原鵬飛

(天津市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司，天津 300204)

大力發(fā)展節(jié)水灌溉，提高農(nóng)田灌溉水利用效率，是促進農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[1]。近年來，天津市水資源嚴重短缺，為了緩解水資源緊缺矛盾，尤其是提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率，天津市政府以及各級主管部門高度重視發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水，相繼實施了各項節(jié)水灌溉重點項目，因地制宜地推廣渠道防滲、噴灌、管灌、滴灌等節(jié)水技術(shù)，優(yōu)化作物灌溉制度，節(jié)水灌溉工作取得了顯著成效，截至2021年底天津市累計發(fā)展節(jié)水工程面積26.34萬hm2，大力開展節(jié)水灌溉工程建設(shè)促進了海河流域綜合治理和節(jié)水型社會建設(shè)[2-3]。天津市中型灌區(qū)是指面積為0.07萬～2萬hm2的灌區(qū)，是除大型灌區(qū)外規(guī)模較大的主要類型灌區(qū)，開展中型灌區(qū)節(jié)水發(fā)展成效與節(jié)水潛力分析研究，對天津市今后開展高效精準節(jié)水灌溉工作，緩解農(nóng)業(yè)水資源嚴重短缺，推進海河流域農(nóng)業(yè)水資源集約化利用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力具有重要指導(dǎo)意義[4]。

1 基本概況

近年來，天津市多數(shù)中型灌區(qū)在人員、機構(gòu)、經(jīng)費、運行、管理、規(guī)模等方面不滿足水利部“六有原則”要求，結(jié)合灌區(qū)實際情況，2021年天津市水務(wù)局對現(xiàn)有中型灌區(qū)進行了適當調(diào)整，減少分布于薊州區(qū)、寧河區(qū)、靜海區(qū)、濱海新區(qū)的中型灌區(qū)50個，保留原有中型灌區(qū)29個；銷號的50個中型灌區(qū)中有35個轉(zhuǎn)成485個小型灌區(qū)，15個(靜海1個，寧河2個，濱海12個)沒有轉(zhuǎn)化為灌區(qū)。

調(diào)整后，2021年天津市共有灌區(qū)9136處，全部為提水灌溉。灌區(qū)有效灌溉面積29.91萬hm2，實際灌溉面積24.52萬hm2，農(nóng)業(yè)毛灌溉用水量83718.24萬m3。2021年天津市中型灌區(qū)共29處，其中，武清區(qū)20處，寶坻區(qū)5處，薊州區(qū)3處，靜海區(qū)1處。中型灌區(qū)有效灌溉面積7.67萬hm2，占全市有效灌溉面積的比重為25.64%；實際灌溉面積5.80萬hm2，占全市實際灌溉面積的比重為23.66%；毛灌溉用水量20416.94萬m3，占全市毛灌溉用水量的比重為24.39%。2021年天津市中型灌區(qū)情況統(tǒng)計見表1。

表1 2021年天津市中型灌區(qū)情況統(tǒng)計

2 節(jié)水發(fā)展情況

2.1 節(jié)水工程發(fā)展情況

2021年天津市節(jié)水工程面積為26.34萬hm2，節(jié)水面積達到全市有效灌溉面積的88.06%。其中，防滲渠道5.58萬hm2，噴灌0.46萬hm2，微灌0.28萬hm2，低壓管灌20.02萬hm2。2021年天津市中型灌區(qū)節(jié)水工程面積為5.74萬hm2，占全市節(jié)水工程面積的21.79%，中型灌區(qū)節(jié)水工程面積占中型灌區(qū)有效灌溉面積的74.88%，以低壓管道灌溉為主，其中，渠道防滲面積1.48萬hm2(占中型有效灌溉面積的19.31%)，低壓管灌面積4.04萬hm2(占中型有效灌溉面積的52.67%)，噴灌面積0.17萬hm2，微灌面積0.05萬hm2?？梢娭行凸鄥^(qū)有效灌溉面積仍有25.12%為土渠，可發(fā)展節(jié)水工程。

2021年22個0.07萬～0.33萬hm2中型灌區(qū)節(jié)水工程面積為2.82萬hm2，占同規(guī)模中型灌區(qū)有效灌溉面積的68.02%，其中，渠道防滲0.54萬hm2，低壓管灌2.13萬hm2，噴灌0.12萬hm2，微灌0.03萬hm2；6個0.33萬～1.00萬hm2中型灌區(qū)節(jié)水工程面積為1.97萬hm2，占同規(guī)模灌區(qū)有效灌溉面積的88.30%，其中渠道防滲0.66萬hm2，低壓管灌1.25萬hm2，噴灌0.06萬hm2；1個1.00萬～2.00萬hm2中型灌區(qū)節(jié)水工程面積為0.96萬hm2，占同規(guī)模灌區(qū)有效灌溉面積的73.84%，其中，渠道防滲0.28萬hm2，低壓管灌0.66萬hm2，微灌0.02萬hm2。

可見，0.07萬～0.33萬hm2灌區(qū)有32%有效灌溉面積為土渠，0.33萬～1.00萬畝灌區(qū)有11.7%為土渠，1.00萬～2.00萬hm2灌區(qū)有26.16%為土渠可發(fā)展節(jié)水工程，其中22個0.07萬～0.33萬hm2灌區(qū)應(yīng)是開展節(jié)水建設(shè)主要方向，見表2。

