王奕童，郭宗樓

(浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，杭州 310056)

2011年中共中央國務(wù)院《關(guān)于加快水利改革發(fā)展決定》明確提出：實行最嚴格的水資源管理制度，要建立用水總量控制制度，相應(yīng)地劃定用水總量紅線，到2020年，全國年總用水量控制在6 700億m3以內(nèi)。2013年1月國務(wù)院辦公廳發(fā)布《實行最嚴格水資源管理制度考核辦法》，2014年3月水利部制定并頒布《用水總量統(tǒng)計方案(試行)》，標志著最嚴格水資源管理制度正式在全國范圍正式實施。而農(nóng)業(yè)是我國第一用水大戶，全國農(nóng)業(yè)用水量約占總用水量的70%，農(nóng)業(yè)用水量的90%以上用于灌溉，因此準確核定灌區(qū)(尤其是南方多水源型灌區(qū))灌溉用水量對于建立健全最嚴格水資源管理制度、完善用水總量統(tǒng)計工作具有重要作用。

1 灌區(qū)灌溉用水量的定義與特性分析

灌區(qū)是指由可靠水源與引、輸、配水渠道系統(tǒng)和相應(yīng)排水溝道系統(tǒng)組成的，具有一定灌溉面積的區(qū)域總稱，灌區(qū)是人類經(jīng)濟活動的產(chǎn)物，隨社會經(jīng)濟的發(fā)展變化而發(fā)展變化。灌溉用水量是指需從水源引入的灌溉水量，包括作物正常生長所需灌溉的水量、渠系輸水損失水量和田間灌水損失水量。因此，灌區(qū)灌溉用水量是指一定時段內(nèi)由各類水源通過引、輸、配水渠道系統(tǒng)引入灌溉田間包括各類損失在內(nèi)的灌溉水量，統(tǒng)計時段一般包括旬、月、季度或年等，按照國務(wù)院關(guān)于最嚴格水資源管理制度考核的要求，統(tǒng)計時段宜為年度。

根據(jù)以上界定，從影響灌區(qū)灌溉用水量影響因素分析，灌區(qū)灌溉用水量具有如下特性：

(1)動態(tài)性。灌區(qū)是人類經(jīng)經(jīng)濟活動產(chǎn)物，隨著人類經(jīng)濟活動的拓展延伸灌區(qū)范圍不斷發(fā)展變化，因種植結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及社會需求等影響灌區(qū)取用水結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展變化，所有這些導(dǎo)致灌區(qū)灌溉用水量的動態(tài)變化性。

(2)隨機性。因降水和蒸發(fā)等自然因素的影響作物田間需水具有隨機性和不確定性，因不同水源水量和灌溉優(yōu)先順序的影響，導(dǎo)致灌區(qū)引、輸、配水損失具有隨機性。

(3)循環(huán)性。灌區(qū)水資源系統(tǒng)包括自然水循環(huán)和社會水循環(huán)兩個方面，受水源工程布局和引、輸、配水渠道布局的影響，灌區(qū)水資源系統(tǒng)呈現(xiàn)為循環(huán)性和水資源重復(fù)利用(結(jié)構(gòu)簡單灌區(qū)除外)。

因此，灌區(qū)灌溉用水量分析必須系統(tǒng)分析、全面解決上述問題才能滿足建立健全農(nóng)業(yè)用水總量控制和管理要求。

2 南方多水源型灌區(qū)基本情況和運行管理特點

本文以浙江省為例，分析南方多水源型灌區(qū)基本情況和運行管理特點，根據(jù)浙江省水利普查成果，分析其特點如下。

(1)水源數(shù)量眾多。全省大中型灌區(qū)有大、中小型水庫525座，山塘61 684座，泵站16 655座，堰壩1 786座，全省不同規(guī)模灌區(qū)水源工程數(shù)量統(tǒng)計表見表1；平均每個大型、重點中型和一般中型灌區(qū)分別有水源工程1 779.6、694.9和216.6個，全省不同規(guī)模灌區(qū)平均水源工程數(shù)量分析表見表2。

