趙世敏

（天津市水利科學(xué)研究院，天津 300061）

天津市灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)定方法及評(píng)價(jià)

趙世敏

（天津市水利科學(xué)研究院，天津 300061）

利用灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算法，即首尾分析法，于天津市灌區(qū)中，分析了該技術(shù)的特點(diǎn)，并基于首尾測(cè)定法和傳統(tǒng)方法的特點(diǎn)，對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域提出了采用方法建議。

灌溉水有效利用系數(shù)，首尾分析法；特點(diǎn)；應(yīng)用

灌溉水有效利用系數(shù)是指灌入田間能被作物利用的水量與水源地灌溉取水總量的比，是反映渠系輸水和田間用水狀況，度量從水源取水到田間作物吸收利用過(guò)程中灌溉水利用程度的一個(gè)重要指標(biāo)，能全面反映灌區(qū)灌溉工程建設(shè)成就、管理水平、灌溉技術(shù)水平。

首尾測(cè)算分析法的“首”是指被測(cè)灌區(qū)從水源引入（取用）的地方，“尾”是指被測(cè)灌區(qū)的田間。“首”是毛用水量，“尾”是凈用水量。其測(cè)定方法是測(cè)定“首”部水源引入（取用）的毛灌溉用水總量，直接測(cè)定或通過(guò)分析測(cè)算得到典型田塊實(shí)際凈灌溉用水量推算“尾”部?jī)艄喔扔盟俊?/p>

1 樣點(diǎn)灌區(qū)及典型田塊的選擇

1.1 樣點(diǎn)灌區(qū)的篩選

1.1.1 選擇重點(diǎn)

在樣點(diǎn)選擇時(shí)，其灌區(qū)數(shù)據(jù)采集和分析準(zhǔn)確程度對(duì)全市影響較大，為保證全市的精度，首先重視中型灌區(qū)樣點(diǎn)的選擇。

（1）全市灌區(qū)8701處，總灌溉面積31.2萬(wàn)hm2。其中：地表水（含混灌）灌區(qū)630處，灌溉面積26萬(wàn)hm2，占灌區(qū)總灌溉面積的83.4%；純井灌區(qū)8071處（均為單眼井），灌溉面積5.2萬(wàn)hm2，占灌區(qū)總灌溉面積的16.6%。灌區(qū)以地表水（含混灌）灌區(qū)為主。

（2）全市630處地表水（含混灌）灌區(qū)中，667hm2以上灌區(qū)80處，總灌溉面積19.1萬(wàn)hm2，占地表水（含混灌）灌區(qū)灌溉面積的73.6%；667hm2以下灌區(qū)550處，總灌溉面積6.9萬(wàn)hm2，占26.4%。則以667hm2以上灌區(qū)為主。

（3）全市667hm2以上80個(gè)灌區(qū)中，大型灌區(qū)1個(gè)，灌溉面積2.8萬(wàn)hm2，占該類(lèi)型的14.5%；中型灌區(qū)（667hm2~2萬(wàn)hm2）灌溉面積16.3萬(wàn)hm2，占85.5%。以中型灌區(qū)為主。

在667hm2以上80個(gè)灌區(qū)中，全市10個(gè)行政區(qū)劃中6個(gè)區(qū)縣有這樣的灌區(qū)，其中薊縣4處、寶坻6處、武清20處、寧河20處、靜海18處、濱海新區(qū)12處。6個(gè)灌區(qū)除薊縣外，其他5個(gè)均為這一類(lèi)型重點(diǎn)區(qū)。

1.1.2 選擇必要條件

樣點(diǎn)灌區(qū)確定需要同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)必要條件：①不同規(guī)模的樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量不少于全市相應(yīng)規(guī)模灌區(qū)總數(shù)的5%；②各種規(guī)模樣點(diǎn)灌區(qū)有效灌溉面積不少于全市相應(yīng)規(guī)模灌區(qū)有效灌溉面積的10%。

在同時(shí)滿(mǎn)足上述兩個(gè)條件前提下，兼顧天津市北部薊縣、寶坻區(qū)，到中部的武清區(qū)，南部的靜?？h，東部寧河縣及環(huán)城四區(qū)不同灌區(qū)區(qū)域，考慮主要旱田作物、雜糧作物和水稻作物類(lèi)型，黏土、壤土、沙壤土等土壤類(lèi)型，進(jìn)行均勻選取，綜合后能代表全市該類(lèi)型灌區(qū)的平均情況。

1.1.3 選擇結(jié)果

全市樣點(diǎn)灌區(qū)37個(gè)，其中：大型灌區(qū)1個(gè)，中型灌區(qū)11個(gè)，小型灌區(qū)10個(gè)，純井灌區(qū)15個(gè)。在純井灌區(qū)中，土質(zhì)渠道輸水地面灌、防滲渠道輸水地面灌、低壓管道輸水地面灌、噴灌、微灌5種灌溉形式各3個(gè)樣點(diǎn)。

1.1.3.1 大型灌區(qū)

