贛州市章江灌區農田灌溉水有效利用系數研究

魏 婷 楊永森

(1.贛州市河湖保護中心，江西 贛州 341000；2.中國水利水電科學研究院，北京 100038)

農田灌溉水有效利用系數是加強農田灌溉用水監測、科學合理評估農業灌區水利工程設施建設狀況和農田灌溉用水管理水平的科學衡量指標，同時也是貫徹我國最嚴格的水資源管理體系和水資源管理制度“三條紅線”的具體抓手[1]。對于贛州市而言，農田灌溉水有效利用系數也是體現全市農業水利現代化水平的關鍵指標。跟蹤分析灌溉用水有效利用系數變動狀況，可以合理評估節約用水能力和節水灌溉發展效果，這對推動灌溉節水事業健康發展具有重要意義，為全市的農田水利基礎設施建設指明方向。本文歸納梳理該灌區農田灌溉水有效利用系數測算的具體方法，以贛州市章江大型灌區為例，對該灌區2019年農田灌溉水有效利用系數開展測算研究，為贛南丘陵地區其他中、小型灌區提供了參考依據。

1 章江灌區情況

章江灌區地處江西省南部地區贛州市，系贛江上游、橫江河水系章江流域的中下游地區，多年平均降水量為1438mm，是一個以章惠水利樞紐工程、羅邊水利樞紐工程及紅旗水庫為骨干的多水源蓄引提水有機結合的農業灌溉工程，是贛南丘陵地區比較有代表性的灌區，通過研究其農田灌溉水有效利用效率，為贛南丘陵地區其他中、小型灌區提供參考。

章江灌區規劃范圍涵蓋贛州市章貢區、贛州經濟開發區和南康區。灌區共分為4個灌片，現有耕地面積40.4萬畝，規劃設計面積30.72萬畝，2019年有效灌溉面積23.15萬畝,見表1。灌區內主要干渠5條，總長105.14km；支渠102條，總長143.85km；渠系建筑物532座。主要糧食作物為水稻、豆類、薯類等，是目前贛州市最為重要的糧食生產基地。

表1 2019年章江灌區情況統計

作為贛州市唯一一座大型灌區，該灌區已在2018年完成續建配套與節水改造工程，并成立了專門的管理單位對其進行標準化、制度化、信息化管理。灌區已建成的灌溉網絡體系在當地的農業生產上發揮了重要作用，不僅提高了防御水旱災害能力，還促進了工農業的生產發展，為贛州市的經濟發展提供了良好的保障。

2 首尾法測算分析方法

傳統的測算分析方法測量數據工作量大，對基層執行單位硬件設施、專業技術水平要求高，實施難度較大。而“首尾測算分析法”僅涉及兩個量，計算的農田灌溉水有效利用系數是指灌進田間可被糧食作物使用的總水量與灌溉系統取用的灌溉總水量的比例，也可以是在某一時期灌進田間可被糧食作物使用的總水量與水源地灌溉取水量的比例，數據可直接量測獲得，無須進行大量分析論證，簡單方便[2]。

計算時段一般選取測算年的1月1日至12月31日，根據《全國農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》，在樣點灌區應用首尾測算分析法[3]，計算公式為

ηw=Wj/Wɑ

(1)

式中：ηw為灌區灌溉用水有效利用系數；Wj為灌區凈灌溉總用水量，m3；Wɑ為灌區毛灌溉總用水量，m3。

3 章江灌區灌溉用水有效利用系數測算

章江灌區的灌溉用水有效利用系數計算采取點與面相結合、調查計算與監測數據分析相結合、微觀調查與宏觀數據分析評價相結合的方式開展[4]。其辦法是在對灌區綜合調查的基礎上，選擇全部為農業灌溉供水的南干渠和北干渠作為農業灌區的典型渠道。搜集整理了南北干渠樣點灌區相關資料，對2019年南北干渠渠道渠首供水能力進行了測定，并進行了必要的田間觀測。經綜合計算分析得出南北干渠灌區灌溉用水有效利用系數，以此為基礎，進一步分析計算得到灌區的灌溉用水有效利用系數平均值。

3.1 灌區主要種植農作物及實灌溉面積的確定

經對各灌區的農業生產情況的調查分析后，確定了灌區內農業生產模式和主要灌溉農田作物為“早稻+晚稻”，并對早晚稻的實際灌溉面積進行了深入調查和統計。2019年章江灌區中早稻實際灌溉面積為17.72萬畝，晚稻實際灌溉面積為19.69萬畝，見表2。

表2 2019年章江灌區作物灌溉面積統計

3.2 毛灌溉用水總量的確定

典型樣點灌區毛灌溉用水總量，是指在典型樣點灌區中全部用作耕地灌溉的用水總量。年度毛灌溉用水總量W，是指在灌區內每年從供水地等灌溉系統所獲取的用作農田耕地灌溉的總水量，其值相當于取水總量中扣除因工程維護、防汛除險等而要求的渠道(管路)棄水量、向灌區外的退水量和非農業灌溉水量等[5]。

以章江灌區北干渠作為代表渠道，利用當地水文站實際觀測的北干渠渠道水位及實際流量測驗資料，建立水位-流量臨時曲線，根據實測日平均水位推算北干渠渠首毛灌溉用水總量。經過分析計算，從2019年4月19日供水開始，至10月16日供水結束，章江灌區北干渠渠首毛灌溉用水量為1226.30萬m3，實際灌溉面積共2.19萬畝，畝均毛灌溉用水量為559.9m3/畝，據此推算章江灌區23.15萬畝實際灌面積毛灌溉用水量為12961.70萬m3。2019年北干渠渠首毛灌溉用水量見表3。