表1 浙江省不同規(guī)模灌區(qū)水源工程數(shù)量統(tǒng)計表Tab.1 Water sources in irrigation districts of Zhejiang Province

表2 浙江省不同規(guī)模灌區(qū)平均水源工程數(shù)量分析表 座

(2)灌區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。眾多水源工程星羅棋布于灌區(qū)內(nèi)，通過天然河道或引水、輸水和配水渠道工程實現(xiàn)水資源的互聯(lián)互通、相互調(diào)劑。灌區(qū)內(nèi)地表水與地下水、地表徑流與過境水量、天然徑流與灌溉回歸水等之間分別在時間尺度和空間尺度上互相補充、互為條件，實現(xiàn)灌區(qū)水資源的合理有序利用。

(3)灌區(qū)管理主體多元化。大中型灌區(qū)大多有專門管理機構(gòu)，部分由鄉(xiāng)鎮(zhèn)或水利局代管，存在著“水利部門派駐機構(gòu)+用水戶(協(xié)會)”、“灌區(qū)管理機構(gòu)+用水戶(協(xié)會)”、“受益鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村管理模式”、“用水戶(協(xié)會)”等多種管理模式。水源工程方面，大中型水庫，都有專門管理機構(gòu)，負責(zé)灌區(qū)主要水源、引水及灌區(qū)引調(diào)水管理、灌區(qū)水費征收及骨干渠道的維修養(yǎng)護；小(一)型水庫一般有專門管理單位，小(二)型水庫多由鄉(xiāng)鎮(zhèn)或村集體進行管理。山塘、泵站、堰壩一般由村集體、用水者協(xié)會或者水利會進行管理。

(4)灌區(qū)運行管理具有復(fù)雜性。首先，從運行規(guī)則方面，灌溉水源優(yōu)先水順序為河道水-山塘水-小型水庫水-大中型水庫，對于不同蓄水工程，宜根據(jù)其調(diào)蓄能力合理調(diào)整其實際蓄水量；其次，由于水源工程分屬不同的管理主體，其實際調(diào)度運行上存在差異性；第三，由于降水、蒸發(fā)等隨機性因素的影響，不同年份、不同水源工程實際灌溉管理差異明顯。

3 該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

圍繞南方多水源型灌區(qū)特點，前人開展了大量的研究工作。2005年，茆智[1]提出灌區(qū)節(jié)水潛力分析應(yīng)考慮尺度效應(yīng)，同年張新、崔遠來[2]等以水量平衡原理為基礎(chǔ)運用系統(tǒng)動力學(xué)方法并以Vensim軟件包為工具，建立了稻田田間尺度水平衡轉(zhuǎn)化過程的模擬模型。2005年S.Mohana[3]等建立了多級回歸樹模型用于灌溉回歸水估計，將有效降雨量、徑流、耗水量和深層滲漏損失等設(shè)定為模型參數(shù)，回歸水為目標函數(shù)，該模型在印度Periyar-Vaigai灌溉系統(tǒng)得到成功應(yīng)用。2005年劉路廣、崔遠來[4]等為評價灌區(qū)用水效率及用水效益，構(gòu)建了考慮回歸水重復(fù)利用的灌區(qū)用水效率及效益指標，利用地表水-地下水耦合模型、SWAP模型和線性模型對柳園口灌區(qū)的水量和作物產(chǎn)量進行了分布式模擬，取得較好效果。2011年9月劉路廣、崔遠來[5]等綜合考慮取水、耗水和回歸水3個方面，提出了農(nóng)業(yè)理論節(jié)水潛力的概念，并利用水量平衡原理對相應(yīng)計算方法進行了推導(dǎo)。同時根據(jù)不同的節(jié)水措施，提出了農(nóng)業(yè)耗水理論節(jié)水潛力、農(nóng)業(yè)回歸水理論節(jié)水潛力和農(nóng)業(yè)取水理論節(jié)水潛力的概念及計算方法。2015年1月邵東國、何思聰[6]等分析了中等尺度區(qū)域灌溉回歸水重復(fù)利用過程，首次提出了農(nóng)業(yè)用水效率考核新指標“千公頃灌溉取水量”概念，給出了相應(yīng)的計算依據(jù)、方法及適用條件。2015年A K Gosain[7]等用SWAT模型對Palleru河流域的灌溉回歸水進行評估。2015年Ali Tavakoli[8]等建立了非線性兩階段隨機規(guī)劃分析模擬灌溉回歸水對河流水質(zhì)的影響。

