姬軍虎

（石河子天興水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，新疆 石河子832000）

新疆石河子墾區(qū)位于天山北麓中段準(zhǔn)噶爾盆地南緣，屬于瑪納斯河流域，是天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的中心區(qū)域，東臨瑪納斯縣，西接克拉瑪依、奎屯，南靠天山山脈，北毗古爾班通古特沙漠，南北最長(zhǎng)202km，東西最寬115km，面積6007km2，總灌溉面積381萬(wàn)hm2，人口和經(jīng)濟(jì)總量均占新疆兵團(tuán)的1/4。墾區(qū)地處內(nèi)陸干旱地區(qū)，水資源較為匱乏，水資源供需矛盾日益突出，因此，加大節(jié)水灌溉示范基地基礎(chǔ)設(shè)施評(píng)估與建設(shè)，合理利用水資源，確保人民生活及工農(nóng)業(yè)用水，實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

1 農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)

灌溉用水有效利用系數(shù)是指灌溉面積上不包括深層滲漏與田間流失的實(shí)際有效利用水量與渠道頭進(jìn)水總量之比，用ηw表示，由渠系水利用系數(shù)與田間水利用系數(shù)兩部分組成。

2 墾區(qū)自然條件及農(nóng)田水利現(xiàn)狀

2.1 自然條件

墾區(qū)地處溫帶，遠(yuǎn)離海洋，具有大陸性干旱氣候特征，冬季長(zhǎng)而寒冷，夏季短而炎熱，晝夜溫差大，光照充足，熱量豐富，降雨稀少，蒸發(fā)量大，自南向北年溫差逐漸增大，降水量逐漸減少，蒸發(fā)量逐漸增加。多年平均氣溫7.7～8.8 ℃，1月份月平均氣溫-16.2～-18.6 ℃，7月份平均氣溫25～26 ℃，日照2318～2732 h，無(wú)霜期147～191d，最大凍土深1.37～1.64m。年平均降水量140～270mm，年平均蒸發(fā)量1000～1500mm。

2.2 水源工程

2.2.1 水庫(kù)

石河子有水庫(kù)16座，總庫(kù)容7.26億m3。其中：大型水庫(kù)4座（蘑菇湖水庫(kù)、夾河子水庫(kù)、躍進(jìn)水庫(kù)、肯斯瓦特水利樞紐工程）；中型庫(kù)容4座（大泉溝水庫(kù)、安集海水庫(kù)、安集海二庫(kù)、洪溝水庫(kù)）；小型水庫(kù)8座。

2.2.2 引水樞紐

石河子有大型引水樞紐2座 （瑪納斯河二級(jí)渠首、巴音溝河引水樞紐），中型引水樞紐1座（蘑、大引洪渠渠首樞紐），?。?）型引水樞紐15座：西岸大渠第一、二、三、四節(jié)制閘，石河子總干渠一分水閘聯(lián)合閘、二支干新口子節(jié)制閘，六浮渠上、下五孔節(jié)制分水閘，莫索灣總干渠六號(hào)跌水節(jié)制分水閘、一號(hào)跌水翻板閘、何家壩跌水節(jié)制泄水閘，金溝河河壩引水樞紐，卡子灣攔河壩引水樞紐，蒙古廟引水樞紐和寧家河引水樞紐。

2.2.3 機(jī)電井

石河子共有農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)電井2627眼，總灌溉面積115.17萬(wàn)hm2，裝機(jī)容量95417.30kW。

2.3 渠系工程

石河子墾區(qū)已建成干、支、斗三級(jí)固定灌溉渠道共2395條，干、支、斗三級(jí)灌溉渠道總長(zhǎng)5176.76km（防滲3342.91km，防滲率64.58%），其中：干渠75條，總長(zhǎng)865.18km（防滲580.68 km，防滲率67.12%），支渠144條，總長(zhǎng)946.02km （防滲861.07km，防滲率91.02%），斗 渠2176條，總長(zhǎng)3365.56km （防滲1901.16km，防滲率56.49%）。

