朝陽市農(nóng)田水利工程灌溉用水效率分析

閆洪利

(遼寧德鴻建設工程有限公司,遼寧 朝陽 122000)

1 研究區(qū)概況

朝陽市地處E118°50′～121°17′、N40°25′～42°22′之間,總面積19736km2,境內(nèi)河流眾多,主要有老哈河、青龍河、大凌河和小凌河,集水面積19777km2,地表徑流量13.22億m3。全市耕地476739.75hm2,現(xiàn)有灌區(qū)15549處,設計和有效灌溉面積210460.11hm2、205853.44hm2。其中,中型灌區(qū)13處,設計和有效灌溉面積17746.68hm2、14386.67hm2;小型灌區(qū)29處,設計和有效灌溉面積7506.67hm2、6260.00hm2;純井灌區(qū)15506處,其中土質(zhì)渠道、防滲渠道和低壓管道輸水地面灌分別為1233.33hm2、1813.33hm2、60693.36hm2,噴灌和滴灌53.33hm2、121433.39hm2,有效灌溉面積185213.43hm2。

2022年全市農(nóng)田實際、節(jié)水和有效灌溉為123313.40hm2、193840.10hm2、205853.44hm2實際灌溉所占比例58.60%,總灌溉用水量19796.95萬m3。

2 測算方法

2.1 樣點灌區(qū)選擇

對于灌溉類型不同、主要土壤及作物類型相同選擇的樣點灌區(qū)≥2個,且均勻分布在省級范圍內(nèi),選擇的作物應為對應灌溉方式的主要類型。針對純井灌區(qū),某類灌區(qū)的有效灌溉面積占該市級區(qū)域30%及以上時應按要求的2倍選取該類樣點灌區(qū)數(shù)量。參照該原則研究共選擇31個樣點灌區(qū),其中中型、小型和純井灌區(qū)分別為3處、4處、24處。

文章充分考慮灌溉方法、耕作模式、田面平整度以及作物類型等因素選擇典型田塊,如中型、小型、純井灌區(qū)每種作物至少選擇3個、2個和2個典型田塊,研究選擇中型、小型、純井灌區(qū)典型田塊18個、12個、48個,共計78個,,測算時段2022年全年。

2.2 實測內(nèi)容

根據(jù)朝陽市灌區(qū)實際情況,從灌溉工程設施完好率和用水情況、數(shù)量、類型、有效灌溉面積等方面,研究選取中型、小型、純井類型的樣點灌區(qū)進行測算分析,統(tǒng)計整理樣點灌區(qū)有關數(shù)據(jù),以此反映朝陽市灌溉用水總體情況,測算流程如圖1所示。

圖1 灌溉用水效率測算流程

依據(jù)測算目標選擇毛和凈灌溉用水量作為實測參數(shù),其中前者的測算內(nèi)容包括取水日期與時長、單次引水和總引水量,后者的測算內(nèi)容有土壤含水率及容重、預計濕潤層深等參數(shù)[1-3]。

2.3 測算方法

通過直接量測法和觀測分析法獲取樣點灌區(qū)及典型田塊的年凈灌溉用水量,最后參照“首尾測算分析法”和已獲取的年毛灌溉用水量計算灌溉用水效率η:

(1)

式中:W凈、W毛為凈和毛灌溉用水量,m3。

2.4 樣點灌區(qū)測算方法

1)中型灌區(qū)。以樣點灌區(qū)測算數(shù)據(jù)為基礎,通過算數(shù)和加權平均法分別確定1～5萬畝、5～15萬畝及中型灌區(qū)的灌溉用水效率,其計算式為:

(2)

式中:Wa1～5、η1～5為1～5萬畝中型灌區(qū)的年毛灌溉用水量(萬m3)及其灌溉用水效率;Wa5～15、η5～15代表5～15萬畝中型灌區(qū)的年毛灌溉用水量,萬m3及灌溉用水效率。

2)小型灌區(qū)。朝陽市小型灌區(qū)灌溉用水效率ηw小型選用算數(shù)平均法進行計算,其表達式為:

(3)

式中:n、η小i為小型樣點灌區(qū)的數(shù)量和i的灌溉用水效率。

3)純井灌區(qū)。充分考慮朝陽市純井灌區(qū)數(shù)量眾多、分布范圍廣泛的特點,研究選取滴管、管灌、防滲渠和土渠4種代表性的灌溉類型,采用算數(shù)及加權平均法確定這4種灌溉類型和全市純井灌區(qū)的灌溉用水效率,其表達式為:

(4)

式中:η微、η管、η渠、η土和Wa微、Wa管、Wa渠、Wa土為滴灌、管灌、防滲渠、土渠灌區(qū)的灌溉用水效率及其相應的年毛灌溉用水量,萬m3。

4)全市灌溉用水效率。根據(jù)不同類型和規(guī)模灌區(qū)的年毛灌溉用水量及其灌溉用水效率,采用下式計算全市灌溉用水效率ηw市,即:

(5)

式中:η純井、η小型、η中型和Wa純井、Wa小型、Wa中型為相應類型灌區(qū)灌溉用水效率及其相應的年毛灌溉用水量,萬m3,計算結果如表1所示。

表1 2022年朝陽市樣點灌區(qū)灌溉用水效率

3 結果與分析

3.1 測算結果

2022年朝陽市降水量435.7mm,比多年平均值少9.8%,屬偏干旱年,經(jīng)計算朝陽市2022年灌溉用水效率0.7735,其中純井、小型和中型灌區(qū)系數(shù)分別為0.7825、0.7148、0.5582,具體見表2。

表2 朝陽市2022年灌溉用水效率測算值

3.2 合理性分析

結果表明,朝陽市2022年灌溉用水效率0.7735,相較于2020年的0.7518提高了0.0217,歸納總結該區(qū)域灌溉用水效率明顯增大的原因如下:①針對中型灌區(qū)朝陽市相關部門持續(xù)加大節(jié)水改造力度,通過更換或防滲處理原有嚴重滲漏、老化渠道,使得渠系輸水損失率明顯降低,用水效率顯著增大;②滴管、管灌等高效節(jié)水灌溉逐漸被廣泛應用于井灌區(qū),特別是“十三五”以來朝陽市節(jié)水灌溉工程得到突飛猛進的發(fā)展,每年建設完成節(jié)水灌溉農(nóng)田3.33萬hm2,有效利用系數(shù)大大提高;③朝陽市不斷加強農(nóng)田水利建設力度,嚴格按照各類管理辦法實施農(nóng)田水利建設工作,農(nóng)田水利設施的長效穩(wěn)定運行實現(xiàn)了灌溉用水效率的不斷提起[4-6]。④逐漸完善建后管護體系,農(nóng)田水利建設完成后建立了工程運行管護方案和機制,管理主體能夠及時巡查看護轄區(qū)內(nèi)的農(nóng)田水利設施,全面了解實際運行情況,通過及時上報維修保證了工程的長效運行和灌溉用水效率的穩(wěn)步提升[8-9]。

4 結 論

研究以朝陽市為例,通過“首尾測算分析法”計算了2022年當?shù)?1個樣點灌區(qū)78個典型地塊的灌溉用水效率,相關數(shù)據(jù)由直接量測法獲取,可以保證測算結果的科學與合理性。結果表明,朝陽市2022年農(nóng)田灌溉用水效率0.7735,其中純井、小型和中型灌區(qū)系數(shù)分別為0.7825、0.7148、0.5582,相較于2020年的0.7518提高了0.0217,這主要與當?shù)爻掷m(xù)加大節(jié)水改造力度,加快推進滴管、管灌等節(jié)水灌溉的推廣應用,不斷加強農(nóng)田水利建設力度以及逐漸完善建后管護體系等有關,大大降低了渠系輸水滲漏損失,實現(xiàn)了灌區(qū)農(nóng)田水利的長效運行和用水效率的穩(wěn)步提升[10-15]。