路加明

一、概述

灌溉水利用系數(shù)是綜合反映灌區(qū)工程狀況、用水管理水平、灌溉技術(shù)水平的一個(gè)重要指標(biāo)，也是作為水利改革發(fā)展的一個(gè)重要量化指標(biāo)。是水利現(xiàn)代化考核指標(biāo)體系中的重要組成部分。

目前江蘇省宿遷市灌溉水利用系數(shù)測(cè)算樣點(diǎn)灌區(qū)采用直接量測(cè)法，根據(jù)灌區(qū)的規(guī)模大小采用不同的方法，對(duì)于大型樣點(diǎn)灌區(qū)，支渠及以上的渠系采用渠系水利用系數(shù)法，支渠以下的采用首尾測(cè)算法；對(duì)于重點(diǎn)中型樣點(diǎn)灌區(qū)，分析骨干渠系構(gòu)成情況，大型樣點(diǎn)灌區(qū)的直接量測(cè)方法進(jìn)行；對(duì)于一般中型樣點(diǎn)灌區(qū)，支渠以上渠系采用渠系水利用系數(shù)法，支渠及以下采用首尾測(cè)算法；對(duì)于小型樣點(diǎn)灌區(qū)，干渠就相當(dāng)于大型灌區(qū)的支渠，因此有條件的灌區(qū)可以采用對(duì)干渠采用渠系水利用系數(shù)法，干渠以下采用首尾測(cè)算法。

二、測(cè)算分析原理

1.原理

灌溉水利用系數(shù)是指在一次灌水期間被農(nóng)作物利用的凈水量與水源渠首處總引進(jìn)水量的比值。它是衡量灌區(qū)從水源引水到田間作用吸收利用水的過程中水利用程度的一個(gè)重要指標(biāo)，也是集中反映灌溉工程質(zhì)量、灌溉技術(shù)水平和灌溉用水管理的一項(xiàng)綜合指標(biāo)，是評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)水資源利用，指導(dǎo)節(jié)水灌溉和大中型灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造健康發(fā)展的重要參考。

灌區(qū)灌溉用水除一部分被農(nóng)作物吸收利用外，其余部分在輸水、配水和灌水過程中損失掉。主要有：（1）滲水損失，包括各級(jí)輸水渠道通過渠底、邊坡土壤空隙滲漏的水量，以及田間深層滲漏的水量；（2）漏水損失，含由于地質(zhì)條件、生物作用或施工不良而導(dǎo)致裂縫所漏出灌區(qū)的水量；（3）蒸發(fā)損失。據(jù)河南省人民勝利渠的試驗(yàn)資料，三者分別占總輸水損失的81%、17%、2%。

2.具體方法

（1）首尾測(cè)定法

首尾測(cè)定法指不必測(cè)定灌溉水、配水和灌水過程中的損失，而直接測(cè)定灌區(qū)渠首引進(jìn)的水量和最終儲(chǔ)存到作物計(jì)劃濕潤(rùn)層的水量（即凈灌水定額），從而求得灌溉水利用系數(shù)。這樣，可繞開測(cè)定渠系水利用系數(shù)這個(gè)難點(diǎn)，減少了許多測(cè)定工作量。

首尾測(cè)定法是建立在灌區(qū)進(jìn)行灌溉試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，因此也可稱灌溉試驗(yàn)法或凈灌水定額法。該方法克服了傳統(tǒng)測(cè)定方法工作量大等缺點(diǎn)，適用于各種布置形式的渠系，但只是單純?yōu)榱舜_定灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù),不能分別反映渠系輸水損失和田間水利用的情況。如在任何一級(jí)渠道上防滲，降低渠道透水性，提高渠道水利用系數(shù)，都會(huì)收到同樣的效果。

（2）典型渠段測(cè)量法

典型渠段測(cè)量法，首先選擇具有代表性的典型渠道及測(cè)流斷面，測(cè)流段應(yīng)基本具有穩(wěn)定規(guī)則的斷面；其次選擇測(cè)量方法，測(cè)定時(shí)盡量采用流速儀表、量水建筑物測(cè)流，采用其他方法時(shí)，要用流速儀來率定。

（3）綜合測(cè)定法

綜合測(cè)定法就是將首尾測(cè)定法、典型渠道測(cè)量法及對(duì)灌溉水利用系數(shù)的修正等綜合考慮的一種方法，它克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法中工作量大，需要大量人力、物力才能完成的缺點(diǎn)，又彌補(bǔ)了只測(cè)量典型渠段而引起較大誤差的不足，本文主要討論首尾測(cè)定法。

三、測(cè)算方法

1.灌區(qū)毛灌水總量的確定

首尾測(cè)算法是從定義出發(fā)，抓住“首”“尾”兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)?！笆住奔辞椎囊偭浚喾Q毛灌溉用水總量；“尾”即流入農(nóng)田內(nèi)被作物吸收利用的水量，亦稱凈灌溉用水總量。通過計(jì)算凈灌溉用水總量占毛灌溉用水總量的比值，從而得出農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)。計(jì)算公式如下：

