數測算分析

陳明宇

摘 要：古浪縣存在缺水現象，并且日益嚴重。有效、科學、合理地保護水資源，優化水資源、保護生態平衡顯得特別重要。通過對古浪河灌區農業灌溉水利用系數測算分析，評價水資源利用開發水平，總結出科學合理的測算分析手段，為其他農業灌溉水利用測算提供參考。

關鍵詞：古浪河;測算分析;農業灌溉;水利用系數

中圖分類號：S274 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）11-0067-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.11.015

Calculation and Analysis of Water Utilization Coefficient of

Agricultural Irrigation in Gulanghe Irrigation Area

CHEN Mingyu

（Gulang River Water Management Office， Gulang County， Gansu Province， Wuwei 733000， China）

Abstract： There is a water shortage phenomenon in Gulang County， and it is increasingly serious.It is particularly important to protect water resources effectively， scientifically and reasonably， optimize water resources and protect ecological balance.Through the calculation and analysis of the utilization coefficient of agricultural irrigation water in Gulang River irrigation area， the level of water resources utilization and development is evaluated， and scientific and reasonable calculation and analysis means are summarized to provide reference for the calculation of other agricultural irrigation water utilization.

Keywords： Gulang River; calculation and analysis; agricultural irrigation; water utilization coefficient

0 引言

農業生產離不開水資源的合理利用，農田灌溉水有效利用系數是國家進行農業水資源管理的重點考核指標。所謂的農田灌溉水有效利用系數是指某一時期灌入田間可被作物利用的水量與水源地灌溉取水總量的比值。它反映灌區渠系輸水和田間用水狀況，是衡量從水源取水到田間作物吸收利用過程中灌溉水利用程度的一個重要指標，能綜合反映灌區灌溉工程狀況、用水管理水平、灌溉技術水平，對農田灌溉的節水性能的評定有著重要意義。水利是農業的命脈，糧食的增產往往是通過灌溉面積的增加來實現的，然而灌溉面積的增加受到水資源總量和用水結構變化的雙重制約[1-2]。

農田灌溉水有效利用系數測算分析采用首尾測算法，加強對土壤含水量、灌溉水量等數據的實際采集。灌區統計作物種植結構，經過分析種植比例，確定需要監測的農作物，并結合實際地形、渠道條件、渠系數分布狀況，確定監測地塊。同時，在灌區內選擇有代表性的位置選擇地塊，首先測定灌區土壤深度1 m內的容重為1.42 g/cm3的地塊。在田間灌水時測定選定的地塊灌前和灌后的土壤含水率，從而推斷出灌溉田的有效水利用系數，通過測算分析得出合理的手段，為其他農業灌溉水利用測算提供參考。

1 古浪河灌區概況

古浪河灌區地形復雜，西南方向地勢高，東北方向地勢低，總體海拔在1 600～2 000 m之間，是古浪縣一處重點中型灌區。灌區水源以古浪河河川徑流和少量地下水為主。灌區包含5個鎮，分別是古浪鎮、定寧鎮、土門鎮、泗水鎮、黃花灘鎮，總計包括36個行政村，6個機關單位農林場，農村人口8.8萬人，城鎮人口3.8萬人。灌區建成曹家湖和十八里堡2座小型水庫，現狀設計供水能力為5 359萬m3，其中曹家湖水庫為1 972萬m3，十八里堡水庫為3 387萬m3。灌區設計灌溉面積為25.01萬畝①，有效灌溉面積為23.29萬畝。灌區配套機井255眼，主要分布在中下游井河混灌區，控制面積3.65萬畝，井深100～240 m。灌區土地肥沃，適宜種植小麥、馬鈴薯、豆類、胡麻、油菜、瓜類、蔬菜等多種農作物，目前23.29萬畝農田已全部完成田間配套，2020年灌區被列入高標準農田建設項目區，完成滴灌面積5.3萬畝。

近年來，古浪河來水量減少，引入灌區的水量也相應減少，多年平均實際引水量為5 024.9萬m3，灌區綜合灌溉定額為280 m3/畝，受降水時段的影響，主要農作物實際凈灌溉定額相差較大，其中，小麥280 m3/畝，玉米260 m3/畝，馬鈴薯240 m3/畝。2021年引水量為6 157.3萬m3，農作物實際凈灌溉定額分別為小麥264.11 m3/畝，玉米242.27 m3/畝，馬鈴薯210 m3/畝。

2 灌區灌溉水有效利用系數測算分析及成果檢驗

2.1 灌區測算分析方法

灌區采用首尾測算分析法，直接用灌入田間可被作物吸收利用的水量（凈灌溉用水量）與灌區從水源取用的灌溉總水量（毛灌溉用水量）的比值來計算灌區灌溉水有效利用系數[9]，計算公式如式（1）。

