劉印良，孫雪峰

（河北省水利技術(shù)試驗推廣中心，河北 石家莊　050061）

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灌溉水有效利用系數(shù)的計算與評價

劉印良，孫雪峰

（河北省水利技術(shù)試驗推廣中心，河北 石家莊050061）

摘 要：分析評價了灌溉水有效利用系數(shù)的3種主要計算方法，明確了3種計算方法的先決條件，并結(jié)合最嚴(yán)格水資源管理制度的考核要求，分析了3種方法在實踐中的適用范圍，提出面積加權(quán)法適用于考核指標(biāo)的計算、首尾法適用于實際測算和典型代表地塊的計算、傳統(tǒng)方法適用于精度較高的實驗研究，為把灌溉水有效利用系數(shù)的研究成果正確地應(yīng)用于生產(chǎn)提供了技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：灌溉水有效利用系數(shù)；首尾法；面積加權(quán)法；最嚴(yán)格水資源管理制度；考核指標(biāo)

1　灌溉水有效利用系數(shù)的概念和組成

1.1概念

灌溉水有效利用系數(shù)，在實行最嚴(yán)格水資源管理制度之前并不統(tǒng)一，有的叫水利用系數(shù)、有的叫灌溉水利用系數(shù)，但是概念的內(nèi)涵是一樣的，即灌入田間可被作物利用的水量與灌溉系統(tǒng)取用的灌溉總水量的比值［1］。從空間上看，就是把可利用的水源供水量輸送到需要灌溉的作物種植區(qū)域；從時間上看，包括每次灌溉的灌溉水有效利用系數(shù)、整個生育期的灌溉水有效利用系數(shù)、整個年度的灌溉水有效利用系數(shù)。

1.2組成

農(nóng)田灌溉水從水源地取水口取出到田間被作物吸收利用，需要經(jīng)過2個必然的過程：①經(jīng)過渠道、管道等輸水工程輸送到田間；②田間的作物利用灌溉水進(jìn)行生產(chǎn)。其對應(yīng)的就有輸水過程中的水有效利用系數(shù)和進(jìn)入田間的水有效利用系數(shù)。

輸水過程中水有效利用系數(shù)包括干渠、支渠、斗渠等水有效利用系數(shù)，田間水利用系數(shù)包括計劃濕潤層、土壤含水量、均勻度、漏失率、水的有效利用系數(shù)等。

2　灌溉水有效利用系數(shù)的計算方法

2.1傳統(tǒng)方法

灌溉水有效利用系數(shù)原本是一個技術(shù)層面的概念，用于學(xué)術(shù)交流和試驗研究，研究內(nèi)容是測定特定條件下灌溉（1次）的水有效利用系數(shù)。其特定的條件是：①特定的地塊；②明確的水源；③具體的作物；④灌水方式；⑤土壤條件。計算方法是按照水流的方向分段計算，包括干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠和田間水的有效利用系數(shù)，各系數(shù)相乘即得灌溉水有效利用系數(shù)。

其計算公式為：

式中：η為農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)；η干為干渠輸水有效利用系數(shù)；η支為支渠輸水有效利用系數(shù)；η斗為斗渠輸水有效利用系數(shù)；η農(nóng)為農(nóng)渠（機(jī)井）輸水有效利用系數(shù)；η田為田間水有效利用系數(shù)。

準(zhǔn)確測定一次灌溉水利用系數(shù)是一個實踐性很強(qiáng)的工作，需要測定各不同輸水?dāng)嗝媸寄┓€(wěn)定的水量或流量，特別是田間作物灌溉水有效利用量的測定是一個復(fù)雜的過程，需要在特定條件下測量灌溉前后代表地塊的土壤含水量。測定土壤含水量的稱重法，既需要專業(yè)技術(shù)人員，又要求及時實測和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。因此，實踐中不經(jīng)常對灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行專門測定，而是借用灌溉制度和作物需水量試驗資料進(jìn)行計算。

