姜冬梅，王 平

(甘肅省疏勒河流域水資源局，甘肅 蘭州 730000)

我國是一個水資源相對匱乏的國家，水資源分布較為不均。近些年來，我國水資源短缺現(xiàn)象日益嚴重，農(nóng)田灌溉水是水資源應用的一個主要方向，因此，查明灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)有利于提升水資源的利用效率。蔣勇[1]、楊普義等[2]、肖雪等[3]分別以不同的灌區(qū)為例，對影響灌溉水有效利用系數(shù)的因素進行分析，并提出了改善建議。同時，有大量的學者[4-10]對不同灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)進行測算分析，本文以雙塔灌區(qū)為例進行灌溉水有效利用系數(shù)測算，同時針對測算工程中所遇到的問題進行總結并提出改善建議。

1 工程概況

雙塔灌區(qū)屬于疏勒河流域，位于甘肅省河西走廊。地勢上總體呈南高北低、東高西低?？h境東西長185km，南北寬220km，面積2.4×104km2，海拔1150～2000m，區(qū)域內(nèi)植被稀少。灌區(qū)范圍內(nèi)年降水量少且年蒸發(fā)量大，日照時間長，區(qū)域內(nèi)晝夜溫差大。雙塔灌區(qū)是我國典型的荒漠綠洲灌溉區(qū)。

雙塔灌區(qū)覆蓋南岔、瓜州、淵泉、西湖、廣至、梁湖6個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，3個國營農(nóng)場、4個農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)、17個集體和個體農(nóng)林牧場(站)，有效灌溉面積3.10萬hm2，其中耕地2.91萬hm2，林草地1826.67hm2。

2 測算方法

2.1 首尾測算法

根據(jù)灌溉水有效利用系數(shù)概念，計算公式如下：

(1)

式中，ηw—灌溉水有效利用系數(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。

灌區(qū)畝均綜合凈灌溉定額M綜計算公式如下:

(2)

式中，Mi—灌區(qū)內(nèi)第i種農(nóng)作物的凈灌溉定額，m3/畝；Ai—灌區(qū)第i種作物實灌面積，畝；N—灌區(qū)作物種類總數(shù)；A—該灌區(qū)的實灌溉面積，畝

則灌溉用水有效利用系數(shù)為：

(3)

2.2 凈灌溉用水量確定

農(nóng)作物的凈灌溉定額是計算凈灌溉用水量的基礎數(shù)據(jù)。針對不同的灌溉方式，提出不同的計算方法。當所計算的灌區(qū)面積較大時，灌區(qū)內(nèi)的區(qū)域氣候條件存在較為明顯的差異，則需要根據(jù)灌區(qū)特點選取典型的灌區(qū)進行分區(qū)測算，將各個典型分區(qū)的測算結果進行匯總作為灌區(qū)總的凈灌溉用水量。

2.2.1旱作充分灌溉凈灌溉定額

(1)一般情況下可以直接使用田間觀測資料作為樣本灌區(qū)的主要農(nóng)作物的凈灌溉定額。

(2)當樣本灌區(qū)的觀測資料較少時，則需要根據(jù)計算年份的氣象資料、水文資料利用水量平衡原理進行農(nóng)作物凈灌溉定額的計算。計算公式如下：

Mi=ETci-Pei-Gei+ΔWi

(4)

式中，ETci—樣本灌區(qū)范圍內(nèi)第i種主要農(nóng)作物的蒸騰蒸發(fā)量，mm;Gei—樣本灌區(qū)范圍內(nèi)第i種主要農(nóng)作物的地下水利用量(生育期內(nèi))，mm;Pei—樣本灌區(qū)范圍內(nèi)第i種主要農(nóng)作物的有效降水量(生育期內(nèi))，mm;ΔWi—樣本灌區(qū)范圍內(nèi)第i種主要農(nóng)作物的土壤儲水量變化值(生育期始末)，mm。

2.2.2旱作非充分灌溉凈灌溉定額

當灌區(qū)水資源較為匱乏時，農(nóng)戶通常需要使用非充分灌溉的方式進行澆灌?？梢愿鶕?jù)灌區(qū)的實際情況直接進行田間觀測和經(jīng)驗判斷。

非充分灌溉的凈灌溉定額計算方法為：設灌區(qū)作物畝均毛灌溉用水量為n1，充分灌溉的凈灌溉定額為n2。若n1≤0.6n2時，則凈灌溉定額為n1；若0.6n2≤n1≤1.0n2時，則凈灌溉定額為(1.0～0.95)n1。

2.2.3凈灌溉用水量計算

灌區(qū)凈灌溉用水量計算如下：

(5)

式中，各變量含義同前。

3 雙塔灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算

3.1 不同農(nóng)作物灌溉定額計算

為合理確定和復核灌區(qū)實際灌溉情況、田間凈灌溉用水量等，綜合考慮土壤性質(zhì)、工程配套情況、地塊面積、灌溉管理及技術等因素，在雙塔灌區(qū)上、中、下游的4個管理所選擇了8個灌溉定額實測區(qū)，對灌區(qū)主要的4種作物進行了灌溉定額實測。通過實測統(tǒng)計，一年來各類作物的平均灌溉定額見表1。