[η=W凈W毛]? ? ? ? ?（1）

式中：[η]為灌區灌溉水有效利用系數;[W凈]為灌區凈灌溉用水總量，m3;[W毛]為灌區毛灌溉用水總量，m3。

2.1.1 毛灌溉用水量的確定。毛灌溉用水量即用于農田灌溉在水庫輸水洞出水口處量水堰水量。

2.1.2 凈灌溉用水量的確定。根據典型田塊灌溉前后計劃濕潤層土壤含水率的變化確定某次畝均凈灌溉用水量[10]，計算公式如式（2）。

[w田凈i=0.667γγ水H（θg2-θg1）]? ?（2）

式中：[w田凈i]為典型田塊某次畝均凈灌溉用水量，m3/畝;[H]為灌水期內典型田塊土壤計劃濕潤層深度，mm;[g]為典型田塊H土層內土壤干容重，g/cm3;[γ]為典型田塊土層內土壤干容重，g/cm3;[γ水]為水的容重，一般可取1，g/cm3;[θg1]為某次灌水前典型田塊H土層內土壤質量含水率，%;[θg2]為某次灌水后典型田塊H土層內土壤質量含水率，%。

或如式（3）。

[w田凈i=0.667 H（θv2-θv1）]? ?（3）

式中：[θv1]為某次灌水前典型田塊H土層內土壤體積含水率，%;[θv2]為某次灌水后典型田塊H土層內土壤體積含水率，%。

利用首尾測算分析法，準確計算水庫毛供水量，通過觀測田間配水流量和灌水定額，按各類作物面積計算全灌區凈灌溉水量，計算分析農業灌溉水利用系數。2021年古浪河灌區（樣點）典型田塊各種作物凈灌溉定額匯總如表1所示。2021年古浪河灌區（樣點）年凈灌溉用水總量分析匯總如表2所示。

灌溉年用水總量分為地表水和地下水兩部分，地表水量以水庫放出毛水量、引入農田的灌溉凈水量計算，地下水量以機井智能化計量設施計量的井口水量為準。觀測地作物畝均灌溉用水量和充分灌溉凈灌溉相比，明顯小于后者的60%，這種灌溉稱為非充分灌溉。以觀測地作物畝均灌溉用水量作為凈灌溉定額。田間灌溉用水量的確定是用流速儀和活動量水堰在田間地頭的測量值。

2.2 灌區灌溉用水有效利用系數測算分析

2021年古浪河灌區毛供水量為6 175.3萬m3，其中地表水5 041.0萬m3;地下水1 134.3萬m3[11]。經測算凈供水量為3 519.98萬m3，其中地表水2 696.80萬m3;地下水823.18萬m3。以灌區測算值為基礎，按數學統計學和平均值知識，從而得出試驗田塊的灌溉用水有效利用系數，多次測量求得平均值，最后算出灌區年毛灌溉用水量。

2021年，土壤容重實測為1.42 g/cm3。分別在定寧鎮高家灣村楊家墩組徐開華地塊（玉米）測得第一次苗水水量為70.25 m3/畝，第二次苗水水量為69.92 m3/畝;古浪鎮聯泉村陳下組魯國珍地塊（小麥）測得泡地土壤含水量為101.02 m3/畝，第一次苗水水量為82.02 m3/畝，第二次苗水水量為78.02 m3/畝;泗水鎮上四壩村河東組朱多福地塊（玉米）測得第一次苗水土壤含水量為71.2 m3/畝，第二次苗水水量為68.54 m3/畝;泗水鎮下四壩村南院組胡多剛地塊（小麥）測得第一次苗水水量為81.95 m3/畝;第二次苗水水量為79.61 m3/畝;土門鎮三關村四組嚴培宗地塊（玉米）測得泡地土壤含水量為99.94 m3/畝，第一次苗水水量為72.94 m3/畝，第二次苗水水量為67.61 m3/畝;5塊地塊測的平均灌水情況，經計算此次灌水定額為小麥261.01 m3/畝，玉米240.27 m3/畝，洋芋200 m3/畝。

