凌海灌區農業旱情評估分析

楊美琪

(凌海市水利事務服務中心，遼寧 凌海 121200)

凌海灌區位于凌海市中南部，北起凌海市東側的大凌河渠首，南至大有鄉南遼東灣北岸，南北長30km，西起小凌河左岸的建業鎮，東止大凌河右岸的八千街道，東西寬35km，總面積約900km2。凌海灌區由大凌河和小凌河兩個子灌溉系統組成，現狀灌溉水田1.12 萬hm2，其中大凌河灌溉系統灌溉8887 萬hm2，由白石水庫及大凌河區間供水進行灌溉，小凌河灌溉系統灌溉2313 萬hm2，由錦州市城市棄水及小凌河區間供水進行灌溉。由于灌區年際來水和降雨變化較大，特別是干旱年份可供灌溉的水量和降雨量少，難以滿足水稻等農作物的灌溉需求，從而導致灌區年有受旱成災。為了保證灌水需求，白石水庫等水源預留蓄水量不斷增加，灌區用水需求和結構出現明顯改變，干旱缺水程度也不斷加重。因此，必須科學評估灌區農業旱情，為灌區工程效益的充分發揮和防旱抗旱方案決策提供一定支持。

1 農業旱情評估指標

1.1 評估指標分析

農業旱情評估主要包括斷水天數、土壤相對濕度、作物缺水率、連續無雨日數和降水量距平百分率等指標，其中水田旱情評估一般選擇斷水天數或作物缺水率指標，通過分析灌區旱情、種植結構等因素選擇合適的農業旱情評估方法[1-3]。

1）水稻受旱因素。結合相關資料，灌前的期間來水、蓄水所組成的可供灌溉水量以及水稻栽插和生育階段的降雨量等是影響灌區水稻受旱的主要因素。與正常年份相比，降雨量偏少會導致補充蓄水的徑流減少及水稻灌溉需水量增大，而后期可供灌溉水量在很大程度上取決于初期需水量[4]。因此，灌區農業旱情評估就是通過綜合分析水稻灌溉期的蓄水、來水和降雨因素，準確判定出灌區受旱程度或缺水情況。

2）種植結構分析。一直以來，凌海灌區是以水稻為主，油、菜等經濟作物為輔種植結構，其中水稻灌溉所占比例達到90%，這也是農業供水的主要對象。依據歷史統計數據，從水稻栽插開始到成熟結束，灌區水稻的生長主要受干旱缺水影響，必須以水稻灌溉為目標進行農業抗旱供水。所以，科學評估灌區水稻受旱缺水情況實際上就是灌區農業旱情評估。

3）評估流程。充分考慮上述分析結果，選擇作物缺水率和降水量距平百分率作為旱情指標，合理設計農業旱情評估流程，具體如下：以水稻灌溉缺水程度為評估對象，結合灌溉期降雨量準確判定氣象干旱發生與否，若發生氣象干旱則計算分析缺水量、可供水量和灌溉需水量，其中旱情等級主要依據作物缺水率來確定。

1.2 計算方法

文章選用缺水率法和降水量距平法來評估凌海灌區農業旱情狀況，可利用下式計算作物缺水率DW[5,6]：

式中：Wr、W為計算期內的灌溉需水總量和可供灌溉總水量，m3。以一個較長降雨量距平偏少時段或全灌溉期作為計算期，結合《旱情等級標準》相關規定劃分缺水率旱情等級，如表1 所示。

表1 基于缺水率的旱情等級

設P、代表計算時段內降水量和同期多年平均降水量，可利用下式計算降水量距平百分率

一般依據《旱情等級標準》中的有關規定確定月、季、年尺度計算期，在評估灌區農業旱情時選擇降雨量距平來判定干旱發生的概率[8-9]。為了準確反映干旱情況應靈活選用計算期，可結合灌溉期降雨偏少的具體時段或灌區灌溉期的劃分來確定，月、季、年尺度的旱情等級劃分，如表2 所示。

表2 基于降水量距平百分率的旱情等級

2 結果與分析

2.1 確定評估年份

根據凌海灌區1958-2020 年灌前蓄水量、來水量和降雨量資料，綜合評估干旱年份灌區農業旱情。其中，凌海灌區下屬的大凌河、小凌河2 個獨立供水的子灌區旱情存在一定差異，應分別評估旱情狀況，如表3 所示。