2.2首尾法

隨著形勢的發(fā)展，水資源管理越來越細(xì)，最嚴(yán)格水資源管理制度把行政區(qū)域的灌溉水有效利用系數(shù)納入考核范圍，因此灌溉水有效利用系數(shù)的測定變得很重要。但用傳統(tǒng)的方法無法完成沒有特定條件的區(qū)域灌溉水有效利用系數(shù)的測定工作。為了簡化，水利部灌排中心提出首尾法計算灌溉水有效利用系數(shù)，即計量區(qū)域內(nèi)灌溉時所有需要測量的取水口的水量（即首值），再利用田間取土稱重法計算能夠被作物利用的水量（即尾值），尾值比首值就是準(zhǔn)確的灌溉水有效利用系數(shù)，如果有多個首值和尾值，分別相加后再計算。

當(dāng)然首尾法的尾值與首值也不是對每個取水口和田間進(jìn)行測量的精確值，而是選定區(qū)域內(nèi)不同規(guī)模的各類灌溉形式作為代表性地塊（樣點(diǎn)），有條件地進(jìn)行實際測量，沒有條件的用需水量資料或定額［2］進(jìn)行估算或者統(tǒng)計，計算出不同規(guī)模的平均灌溉水有效利用系數(shù)；再用統(tǒng)計或者推算的區(qū)域內(nèi)不同灌溉規(guī)模的毛用水量即首值與對應(yīng)的平均灌溉水有效利用系數(shù)計算整個區(qū)域的灌溉水有效利用系數(shù)。目前，國家考核各省的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)就是首尾法。

其計算公式為：

式中：η為農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)；m為區(qū)域內(nèi)灌溉地塊所有被作物利用水量之和（m3）；W為區(qū)域內(nèi)所有灌溉取水口水量之和（m3）；i，j為按一定的標(biāo)準(zhǔn)對灌溉的分類，按水源類型分i個地上水和j個地下水灌區(qū)。

2.3面積加權(quán)法

河北省作為實行最嚴(yán)格水資源管理制度的試點(diǎn)省份，先行先試。在利用首尾法對農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)計算和分解過程中，由于河北省“樣點(diǎn)”少、灌溉計量設(shè)施不足，導(dǎo)致利用首尾法的數(shù)據(jù)難以取得，無法滿足考核數(shù)據(jù)易得到、易考核的要求。為了更好地實施最嚴(yán)格水資源管理制度，結(jié)合實際，探索了一種用各種灌溉面積及相應(yīng)的規(guī)范中最低的水有效利用系數(shù)加權(quán)平均的方法，經(jīng)過應(yīng)用，效果良好。

該方法以《大型灌區(qū)技術(shù)改造規(guī)程》［3］和《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》［4］中各種節(jié)水灌溉方式的水有效利用系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，以《河北水利統(tǒng)計年鑒》［5］總的各類灌溉面積為權(quán)重，加權(quán)計算區(qū)域的灌溉水有效利用系數(shù)。數(shù)據(jù)可得性強(qiáng)，計算方法簡單。

其計算公式為：

式中：η為農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)；m為區(qū)域內(nèi)分水源分節(jié)水灌溉形式的灌溉面積（萬畝）；i，j為按一定標(biāo)準(zhǔn)對灌溉的分類，可以是按水源類型分i個地上水和j個地下水灌區(qū)，也可以是按節(jié)水程度分為i個節(jié)水灌溉和j個非節(jié)水灌溉灌區(qū)。

《計算區(qū)域農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的新方法》［6］中，利用2005、2010年的《河北省水利統(tǒng)計年鑒》［5］的數(shù)據(jù)計算了全省及各市區(qū)域農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，結(jié)果見表1。

表1　利用加權(quán)法計算的區(qū)域農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)［6］

2013年河北省最嚴(yán)格水資源管理制度考核用面積加權(quán)法計算灌溉水有效利用系數(shù)，避免了在實行最嚴(yán)格水資源管理制度工作中最難的計量問題。