式中：

ηw—灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)；

Wj—灌區(qū)凈灌溉用水總量，m3；

Wa—灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3。

2.灌區(qū)凈灌溉用水總量的確定

凈灌溉用水量采用水位變化法測(cè)定（水田）即:

hi=he-hs

式中：hi—灌水深度，m；

he—灌水結(jié)束后田面水深，m；

hs—灌水開始時(shí)的田面水深，m。

具體測(cè)定方法如下：

（1）灌水前有水層田塊的測(cè)定方法

在每個(gè)田塊適當(dāng)?shù)臏y(cè)量位置，灌水前打入木樁（或水尺,下同），其上端與起始水位相平，灌水結(jié)束20min后，以此木樁上端作為起點(diǎn)，測(cè)定水深H1，忽略灌水過程中的入滲水量，該水深即為灌水深度。為便于尋找木樁位置，在木樁附近插入樹枝、旗幟作為標(biāo)識(shí)。

（2）灌水前無水層田塊的測(cè)定方法

在每個(gè)田塊的適當(dāng)位置，灌水前打入木樁，其上端與地面相平。灌水結(jié)束20min后，以此木樁上端作為起點(diǎn)，測(cè)定水深，該水深即為不考慮入滲損失的灌水深度H1。

灌水前另外固定某點(diǎn)，采用無底的鐵筒或者塑料筒（上下直徑必須相同），埋于地面以下20cm以上，以防止側(cè)滲（筒壁與土壤緊密結(jié)合）。灌水前桶內(nèi)須預(yù)鋪設(shè)塑料布等起到防沖作用，灌水前還需在桶內(nèi)預(yù)先打入木樁，其上端水平，高出地面H（H一般可取大田設(shè)計(jì)灌水深度）。迅速加水與木樁頂端齊平，灌水結(jié)束20min后，以此木樁上端作為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定筒內(nèi)水位，此水位與木樁頂端的差值即為灌水過程中的入滲水量H2。此次灌溉的實(shí)際灌水深度 H=H1+H2。

（3）每個(gè)灌區(qū)綜合凈水深的測(cè)定方法

由于灌區(qū)田塊分布分散，各田塊灌水不同步，且不能每個(gè)田塊都監(jiān)測(cè)水深。因此，根據(jù)灌溉習(xí)慣及田塊的分布情況，將整個(gè)灌區(qū)劃分為若干部分，作為代表田塊。在每次灌水時(shí)，監(jiān)測(cè)每個(gè)代表性田塊灌溉范圍和田間水深，凈灌溉水量即為各個(gè)灌溉面積與田間水深的乘積之和。計(jì)算公式如下：

式中：Ai—田塊灌溉面積，m2；

hi—田塊凈水深，m；

n—田塊數(shù)。

四、測(cè)算方式改進(jìn)

根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料分析，宿遷地區(qū)水田泡田期大約2～4d，在水稻生長(zhǎng)期的4%左右，泡田水量占水稻生長(zhǎng)期總水量的30%～40%，提高泡田水量監(jiān)測(cè)精度對(duì)整個(gè)測(cè)算分析成果的精度起到一定作用。

1.原測(cè)算方法分析

原泡田入滲水量測(cè)算方法存在以下幾個(gè)方面問題：（1）Φ200鍍鋅鐵皮無底筒如何埋于地下不擾動(dòng)原土；（2）埋于地下不少于20cm太淺，絕大部分土壤入滲深度不止20cm；（3）筒內(nèi)打入木樁的做法嚴(yán)重?cái)_動(dòng)原土，Φ200的圓筒內(nèi)打入40mm×60mm的木樁對(duì)土壤產(chǎn)生較大的擠密作用，減少入滲水量；（4）灌后20min，測(cè)量筒內(nèi)下降的水層深度，得到入滲水量，20min入滲時(shí)間太短，農(nóng)民泡田一般24h左右。

2.泡田入滲水量測(cè)量改進(jìn)

（1）工具制作：采用Φ200長(zhǎng)度1200mm的鍍鋅鋼管，鋼管下口制作成內(nèi)直外坡的刀口，距離上口350mm處對(duì)稱焊一對(duì)把手，再制作一只內(nèi)徑略大于前述鍍鋅鋼管外徑的深度為150mm、厚度不小于100mm的鋼帽，并焊一對(duì)把手，便于套上、取下，另制作Φ10長(zhǎng)度為1000mm的鋼釬一根。

（2）購(gòu)買2m鋼卷尺一把或者1m的直尺一把，內(nèi)徑大于250mm長(zhǎng)度大于800mm的塑料袋若干只，12磅大錘一把，容積10L的水壺一只。

（3）將Φ200mm長(zhǎng)度1200mm的鍍鋅鋼管垂直直立于地面（帶刀刃口一端向下），套上鋼帽，用大錘把鋼管打入土壤500～700mm（根據(jù)土壤特性決定，如沙土打入300mm即可），取下鋼帽，將塑料袋放入鋼管內(nèi)，口向上，袋口翻出鋼管上口，用水壺將清水緩慢注入鋼管中塑料袋內(nèi)，至不漫出為止（約距管口20～50mm），用尺子測(cè)量水面至管口深度Ha并記錄，再用鋼釬把塑料袋底捅破，緩慢上提塑料袋，讓塑料袋中水全部漏在鋼管內(nèi)，從捅破塑料袋底開始計(jì)時(shí) 10min、30min、1h、2h、6h、12h時(shí)段測(cè)量水面至管口深度Hb并記錄,這樣就測(cè)量到不同時(shí)長(zhǎng)的泡田入滲水量H2=Hb-Ha，根據(jù)對(duì)不同土壤的大量實(shí)驗(yàn)，一般2h后入滲水量增加很小，不超過2%,故取2h時(shí)測(cè)量的泡田入滲水量為計(jì)算用的泡田入滲水量H2。

五、結(jié)論建議

對(duì)于灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析中誤差的控制，測(cè)量過程中做到精確減少測(cè)算中的誤差