計算公式如式（4）。

[η=W凈W毛]? ? ? ?（4）

式中：[η]為灌區灌溉水有效利用系數;[W凈]為灌區凈灌溉用水總量，m3;[W毛]為灌區毛灌溉用水總量，m3。

根據計算，古浪河灌區地表水凈灌溉用水量為2 696.8萬m3，地表水毛灌溉用水量5 041萬m3。根據公式可得：古浪河灌區地表水灌溉水有效利用系數η地表水=W地表水凈/W地表水毛=2 696.8/5 041=0.53。地下水凈灌溉用水量為823.18萬m3，毛灌溉用水量1 134.3萬m3。根據公式可得：古浪河灌區地下水灌溉水有效利用系數η地下水=W地下凈/W地下毛=823.18/1 134.3=0.73。凈灌溉用水量為3 519.98萬m3，毛灌溉用水量6 175.3萬m3。根據公式可得：古浪河灌區灌溉水有效利用系數η混=W混凈/W混毛=3 519.98/6 175.3=0.57。

3 農田灌溉水有效利用系數合理性分析

2021年古浪河灌區農田灌溉用水有效利用系數采用首尾計算分析方法計算，嚴格按照工作計劃進行。工作方案符合古浪河灌區實際，技術路線正確，符合技術指導規程要求。

古浪河灌區水文局在全國各市（區）成立了計算工作組和項目組，配備了技術骨干，精心準備了儀器設備。計算工作早開始，準備充分。測量工作組以業務培訓為主，注重測量過程管理，并將測量精度控制分解為各個過程。各項目組對灌水過程進行全面監控，測量方法符合相關技術規范。觀測記錄、整理、分析均經過嚴格核對、復核，數據分析計算正確。

在樣灌區選擇過程中，進行了大量的調查研究工作，充分考慮了自然條件、土壤類型、水利工程條件、灌溉管理水平、灌溉技術等多種因素。結合各市（區）的具體情況，所選樣本灌區具有較好的代表性;在選擇典型農田時，綜合考慮了農田平整度、土壤類型、地下水埋深、灌溉習慣、灌溉方式等因素，具有較強的代表性。通過現場監測，收集了15個灌區的大量數據。灌區負責人對數據進行整理計算，項目組核對后，提交“數據分析整理”業務組審核，然后返回審核。樣本灌區灌溉水有效利用系數“計算工作表”的計算結果是可靠的。

4 古浪河灌區農業灌溉水利用建議

目前，古浪縣灌區節水灌溉工程建設有待進一步加強，測水設施尚未普及，部分渠系老化滲漏問題未得到徹底改善;灌溉管理不夠科學、準確;漫灌依然存在，農民節水灌溉意識有待提高。為進一步挖掘農田灌溉節水潛力，適應節水灌溉快速發展的新形勢，建議如下。

①推廣渠首測水設施，建立管理保護機制，加強對現有設施設備的管理保護，使之有效地測量灌區總灌溉水量。

②確保節水項目投資渠道，不斷擴大節水灌溉面積。灌區內所有主要渠道應進行硬化處理，對舊輸水渠道系統應及時修復，封堵不必要的漏水;加強提升灌溉系統的配套，提高二次灌溉過程中的灌溉效率。

③灌區管理方面，克服村組級“微灌區”難以統一管理、組織相對松散的缺點，加強田間管理，實現統一灌溉，優化灌溉秩序;避免重復灌溉、深灌甚至漫灌等不必要的用水行為，有效減少總灌溉水量，真正實現節水灌溉，消除對計算結果的間接影響。

④因全國范圍內水資源在分布上不均勻，以至于古浪河灌區等部分地區仍有干旱問題存在。對此，灌溉農田期間，需注重水資源的合理配置，提高水資源實際利用率，保證古浪河灌區各地區中的農作物均可得到充足水資源的灌溉。古浪河灌區地區農業職能部門需注重水資源充分利用，結合當地的農業發展總體規劃、不同土質當中含水量等，設定不同的用水方案。水利職能部門需要確定科學合理的供水制度，以便在未來更多的農田水利工程中更科學有效地利用高效節水灌溉科學技術。在高效節水灌溉科學技術具體應用的初期，需要科學合理地選擇高效節水灌溉的科技手段高效利用每一滴水資源，確保高效化節水灌溉科學技術實際應用效果得以提升。

5 結語

對于古浪河灌區，嚴格按照技術方案，采用首尾測算分析法，得出該灌區灌溉水有效利用系數。首先，綜合地下水埋深、灌溉方式、土質、地勢等因素，選取具有代表性的典型地塊，使得田間凈灌溉定額更加科學合理。其次，對測算實施過程中的設備和儀器嚴格執行相關標準，從而減少誤差。再次，對作物大面積灌水時期和強降水前后灌溉水量進行嚴格的把控和復測，使得數據更加接近真實值。因此，通過測算分析可知，采用直接測量法是可行的，此方法和之前觀測法相比更科學、更準確。

注釋：

①1畝≈666.67 m2。

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