農田灌溉水有效利用系數測算研究

黃艷平

（湖北省荊州市江陵縣四湖管理服務中心，湖北 荊州 434100）

0 引言

農田灌溉水有效利用系數的測算分析在保證水資源管理制度“三條紅線”相關目標得到切實落實方面發揮著重要作用，能夠確定區域灌區的現實發展情況，并以此為基礎確定優化改進方向，影響著國民經濟發展，需要落實重點關注。

1 區域基本情況概述

2021 年，測得荊州市的年度平均降水量約為1226.4mm，相比于多年平均降水量數值（約為1188.9mm），2021 年荊州市年度平均降水量略有上升，上漲比例約為3.15%，由此可以判斷，2021 年為荊州市的豐水年份。2020—2021 年荊州市月降水情況如圖1所示。結合荊州市的全市摸底調查以及樣點灌區實灌面積數據，能夠得到如下灌溉面積數據：灌區的實際灌溉面積約為819.75 萬畝；灌區的農田有效灌溉面積達到838.18 萬畝。根據測量結果可以得到，2021 年荊州市全市的灌區毛灌溉用水量約為282359.64 萬m3，結合灌區規模進行細化分析，可以得出：全市大型灌區的年毛灌溉用水量達到193925.78 萬m3；全市中型灌區的毛灌溉用水量達到86636.2 萬m3；全市小型灌區的毛灌溉用水量達到1797.66 萬m3。

圖1 2020—2021 年荊州市月降水情況

2 農田灌溉水有效利用系數測算方法的設定

2.1 樣點灌區選擇

按照現有水利統計資料，荊州市現有灌區56 處，其中大型灌區13 處，1 萬～30 萬畝中型灌區34 處（含漳河灌區荊州區片），100～1 萬畝小型灌區9 處。樣點灌區的選擇充分考慮了全市區域分布、續建配套和節水改造情況以及種植結構等因素，選定的大型樣點灌區為13 處（序號設定為A1-A13）、中型樣點灌區為9 處（序號設定為B1-B9）、小型樣點灌區為2 處（序號設定為C1、C2）。荊州市2021 年度農田灌溉水有效利用系數計算采用“首尾測算分析法”。

2.2 年凈灌溉水量的測算

灌區的年凈灌溉水量（W樣凈）測算中使用的計算公式如式（1）所示。

式中：n——灌區片區數量，個；wj——灌區j 個片區內水稻畝均凈灌溉用水量，m3/畝；Aj——灌區j 個片區內水稻灌溉面積，畝[1]。

2.3 年毛灌溉水量的測算

大型灌區的年毛灌溉水量為區域內所有大型灌區年毛灌溉水量的總和，使用W大進行表示[2]。

中型灌區的年毛灌溉水量（W中）計算公式如式（2）所示。

式中：W中樣毛灌——區域中型不同規模灌區樣點灌區年毛灌溉用水量，萬m3；A中樣實灌——區域中型不同規模灌區樣點灌區實際灌溉面積，萬畝；A中實灌——區域中型不同規模灌區實際灌溉面積，萬畝。

小型灌區的年毛灌溉水量（W小）計算公式如式（3）所示。

式中：W小樣毛灌——區域小型不同規模灌區樣點灌區年毛灌溉用水量，萬m3；A小樣實灌——區域小型不同規模灌區樣點灌區實際灌溉面積，萬畝；A小實灌——區域小型不同規模灌區實際灌溉面積，萬畝[3]。

全市年毛灌溉用水量（W毛）計算公式如式（4）所示。

2.4 區域農田灌溉水有效利用系數的確定

區域農田樣點灌溉水有效利用系數的計算公式如式（5）所示。

3 農田灌溉水有效利用系數測算結果與結論探討

3.1 測算數據結果

3.1.1 樣點灌區灌溉水有效利用系數測算數據結果

在本次農田灌溉水有效利用系數測算實踐中，所得到的樣點灌區灌溉水有效利用系數測算數據結果主要如下。

（1）大型樣點灌區灌溉用水量統計。

2021 年，大型樣點灌區的總體毛灌溉用水量約為193925.78 萬m3，凈灌溉用水量約為101560.14 萬m3，大型灌區灌溉水有效利用系數平均值約為0.5237。

（2）中型樣點灌區灌溉用水量統計。

2021 年，中型樣點灌區的總體毛灌溉用水量約為30883.23 萬m3，凈灌溉用水量約為1328.43 萬m3。其中，B1 灌區的毛灌溉用水量為3425 萬m3，凈灌溉用水量為1781.73 萬m3；B2 灌區的毛灌溉用水量為1525.44 萬m3，凈灌溉用水量為796.74 萬m3；B3 灌區的毛灌溉用水量為8315.5 萬m3，凈灌溉用水量為4318.35 萬m3；B4 灌區的毛灌溉用水量為3810 萬m3，凈灌溉用水量為1981.68 萬m3；B5 灌區的毛灌溉用水量為1508 萬m3，凈灌溉用水量為788 萬m3；B6 灌區的毛灌溉用水量為1576.8 萬m3，凈灌溉用水量為823.1 萬m3；B7 灌區的毛灌溉用水量為4110 萬3，凈灌溉用水量為2144.77 萬m3；B8 灌區的毛灌溉用水量為3846 萬m3，凈灌溉用水量為2007.27 萬m3；B9 灌區的毛灌溉用水量為2642.42 萬m3，凈灌溉用水量為1669.93 萬m3。

（3）小型樣點灌區灌溉用水量統計。

2021 年，小型樣點灌區的總體毛灌溉用水量約為510.50 萬m3，凈灌溉用水量約為273.86 萬m3。其中，C1灌區的毛灌溉用水量為265 萬m3，凈灌溉用水量為142.87 萬m3；C2 灌區的毛灌溉用水量為197 萬m3，凈灌溉用水量為103.22 萬m3。