分析前人的研究成果可以看出，對灌區(qū)灌溉用水量研究主要圍繞節(jié)水潛力的尺度效應(yīng)、灌溉回歸水分析模擬、農(nóng)業(yè)用水效率等內(nèi)容來展開，這些工作對于南方多水源型灌區(qū)灌溉用水量科學(xué)核定具有參考價值，但沒有解決其灌溉用水量統(tǒng)計計算問題，尚有諸多問題值得研究。

4 展 望

(1)灌區(qū)灌溉用水量計量監(jiān)測與統(tǒng)計方法研究?；谀戏酱笾行凸鄥^(qū)存在的水源多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管理主體多元化等特點，研究提出可操作、能落實的灌溉用水量統(tǒng)計方法，對于落實最嚴格水資源管理制度具有重要意義。

(2)灌區(qū)水循環(huán)規(guī)律研究。灌區(qū)水循環(huán)包括自然水循環(huán)和社會水循環(huán)兩個方面，受水源工程布局和引、輸、配水渠道布局的影響，存在多重循環(huán)利用問題，因此，建立結(jié)構(gòu)合理、仿真性強的灌區(qū)水循環(huán)規(guī)律模型具有廣闊應(yīng)用前景。

(3)灌區(qū)灌溉用水量尺度效應(yīng)研究。研究灌區(qū)灌溉用水量尺度效應(yīng)，采用模型化方法，分析灌溉回歸水、灌區(qū)內(nèi)水資源循環(huán)重復(fù)利用率與水源工程供水量、水文年型、灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)等的相互關(guān)系，在國內(nèi)外得到了普遍認可。

(4)灌區(qū)灌溉用水量統(tǒng)計的規(guī)范化、標準化研究?！笆濉逼陂g，我國已經(jīng)建立起了覆蓋省、設(shè)區(qū)市和縣(市、區(qū))的用水總量指標體系和考核評估體系。在實際考核評估過程中，迫切需要建立健全不僅符合南方大中型灌區(qū)特點，而且可操作能落實的灌區(qū)灌溉用水量統(tǒng)計計算的規(guī)范標準。

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[1] 茆 智.節(jié)水潛力分析要考慮尺度效應(yīng)[J].中國水利，2005,(15):14-15.

[2] 張 新，崔遠來，董 斌.回歸水模擬的系統(tǒng)動力學(xué)模型[J].灌溉排水學(xué)報，2005,(1):57-62.

[3] Mohan S, Vijayalakshmi D P. Prediction of irrigation return flows through a hierarchical modeling approach[J]. Agricultural Water Management, 2009,96(2):233-246.

[4] 劉路廣，崔遠來，吳 瑕.考慮回歸水重復(fù)利用的灌區(qū)用水評價指標[J].水科學(xué)進展，2013,(4):522-528.

[5] 劉路廣，崔遠來，王建鵬.基于水量平衡的農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力計算新方法[J].水科學(xué)進展，2011,(5):696-702.

[6] 邵東國，何思聰，李浩鑫.區(qū)域尺度灌溉用水效率考核指標及計算方法[J].灌溉排水學(xué)報，2015,(1):9-12.

[7] Gosain A K, Rao S, Srinivasan R, et al. Return-flow assessment for irrigation command in the Palleru river basin using SWAT model[J]. Hydrological Processes, 2005,19(3):673-682.

[8] Tavakoli Ali, Nikoo M R, Kerachian R, et al. River water quality management considering agricultural return flows: application of a nonlinear two-stage stochastic fuzzy programming[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2015,187(4).