3 樣點(diǎn)灌區(qū)的數(shù)量分布

典型樣點(diǎn)灌區(qū)的選擇應(yīng)具有一定基礎(chǔ)資料，包括常年觀測(cè)記錄、灌溉試驗(yàn)、灌溉用水管理等資料，并具備相應(yīng)的技術(shù)力量。第八師選擇的各典型樣點(diǎn)灌區(qū)內(nèi)，有瑪管處、巴管處及相應(yīng)團(tuán)場(chǎng)水利科的觀測(cè)資料、用水管理資料等，有炮臺(tái)試驗(yàn)站、下野地試驗(yàn)站的灌溉試驗(yàn)資料，有石河子氣象站、莫索灣氣象站、炮臺(tái)氣象站的氣象觀測(cè)資料。新疆兵團(tuán)八師大型灌區(qū)有瑪納斯河灌區(qū)（莫索灣灌區(qū)、石河子灌區(qū)、下野地灌區(qū)），安集海灌區(qū)，中型灌區(qū)有洪溝灌區(qū)、寧家河灌區(qū)、大南溝灌區(qū)，純井灌區(qū)有試驗(yàn)場(chǎng)純井灌區(qū)。

4 灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算

墾區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀渠系主要為干支斗三級(jí)渠道，隨著近年來(lái)大型灌區(qū)改造、小型農(nóng)田水利建設(shè)的投資建設(shè)，干支渠及大部分斗渠已全部防滲改建，渠道水水過(guò)程中的損失主要為滲漏和蒸發(fā)損失，傳統(tǒng)的灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算是用各級(jí)渠道水利用有效系數(shù)和田間水有效利用系數(shù)相乘的積來(lái)表示，能夠反映各級(jí)渠道輸水利用率狀況。經(jīng)資料統(tǒng)計(jì)，干渠水利用系數(shù)0.94，支渠水利用系數(shù)0.92，斗渠水利用系數(shù)達(dá)0.8，整個(gè)渠系水利用系數(shù)0.69，田間水利用系數(shù)0.9，則可計(jì)算出灌溉水利用系數(shù)η水=η渠η田=0.62。但傳統(tǒng)計(jì)算方法存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作量大，計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，因此采用首位測(cè)算分析法。

4.1 測(cè)算方法

灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算方法統(tǒng)一采用首尾測(cè)算分析法進(jìn)行。

首尾測(cè)算分析法如式（1）：

式中 ηw為灌溉水有效利用系數(shù)（%）；Wj為凈灌溉用水總量（m3）；Wa為毛灌溉用水總量（m3）。

統(tǒng)計(jì)灌區(qū)現(xiàn)狀水平年2016年灌溉用水總量、各種作物實(shí)際灌溉面積，確定實(shí)際凈灌溉定額，以作物凈灌溉定額近似替代畝均凈灌溉用水量，計(jì)算灌區(qū)該年度的灌溉水有效利用系數(shù)ηw如式（2）：

式中 Mi為灌區(qū)第i種作物凈灌溉用水量（mm）；i從1到n；Ai為灌區(qū)第i種作物實(shí)灌面積（hm2）；N為灌區(qū)作物種類總數(shù)；Wa為灌區(qū)全年毛灌溉用水總量（m3）。

4.2 現(xiàn)狀水平年與灌溉用水代表年

以2016 年工程設(shè)施狀況與管理水平為現(xiàn)狀條件。

5 灌溉用水有效利用系數(shù)