3.1.2 全市灌溉水有效利用系數測算數據結果

在本次農田灌溉水有效利用系數測算實踐中，主要采用將毛灌溉用水量簡化為“水量權重（λ）”的方法來計算系數。所得到的全市灌溉水有效利用系數測算數據結果主要如下。

（1）毛灌溉用水量。大型灌區193925.78 萬m3，中型灌區86636.20 萬m3，小型灌區1797.66 萬m3；總計282359.64 萬m3。

（2）有效灌溉面積。大型灌區590.27 萬畝，中型灌區242.97 萬畝，小型灌區4.95 萬畝；總計838.18 萬畝。

（3）實際灌溉面積。大型灌區574.57 萬畝，中型灌區240.57 萬畝，小型灌區4.61 萬畝；總計819.75 萬畝。

（4）全市灌溉水有效利用系數成果。大型灌區0.5237，中型灌區0.5292，小型灌區0.5337；全市為0.526。

3.2 可靠性分析

在本次農田灌溉水有效利用系數測算實踐中，主要參考《全國灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》中的相關要求與內容落實測算分析，依托直接測量確定田間徑灌溉水量數據。主要使用非概率抽樣中的配額抽樣的方式落實大、中、小型樣點灌區的選取，為切實提升抽樣的針對性與典型性，保證測算結果的可靠性，主要使用如下標準：①大型樣點灌區的選擇。灌區類型為自流引水灌區以及提水灌區這兩種，選擇數量比例為全部選擇、面積比例為全部選擇。②中型樣點灌區的選擇。依照面積大小將中型灌區劃分為3 類，即1 萬～5 萬畝灌區、5 萬～15 萬畝灌區、15 萬～30 萬畝灌區，樣點灌區選擇時保證兼顧自流引水灌區以及提水灌區這兩種類型；選擇數量比例為不低于10%，所有15 萬～30 萬畝灌區均納入中型樣點灌區的范圍內；選擇面積比例為不低于10%，所有15 萬～30 萬畝灌區均納入中型樣點灌區的范圍內[5]。③小型樣點灌區的選擇。保證樣點灌區選擇時保證兼顧自流引水灌區以及提水灌區這兩種類型；選擇數量比例為不低于0.5%，選擇面積比例為不低于0.5%。

3.3 相關性分析

對比2019 年以及2020 年所得到的全市灌溉水有效利用系數，全市灌溉水有效利用系數呈現出逐年遞增的發展趨勢，年度增長速度較慢，可說明區域全市灌溉水有效利用系數保持穩定的同時實現緩慢增加。近幾年區域針對大中型灌區持續展開了節水改造工程、優化建設項目，促使灌區實際的灌溉環境以及基礎設施條件表現出不斷改善的效果，從而推動全市灌溉水有效利用系數緩慢增加。與之相對應的是，存在部分灌區基礎設施不斷老化，影響著全市灌溉水有效利用系數的增加。另外，區域還推行了灌區全面鋪開農業水價綜合改革，促使用水效率得到進一步提高，也使得全市灌溉水有效利用系數維持在基本穩定的狀態。

3.4 對策與建議

（1）進一步加強縣級的技術力量，進行有效降水量、典型塘堰用水量等觀測。目前作物觀測時間較短，涉及的作物種類、田塊數量較少。建議盡早開展測算工作，使監測數據能覆蓋作物不同生長期，提高監測數據的全面性、代表性。

（2）進一步加大和穩定灌區改造項目資金投入。加快灌區續建配套和現代化改造，進一步開展高效節水灌溉建設。農田灌溉水有效利用系數監測工作的數據觀測與記錄非常重要，由于測算工作涉及面廣、任務復雜繁重、參與人員較多，容易產生較多誤差。

（3）進一步普及自動化觀測設備。系數測算分析工作中樣點灌區既需要配備高精度的觀測與計量設備，還需要投入一定的人力、物力進行長期觀測和記錄，進行多年綜合分析，減少誤差[4]。

（4）進一步強化政策引導，促進灌區節水意識。建議進一步在灌區推行農業水價綜合改革，嚴格實行供用水管理制度，加強節水技術的宣傳推廣，增強灌區用水戶的節水、惜水意識，積極鼓勵用水戶加強對末級渠系的維護管理，提高用水效率，讓節水的優點和好處深入人心，成為老百姓的潛意識和自覺行為。

（5）在荊江灌區等樣點灌區安裝了54 套田間自動化測量系統（圖2），可通過關注微信公眾號“農田灌溉水有效利用系數測算研究”查詢降雨量、水位、水泵抽水量等長系列實時數據。建設并推廣應用“荊州市水有效系數監控平臺”APP，可以實時采集和查看氣象數據、降雨量、水位及水泵抽水量。進一步做好設備及數據的維護工作，保障數據的可靠性。同時，為確保測算分析工作順利推進，建議積極采取多種措施，開拓經費渠道，確保每年測算分析經費及時足額到位。不斷完善測算工作條件，在經費允許范圍內購置精度較高的流速儀、流量計及其他必需的工具設備。

圖2 田間自動化測量系統

4 結語

綜上所述，在相關部門的支持下，2021 年荊州市灌溉水有效利用系數測算分析工作順利展開，在收集、測算區域內大型、中型與小型灌區的年凈灌溉水量、年毛灌溉水量的基礎上，計算出區域農田灌溉水有效利用系數，所得到的結果表明，大型灌區農田灌溉水有效利用系數為0.5237，中型灌區農田灌溉水有效利用系數為0.5292，小型灌區農田灌溉水有效利用系數為0.5337，全市農田灌溉水有效利用系數為0.526。