表3 降水量距平百分率偏少20%的年份

凌河灌區以種植水稻為主，灌溉期時段長4 個月（4-8 月），依據《旱情等級標準》處于年~季尺度之間，輕度及以上氣象干旱判定標準取降雨距平偏少超過20%，并以此判定干旱年份。結果表明，大凌河灌區降水量偏少的有16a，其中5-8 月多年平均降水349.2mm；小凌河灌區降水量偏少的有12年，其中4-9 月多年平均降水376.7mm。

2.2 灌溉需水量

灌溉需水量就是依據水稻栽插面積和灌溉定額，在滿足現狀灌溉需水條件下計算的田間需水量。以2020 年為例，凌海灌區水稻多年渠首計量的單位用水量為1.5 萬m3/hm2，水田設計灌溉面積1.45 萬hm2，現狀有效灌溉面積1.12 萬hm2，其中：由大凌河灌溉系統灌溉的水田8887 萬hm2，由小凌河灌溉系統灌溉的水田2313 萬hm2。凌海灌區水田灌溉需水總量為16800 萬m3，其中大凌河灌溉系統水田需水13330 萬m3，小凌河灌溉系統水田需水3470 萬m3，如表4 所示。

表4 水田用水分配表

表5 灌區現狀供水量 萬m3

依據凌海灌區自2008 年以來實施的幾次大的灌區節水改造項目和灌溉試驗資料成果，選擇歷年水稻綜合凈灌溉定額。

2.3 可供水量

大凌河灌溉系統的水田用水由白石水庫配合大復錦區間來水供給，根據白石以下干流調節計算成果，2020 年實際供水量為13735 萬m3；小凌河灌溉系統的水田用水來自小凌河過境的河道徑流和錦州市政排水，2020 年農灌期渠道引用的水量為4731 萬m3。灌區地表水總供水量為18466 萬m3。

2.4 灌溉水利用系數

根據《灌溉與排水工程設計規范》中有關規定，凌海灌區種植作物全部為水稻，且水資源較為緊缺，灌溉設計保證率采用75%。

依據遼寧省地方標準《行業用水定額》，凌海市位于遼西低山丘陵區，水稻基本用水定額6315m3/hm2，由于凌海灌區位于凌海市南部鹽堿地區，雖然經過多年的水稻種植，鹽堿程度降低，鹽堿程度仍處于輕度。據調查，每年用于洗鹽水量仍在1500m3/hm2，水稻基本用水定額提高到7815m3/hm2。根據工程類型、取水方式、灌區規模、附加水等影響因素的調節系數計算，灌溉用水定額為9960m3/hm2。凌海灌區通過近些年的節水改造，全灌區灌溉水利用系數已由過去的0.565提高到目前的0.664，水田毛灌溉定額15000m3/hm2。

2.5 農業旱情評估結果

通過計算灌溉期大凌河、小凌河2 個子灌區降雨偏少20%年份缺水率，科學評估農業旱情及其等級，如表6 所示。

表6 缺水率及旱情等級

結果顯示，大凌河灌區發生特大、嚴重、中度、輕度干旱的年份依次為3 年、2 年、1 年、2 年，發生農業干旱的共有8 年；小凌河灌區發生特大、嚴重、中度、輕度干旱的年份依次為1 年、2 年、2 年、2 年，發生農業干旱的共有7 年[10]。通過比較灌區紀錄干旱資料與農業旱情評估結果發現，總體上旱情評估結果能夠反映當年的實際情況。文章計算評估農業旱情時段較長，考慮到灌區工程供水能力有限、灌區來水和降水時空分布不均衡的實際情況，雖然個別年份灌溉期不缺水，但階段性氣象嚴重干旱、降雨明顯偏少致使受旱成災，在抗旱實際應用時應更加細分區和時段，以保證評估結果的可參考和指導作用[11-14]。

3 結 論

灌區防旱抗旱工作的開展離不開農業旱情的評估，通過全面分析影響農業旱情的主要因素提出缺水率和降雨距平百分率評估方法，并評估灌區灌溉期旱情，結果顯示評估結果總體符合灌區實際情況。在農業抗旱過程中，對灌區前期旱情利用該方法進行評估時，還可利用預測報技術準確預測旱情的發展趨勢，為抗旱水源優化調度和農業抗旱措施的選擇提供參考依據。考慮到農業旱情的復雜特征，應盡可能通過科學試驗以及實際調查來確定需水定額、灌溉水利用系數等數據。