3　灌溉水有效利用系數(shù)計算方法的評價

通過實踐應(yīng)用，目前的3種計算方法并不矛盾，而是從不同的角度、層次、范圍來反映灌溉水的利用效率情況。

3.1傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)方法是計算區(qū)域灌溉水有效利用系數(shù)的基礎(chǔ)，最能準(zhǔn)確反映測定特定條件下灌溉水有效利用系數(shù)?？臻g上反映的是一個樣點(diǎn)的真實情況，代表的層次是實驗研究，在時間上可以是一次或多次觀測，一般是通過設(shè)立固定觀測點(diǎn)來完成的，但是需要耗費(fèi)大量的人力物力。

3.2首尾法

首尾法是以傳統(tǒng)方法為基礎(chǔ)，建立大量的不同灌溉規(guī)模的樣點(diǎn)灌區(qū)，取得樣點(diǎn)當(dāng)年實際或者測算的水有效利用系數(shù)，再求出不同灌溉規(guī)模灌區(qū)的平均水有效利用系數(shù)，再以不同規(guī)模灌區(qū)的毛灌溉水量為權(quán)重計算全區(qū)域的平均灌溉水利用系數(shù)?？臻g上反映的是點(diǎn)面結(jié)合的區(qū)域灌溉水有效利用系數(shù)，是一個平均值，代表的是當(dāng)年灌溉用水管理水平。時間上是以年為周期，這個方法計算的灌溉水有效利用系數(shù)受降雨年份的影響比較大，因為降雨量直接影響著灌溉量，即影響著不同規(guī)模灌區(qū)的毛灌溉水量（權(quán)重），所以用首尾法計算的灌溉水有效利用系數(shù)是波動的，年際間沒有可比性。在具備長期資料和降雨年份修正系數(shù)時才有可比性。

3.3面積加權(quán)法

面積加權(quán)法是以區(qū)域內(nèi)各類灌溉形式的面積為權(quán)重，以國家規(guī)范中規(guī)定的相應(yīng)灌溉水有效利用系數(shù)（下限值，亦是傳統(tǒng)法測得，但有權(quán)威性）為基礎(chǔ)，加權(quán)平均得到全區(qū)域的灌溉水有效利用系數(shù)。空間反映的是區(qū)域內(nèi)灌溉面積已經(jīng)具有的用水水平（累計），代表的是區(qū)域內(nèi)節(jié)水能力和灌溉水的利用能力。利用面積加權(quán)法計算的灌溉水有效利用系數(shù)不受降雨年份的影響，與節(jié)水灌溉面積的發(fā)展程度緊密結(jié)合，可以隨著高級別節(jié)水技術(shù)灌溉面積的增加而增加，適合于作為考核指標(biāo)。

綜上所述，面積加權(quán)法計算的灌溉水有效利用系數(shù)是反映區(qū)域內(nèi)灌溉水有效利用能力的指標(biāo)，也是灌溉節(jié)水能力的一種體現(xiàn)，屬于發(fā)展型指標(biāo)。首尾法計算的灌溉水有效利用系數(shù)屬于管理型指標(biāo)，反映當(dāng)年灌溉管理的實際水平，高于面積加權(quán)法的值時說明管理水平高，反之則說明管理水平低于規(guī)范要求，需要改進(jìn)。兩者結(jié)合使用，可以全面地反映一個區(qū)域節(jié)水灌溉工程建設(shè)的發(fā)展程度和灌溉管理的實際水平，能夠滿足最嚴(yán)格水資源管理制度的考核需要。

參考文獻(xiàn)

［1］水利部.全國灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析技術(shù)指南［R］.北京：水利部，2009.

［2］DB13/T1161-2009，河北省用水定額［S］.

［3］SL418-2008，大型灌區(qū)技術(shù)改造規(guī)程［S］.

［4］GB/T 50363-2006，節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］河北省水利廳.河北水利統(tǒng)計年鑒［Z］.石家莊：河北省水利廳，2005-2010.

［6］孫雪峰，楊志娟.計算區(qū)域農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的新方法［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2012（S）：109-110.

中圖分類號：TV93；S274.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-7328（2016）01-0042-03

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.01.015

收稿日期：2015—11—12

作者簡介：劉印良（1963—），男，教授級高級工程師，主要從事節(jié)水灌溉管理工作。