表1 不同作物的實測灌溉定額統(tǒng)計表 單位：mm

3.2 斗口以上各級渠道利用率的測算

傳統(tǒng)的測算方法一般為通過實測不同級別典型渠道的渠道水利用率，采用加權平均的方法，獲取干、支、斗、農(nóng)等不同級別渠道的渠道水利用率。首先獲取田間水利用率，再通過連乘系數(shù)法獲取灌溉水利用率。目前，傳統(tǒng)的測算方法存在以下問題：具有較大的測量工程量；在實際的測量工程中，難以滿足測量條件要求；需要大量的技術人員采用多種測量手段進行測量，測量難度較大；只測量典型渠道難以獲取具有代表性的成果。

因此，基于傳統(tǒng)渠道水利用測量方法的不足，同時為了提升雙塔灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)的測算精度，在進行該灌區(qū)系數(shù)測算時，采用“首尾測算法”進行計算。在渠道水利用率計算方面，采用穩(wěn)定情況下的渠尾流量與渠首流量的比值作為渠道水利用率。使用“首尾測算法”獲取雙塔灌區(qū)各渠系水利用率見表2。

表2 雙塔灌區(qū)渠系利用率計算

以上各干、支渠的利用率由于西湖地區(qū)渠系距離長，輸水損失大，造成全灌區(qū)渠系利用率下降。

4 樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)分析

4.1 樣點灌區(qū)選擇

根據(jù)每個樣點實測區(qū)域內(nèi)的作物種植比例進行選擇，將種植比例較高的作物作為實測對象，并從中選擇2～3個田塊作為最終的實測對象。根據(jù)水利部《全國灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析技術指南》和雙塔灌區(qū)實際情況，按照行政區(qū)域劃分6個樣點實測區(qū)，每個樣點實測區(qū)面積在百畝左右。其中總干所1個實測區(qū)，南干所1個實測區(qū)，廣至所1個實測區(qū)，西湖所1個實測區(qū)，北干所2個實測區(qū)。灌區(qū)現(xiàn)狀及近幾年引水量情況見表3。

表3 灌區(qū)現(xiàn)狀及近幾年引水量情況

對前4年灌溉情況加權平均，平均每年灌溉引水量33726.92萬m3，斗口引水量23214.42萬m3。2017年的灌溉引水量34874.15萬m3，斗口水量24141.87萬m3，近幾年的灌溉引水量可以代表灌區(qū)的需水量情況。

4.2 樣點灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析及成果檢驗

從2011年開始，雙塔灌區(qū)已經(jīng)開始實施百畝實測區(qū)灌溉定額測定工作，經(jīng)過6年的工作經(jīng)驗積累，目前百畝實測區(qū)灌溉定額測定工作從方法到技術日趨完善，各管理所在數(shù)據(jù)觀測方面都有專人負責，各實測區(qū)所在行政區(qū)域面積每年都有專人統(tǒng)計匯總，各項數(shù)據(jù)均真實可靠，所以依據(jù)水量平衡原理計算作物的凈灌溉定額，再乘以實測區(qū)的灌溉面積來計算灌區(qū)內(nèi)作物凈灌溉用水量。實測區(qū)總面積3.10萬hm2，斗口總引水量24141.87萬m3，見表4。

根據(jù)要求，采用首尾測算分析法對灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)進行計算，前面已計算出2017年灌區(qū)斗口引水量及渠首引水總量，斗口引水量24141.87萬m3，渠首引水量為34874.15萬m3。即雙塔灌區(qū)斗口以上渠系水有效利用率為0.6923。

據(jù)資料顯示，斗口以上渠系水利用率2011—2017年分別為0.695、0.636、0.67、0.674、0.699、0.697、0.6923。

由渠道、渠系利用率復測灌溉水有效利用系數(shù)。雙塔灌區(qū)本年度總干渠渠首灌溉引水量為34874.15萬m3，總干渠利用率為91.23%，支干渠利用率為82.85%，支渠利用率為91.59%，斗渠利用率為91.44%，農(nóng)渠利用率為92.04%，得出灌區(qū)渠系水利用率為58.26%，灌區(qū)田間水利用率為91%，灌區(qū)凈灌溉用水量為18490.27萬m3。

根據(jù)“首尾測算分析法”公式進行計算，W凈為18490.27萬m3，W毛為總干渠渠首引水量34874.15萬m3。最終得出雙塔灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.5302。

5 結論與建議

(1)以雙塔灌區(qū)為例，使用首尾公式計算雙塔灌區(qū)2017年灌溉水有效利用系數(shù)，準確計算不同類型農(nóng)作物灌溉定額，并計算斗口以上渠道利用系數(shù)，結合樣本灌區(qū)進行實測分析，表明雙塔灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.5302，通過多年灌溉水利用系數(shù)對比可知，灌區(qū)渠道利用系數(shù)較為穩(wěn)定。

(2)雙塔灌區(qū)灌溉水測算的主要問題為專業(yè)技術人員和測量設備缺乏、測算工作投入和重視程度不夠。在后期的水庫管理中可加大經(jīng)費投入，重視測算工作從而提高灌溉水利用系數(shù)測算精度。

表4 樣點灌區(qū)灌溉水系數(shù)測算