天津市大型灌區(qū)只有里自沽灌區(qū)1處，這樣，里自沽灌區(qū)即為全市大型灌區(qū)的樣點(diǎn)灌區(qū)。

1.1.3.2 中型灌區(qū)

中型灌區(qū)按照有效灌溉面積（A中型）大小分為3個(gè)檔，即667hm2≤A中型1＜3333hm2、3333hm2≤A中型2＜1萬(wàn)hm2、1萬(wàn)hm2≤A中型3＜2萬(wàn)hm2，每個(gè)檔的樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量不少于市級(jí)區(qū)域相應(yīng)檔灌區(qū)總數(shù)的5%，各檔樣點(diǎn)灌區(qū)有效灌溉面積不少于市級(jí)區(qū)域相應(yīng)檔灌區(qū)有效灌溉面積的10%。針對(duì)中型樣點(diǎn)灌區(qū)是重點(diǎn)的結(jié)論，擇結(jié)果是：

（1）667hm2≤A中型1＜3333hm2規(guī)模中型樣點(diǎn)8個(gè)，分別為獨(dú)流灌區(qū)、大邱莊灌區(qū)、上馬臺(tái)灌區(qū)、中塘一灌區(qū)、徐莊子灌區(qū)、城關(guān)灌區(qū)、大孟莊灌區(qū)、大北灌區(qū)。

（2）3333hm2≤A中型2＜1萬(wàn)hm2規(guī)模中型樣點(diǎn)2個(gè)，分別為唐官屯灌區(qū)、崔黃口灌區(qū)。

（3）1萬(wàn)hm2≤A中型3＜2萬(wàn)hm2規(guī)模中型樣點(diǎn)1個(gè)，是潮南灌區(qū)。

1.1.3.3 小型灌區(qū)

小型樣點(diǎn)灌區(qū)根據(jù)本市小型灌區(qū)的實(shí)際情況，參考自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、作物種類(lèi)、灌溉類(lèi)型等因素分區(qū)選擇樣點(diǎn)灌區(qū)共10個(gè)。

1.1.3.4 純井灌區(qū)

純井樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量將按照土渠、渠道防滲、低壓管道、噴灌、微灌5種不同灌溉工程形式分類(lèi)選擇代表性樣點(diǎn)，每種灌溉工程形式選擇3個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)。

1.2 典型田塊選擇

在每個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)中，首先對(duì)灌區(qū)種植作物播種面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再按從大到小排隊(duì)，對(duì)播種面積超過(guò)該灌區(qū)總播種面積10%以上的作物種類(lèi)，選擇典型田塊。

1.2.1 灌水量觀測(cè)計(jì)量

在作物全生育期內(nèi)，對(duì)樣點(diǎn)灌區(qū)所有典型田塊進(jìn)行灌水和灌溉面積計(jì)量，對(duì)不同典型田塊，分別使用水表和流量計(jì)計(jì)量，水表直接計(jì)量灌溉水量，流量計(jì)測(cè)得的平均流速乘以時(shí)間為灌水量。灌水量除以面積即為次凈灌水定額。全生育期次凈灌水定額累計(jì)值，即為該典型田塊凈灌溉水量。

1.2.2 田間持水量測(cè)定

按照農(nóng)田水利教科書(shū)介紹的方法，測(cè)定全部典型田塊田間持水量M。

2 首尾測(cè)定法

按照首尾測(cè)算方法，分別對(duì)天津市大、中、小型灌區(qū)和純井樣點(diǎn)灌區(qū)進(jìn)行灌溉水有效利用系數(shù)的測(cè)算分析。

2.1 典型田塊單位面積平均凈灌溉定額的確定

典型田塊凈灌溉定額W田（旱田），當(dāng)k·W田≥M時(shí)，為充分灌溉，將產(chǎn)生部分對(duì)作物無(wú)效的深層滲漏量，典型田塊的凈灌溉定額為W田=M。

當(dāng)k·W田＜M時(shí)，為非充分灌溉，灌水后，作物仍然缺水，典型田塊的凈灌溉定額為W田凈=k·W田。

其中，k為折減系數(shù)，旱作物k取0.90；水稻k取0.95。

2.2 樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水總量

平均凈灌溉定額分別按照作物面積、灌溉類(lèi)型進(jìn)行加權(quán)平均得到某種作物平均灌溉定額。根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)內(nèi)不同作物灌溉面積，乘以該種作物的平均灌溉定額。即為該種作物年灌溉凈用水量，樣點(diǎn)灌區(qū)全部作物凈灌溉水量累計(jì)值即為該灌區(qū)年凈灌溉用水量。值得注意的是，灌溉面積10%以上作物以外全部歸為“其他”作物類(lèi)，凈灌溉定額參照天津市地方標(biāo)準(zhǔn)DB12《天津市農(nóng)業(yè)用水定額管理標(biāo)準(zhǔn)》，加權(quán)平均獲得。在計(jì)算樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉水量時(shí)，不要將其忽略掉。