表3 2019年北干渠渠首毛灌溉用水量 單位：萬m3

3.3 水稻田間凈灌溉用水量實際觀測值的確定方法

結合章江灌區實際情況，以主要灌溉作物水稻作為本次農業灌溉水有效利用系數測算分析對象。水稻田間凈灌溉用水量通過實際觀測水稻典型田塊的每次灌溉水量確定。

3.3.1 典型田塊的選擇

在章江灌區北干渠灌區的灌溉面積范圍內，綜合考量田間平整度、土壤種類、地下水埋藏深度、降水天氣條件、農民灌水習慣和澆水方法等各種因素，在其上、下游部分依次選取了3塊面積大小適中、界限明確、形態規范的田塊，來開展水稻灌溉用水量監測[6]。

3.3.2 灌區灌溉模式的選擇

水稻灌溉模式一般分為充分灌溉和控制灌溉。充分灌溉是在渠道水源供水充分條件下的灌溉方式；控制灌溉則為在渠道水源供水不足，灌溉用水無法得到充分保證情況下的灌溉方式，或是為了節約用水采用的科學灌溉方式。根據對灌區情況進行整體情況分析，章江灌區水稻種植一般采取充分灌溉的生產方式。

3.3.3 水稻灌溉觀測

水稻灌溉觀測項目主要是通過水層監測，測算每次灌溉用水量，進而得到單次田間灌水量和各時期的田間灌水量，并以此確定田間凈灌溉用水量M。

3.4 章江灌區凈灌溉用水量的測算

根據田間灌區凈灌溉用水量用式(2)計算:

(2)

式中：N為灌區播種作物種類總數；Mi為灌區第i種作物凈灌定額，m3/畝；Ai為灌區第i種作物實灌面積，畝。

以田間觀測法測定水稻田間凈灌溉用水量，計算得到2019年章江灌區田間凈灌溉用水量Wj為6193.46萬m3。2019年章江樣點灌區凈灌用水總量見表4。

表4 2019年章江樣點灌區年凈灌用水總量

3.5 計算章江灌區灌溉用水有效利用系數

通過以章江灌區北干渠作為典型代表渠道，利用當地水文站實測資料分析計算確定的章江灌區當年毛灌溉用水量(12961.70萬m3)，根據實際測量確定的早晚稻田間凈灌溉定額Mi計算得的田向凈灌溉用水量Wj(6193.46萬m3)，根據灌溉水有效利用系數計算公式ηw=Wj/Wɑ計算得出2019年章江灌區灌溉水有效利用系數為0.4778。

隨著大型灌區節水改造與續建配套工程的實施，以及國家節水行動的大力推行，灌區的灌溉水有效利用系數正逐年提高[7]。贛州市章江灌區自2018年以來就一直對標節水型灌區標準進行提檔升級，通過實施節水改造與續建配套工程以及加強維修養護等方式，按照灌區及其骨干工程管理標準化、制度化、信息化、規范化要求，實現了“有錢管、有人管、管得好”的目標。據統計，江西省大型灌區2015—2019年的灌溉水有效利用系數分別為0.4479、0.4524、0.4599、0.4680、0.4719，而贛州市章江灌區2019年度測算結果0.4778，進一步說明了章江灌區的管理成效。

4 首尾測算法的優點與不足

首尾測算分析法，作為目前我國水利工程管理部門所普遍采用的測算農田灌溉水有效利用系數的辦法，能夠避免調水過程中渠系與田間的灌溉水有效利用系數的測算，操作簡單，準確性較高，符合我國農村基層水利的實際需要[8-9]。農田灌溉水有效利用系數的計算是一個實用性、嚴謹性很強的工作，需要準確把握毛灌溉用水量和凈灌溉用水量，其中毛灌溉用水量測定的難點在于降水量、田間地下水補充及滲漏量的測定，需要大量專業人員利用技術設備進行測定。而凈灌溉用水量測定的難點在于基層觀測人員年齡大、理論技術水平較低、人員變動大，觀測人員能否準確把握灌水時機，是進行有效測定的重要影響因素[10]。

首尾測算分析法雖然能更方便地在基層處理測算農田灌溉水有效利用系數的關鍵問題，但是無法準確分析在輸水過程中的各級損耗，從而無法準確直觀評價渠系和田間工程的質量及輸配水利用率，尤其是在灌區實施節水改造與續建配套工程以及高標準農田建設后，無法前后對比工程效益。

5 結 語

本文通過梳理農田灌溉水有效利用系數測算的具體方法，測算了章江灌區2019年農田灌溉水有效利用系數，通過對比研究近年來贛州市章江灌區農田灌溉水有效利用系數，體現了灌區的節水成效和管理能力。同時，發現該灌區可以通過以下方式提升農田灌溉水利用系數，如加強對灌區技術人員的培訓指導、委托第三方技術單位進行技術保障、加強灌區維修養護改造力度、改用節水灌溉方式、普及節水灌溉知識、減少田間滲漏等。該研究為贛南丘陵地區其他中、小型灌區測算農田灌溉水有效利用系數提供計算研究樣板，也為灌區以后的水資源高效利用提供了研究基礎。