5.1 毛灌溉用水總量

毛灌溉用水量為凈灌溉用水量與損失水量之和，包括本灌區(qū)引水量和外灌區(qū)調(diào)入水量，指灌區(qū)全年用于農(nóng)田灌溉的從水源地引入的總水量，但要減掉由于其他工程措施需要的渠道或者管路的棄水量。蓄水工程供水為水庫(kù)出庫(kù)斷面（庫(kù)口），引水工程供水為總干渠分水口斷面（龍口），機(jī)電井工程供水為機(jī)電井口斷面（井口）。莫索灣、下野地灌區(qū)為水庫(kù)出庫(kù)斷面；石河子、寧家河、大南溝灌區(qū)為總干渠上的分水口；安集海灌區(qū)區(qū)別不同情況分別采用庫(kù)口或龍口水量。地下水量為井口水量。

按灌溉年度毛灌溉用水總量，即從上年秋冬播前灌開始，至作物收割為止作為一個(gè)灌溉年度。由于各灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)、灌溉水源及方式不同，針對(duì)充分和非充分灌溉，測(cè)算凈灌溉用水量。

5.2 作物需水量

根據(jù)石河子、莫索灣、下野地、安集海4個(gè)氣象站2016年各月的氣象要素，采用彭曼公式分析計(jì)算作物參照需水量，作物參照需水量乘以作物修正系數(shù)等于作物需水量。

作物修正系數(shù)根據(jù)全國(guó)高等農(nóng)業(yè)院校教材《灌溉排水工程學(xué)》 中各類作物全生育期中的kc值選用。

由于寧家河、大南溝、洪溝沒(méi)有完整的氣象資料，寧家河灌區(qū)2016年作物需水量采用石河子作物需水量計(jì)算值。大南溝和洪溝灌區(qū)2016年作物需水量采用安集海作物需水量計(jì)算值。

5.2.1 有效降水量

根據(jù)中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所推薦的有效降雨利用系數(shù)表，選用有效降水量利用系數(shù)如表1。

表1 有效降水量利用系數(shù)

5.2.2 地下水利用量

根據(jù)《新疆兵團(tuán)八師平原區(qū)地下水超采區(qū)劃定說(shuō)明》（2005年11月），石河子灌區(qū)地下水平均下降速率0.1～0.3m/a，綜合判定為一般超采區(qū)；莫索灣灌區(qū)地下水平均水位埋深4～6m，平均下降速率0.1m/a，綜合判定為中型一般超采區(qū)；下野地灌區(qū)地下水平均水位埋深3m，平均下降速率上下波動(dòng)，變化不大，綜合判定為承壓水中型嚴(yán)重超采區(qū)；安集海灌區(qū)和洪溝灌區(qū)地下水平均水位埋深3m，平均下降速率上下波動(dòng)，變化不大，綜合判定為中型超采區(qū)。

綜合分析，石河子、試驗(yàn)場(chǎng)、寧家河、大南溝灌區(qū)不計(jì)算地下水利用量；莫索灣、下野地、洪溝和安集海灌區(qū)地下水利用量按作物需水量的5%～10%計(jì)算。

5.2.3 作物生育期始末土壤儲(chǔ)水量

土壤儲(chǔ)水量變化值如式（3）：

式中 W為作物生育期始末土壤儲(chǔ)水量的變化值（mm）；ω0為作物播種前h深度土層內(nèi)土壤平均含水率（占干土重%），田間持水率取25%；ωs為作物收割時(shí)h深度土層內(nèi)土壤平均含水率 （占干土重%），取17%；h為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（m），取0.6m；γ為h深度內(nèi)土壤平均容重（t/m3），灌區(qū)內(nèi)絕大數(shù)土壤為壤土，取1.4t/m3。

農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算結(jié)果如表2。

表2 農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)

新疆石河子墾區(qū)大型灌區(qū)有瑪納斯河和安集海灌區(qū)，本次選擇瑪納斯河灌區(qū)、安集海灌區(qū)進(jìn)行灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析，完全可代表墾區(qū)大型灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)。

6 結(jié)語(yǔ)

2016 年墾區(qū)參與測(cè)算的灌區(qū)灌溉面積24.464萬(wàn)hm2，毛灌溉用水總量12.087 億m3，凈灌溉用水總量7.893 億m3，農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)0.653，較2015年提高0.003。