2.3 樣點(diǎn)灌區(qū)年毛灌溉用水總量確定

樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量全年從水源 （一個(gè)或多個(gè)）取用的用于樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉的總水量。在每次灌水前，采用流量計(jì)法測(cè)定。灌水量為平均流量乘以灌水時(shí)間，全生育期的灌水量累計(jì)為樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量。

2.4 樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)

樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)公式如式（1）。

式中 η樣為樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；W樣凈為樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量（m3）；W樣毛為樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水量（m3）。

2.5 全市灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算

2.5.1 不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)

2.5.1.1 大型灌區(qū)

大型灌區(qū)只有一處，樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)即為大型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)。

2.5.1.2 中型灌區(qū)

中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)以樣點(diǎn)灌區(qū)測(cè)算值為基礎(chǔ)，按算數(shù)平均法，分別計(jì)算各種規(guī)模灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)平均值，然后按統(tǒng)計(jì)不同規(guī)模灌區(qū)年毛灌溉用水量加權(quán)平均得到全市中型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)平均值。

2.5.1.3 小型灌區(qū)

小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)平均值按照小型樣點(diǎn)灌區(qū)算術(shù)平均值進(jìn)行計(jì)算。

2.5.1.4 純井灌區(qū)

純井灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)以樣點(diǎn)灌區(qū)土渠、渠道防滲、低壓管道、噴灌、微灌不同灌溉工程類(lèi)型的灌溉水有效利用系數(shù)為基礎(chǔ)，按照不同灌溉工程類(lèi)型年毛灌溉用水量加權(quán)平均計(jì)算得出全市井灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。

2.5.2 全市平均灌溉水有效利用系數(shù)

按照大、中、小型灌區(qū)、純井灌區(qū)的全市毛灌溉用水總量和平均灌溉水有效利用系數(shù)，按水量加權(quán)平均得到全市當(dāng)年平均灌溉水有效利用系數(shù)。

3 測(cè)定方法評(píng)價(jià)

3.1 傳統(tǒng)測(cè)定方法

傳統(tǒng)法是通過(guò)實(shí)測(cè)獲得干、支、斗、農(nóng)不同級(jí)別典型渠道的渠道水利用率，與田間灌溉水利用系數(shù)連乘得出該灌區(qū)綜合灌溉水有效利用系數(shù)。

傳統(tǒng)測(cè)算方法主要存在以下缺點(diǎn)：①測(cè)定費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，工作量大；②被測(cè)試渠道斷面面積方便精準(zhǔn)測(cè)量，水流條件平順，實(shí)際測(cè)量中往往難以滿(mǎn)足；③渠道狀況千差萬(wàn)別，甚至有的渠道雜草叢生，典型渠道的代表性極差。

3.2 方法比較

首尾測(cè)定法，只需測(cè)定渠首和田間取水、灌水?dāng)?shù)據(jù)，傳統(tǒng)測(cè)定法不僅需要測(cè)定渠首和田間取水、灌水?dāng)?shù)據(jù)，還要觀測(cè)干、支、斗、農(nóng)、毛渠道的灌水?dāng)?shù)據(jù)，工作量大，誤差概率大幅度增加。

對(duì)于宏觀評(píng)價(jià)或分配水資源的應(yīng)用，首尾測(cè)定法測(cè)定較好。

對(duì)于評(píng)價(jià)、新建或維修干、支、斗、農(nóng)、毛不同渠道的用途，適用傳統(tǒng)法。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）首尾測(cè)定法是一種全新的灌溉水利用系數(shù)測(cè)定方法。與傳統(tǒng)測(cè)定方法比較，減少了測(cè)定工作量，提高了測(cè)試精度。

（2）傳統(tǒng)測(cè)定方法雖然費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，工作量大。但對(duì)于評(píng)價(jià)、新建或維修干、支、斗、農(nóng)、毛不同渠道的用途，還是比較適宜的。

［1］DB12，天津市農(nóng)業(yè)用水定額管理標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］馮廣志.水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編（灌溉排水卷）［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.

［3］全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析專(zhuān)題組.全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則［Z］.2013.

［4］SL13—2004，灌溉試驗(yàn)規(guī)范［S］.

（責(zé)任編輯：姜彤宇）

Determination method of irrigation water use efficiency in Tianjin and its evaluation

ZHAO Shi-min
（Tianjin Water Conservancy Science Research Institute of Tianjin,Tianjin 300061，China）

Head-end measurement method as an advanced determination method of irrigation water use efficiency is used in Tianjin.This paper introduces the application of this method in the determination and analysis in Tianjin irrigation area. The head-end measurement method and traditional methods have different characteristics.This paper provided suggestion for the determination method of irrigation water use efficiency in different application fields。

irrigation water use efficiency;head-end measurement method;characteristics;application

S274

B

1672-9900（2017）01-0023-04

2017-01-05

趙世敏（1962-），女（漢族），高級(jí)工程師，主要從事節(jié)水灌溉工程技術(shù)、作物需水量科研和成果推廣工作，（Tel）13602085509。