2.2 農(nóng)田灌溉用水量情況

2021年天津市灌區(qū)單位實際灌溉面積用水量3414.28m3/hm2，中型灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水量20416.94萬m3，占全市毛灌溉用水量的24.39%，單位實際灌溉面積用水量3519.51m3/hm2。其中22個0.07萬～0.33萬hm2中型灌區(qū)，農(nóng)業(yè)毛灌溉用水量8563.99 萬m3，單位面積用水量2662m3/hm2；6個0.33萬～1.00萬hm2中型灌區(qū)，農(nóng)業(yè)毛灌溉用水量9745.29萬m3，單位面積用水量4694.03m3/hm2；1個1.00萬～2.00萬hm2中型灌區(qū)，農(nóng)業(yè)毛灌溉用水量2107.65萬m3，單位面積用水量4143.48m3/hm2。2021年天津市29個中型灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水量見表3。0.07萬～0.33萬hm2中型灌區(qū)單位面積用水量比中型灌區(qū)整體3519.51m3/hm2低24.35%；0.33萬～1萬hm2中型灌區(qū)單位面積用水量比中型灌區(qū)整體3519.51m3/hm2高33.37%；1萬～2萬hm2中型灌區(qū)單位面積用水量比中型灌區(qū)整體3519.51m3/hm2高17.73%?？梢?，各類型灌區(qū)中有9個灌區(qū)單位灌溉用水量偏高，應(yīng)加強灌區(qū)田間節(jié)水管理。

表3 2021年天津市29個中型灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水量

2.3 灌溉水有效利用系數(shù)測算情況

2.3.1 測算方法

a.樣點灌區(qū)、典型田塊選取。按照樣點灌區(qū)具有代表性、可行性和相對穩(wěn)定性等選擇原則[5]，確定了4個中型樣點灌區(qū)，分別是豆張莊灌區(qū)、大孟莊灌區(qū)、崔黃口灌區(qū)、潮南灌區(qū)。每個樣點灌區(qū)內(nèi)對于播種面積超過灌區(qū)總播種面積10%以上的作物種類，須分別選擇典型田塊。按照上、下區(qū)域有代表性的農(nóng)渠控制范圍，每種需觀測的作物至少選擇3個典型田塊，最終共選擇54個典型田塊，選擇結(jié)果見表4。

b.樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算。采用日歷年(2021年1—12月)對天津市中型樣點灌區(qū)進行測算分析。在典型田塊作物灌水前后分別在20cm、40cm、60cm、80cm土壤深度(蔬菜測定深度為0～40cm)，采用TDR土壤剖面水分測量儀直接測定某次典型田塊作物計劃濕潤層內(nèi)土壤體積含水率，按照《灌溉試驗規(guī)范》(SL 13—2015)規(guī)定，計算得出典型田塊作物某次單位面積凈灌溉用水量，累加各次用水量得出該典型田塊不同作物年單位面積凈灌溉用水量，再根據(jù)灌區(qū)內(nèi)不同作物種類實際灌溉面積，計算得出灌區(qū)年凈灌溉用水總量；樣點灌區(qū)毛灌溉用水總量是指灌區(qū)全年從水源處取用灌溉的總水量，主要通過直接量測法和以電折水系數(shù)法確定；樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)直接采用灌入田間可被作物吸收利用的水量(凈灌溉用水量)與灌區(qū)從水源取用的灌溉總水量(毛灌溉用水量)的比值來計算。

c.中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算。首先，以中型樣點灌區(qū)測算值為基礎(chǔ)，按算術(shù)平均法，分別計算得出0.07萬～0.33萬hm2、0.33萬～1萬hm2、1萬～2萬hm2各類型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)值；然后，按以上計算得出的各類型灌區(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)值。

2.3.2 測算成果

按照以上測算方法，得出豆張莊灌區(qū)、大孟莊灌區(qū)、崔黃口灌區(qū)、潮南灌區(qū)4個樣點灌溉水有效利用系數(shù)，見表5～表8。按照算術(shù)平均法得出1.00萬～2.00萬hm2、0.33萬～1.00萬hm2、0.07萬～0.33萬hm2各類型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)分別為0.6819、0.6824、0.6874。按照毛灌溉用水量加權(quán)平均法，得出天津市中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.6849，見表9。

表5 武清區(qū)豆張莊中型樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計算(0.07萬～0.33萬hm2)

表6 武清區(qū)大孟莊中型樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計算(0.07萬～0.33萬hm2)

表7 武清區(qū)崔黃口樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計算(0.33萬～1.00萬hm2)

表8 寶坻區(qū)潮南中型樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)計算(1.00萬～2.00萬hm2)

表9 2021中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)成果

3 節(jié)水發(fā)展成效與潛力分析

農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展成效與潛力主要表現(xiàn)為節(jié)水灌溉面積的增加、單位面積用水量減少、灌溉水利用系數(shù)的提高[6]。天津市近年來全面推進農(nóng)業(yè)節(jié)水，持續(xù)實施大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，大力發(fā)展節(jié)水面積，有效提高了天津市農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)，特別是2021年天津市中型灌區(qū)節(jié)水發(fā)展成效顯著，但仍有節(jié)水潛力可挖掘[7]。

3.1 節(jié)水工程發(fā)展分析

天津市大力發(fā)展中型灌區(qū)節(jié)水工程面積，已占中型灌區(qū)有效灌溉面積的74.88%，中型灌區(qū)節(jié)水工程覆蓋率高于60.00%，但仍低于天津市節(jié)水工程覆蓋率88.06%，說明中型灌區(qū)節(jié)水工程建設(shè)仍有25.12%的發(fā)展空間和潛力，其中0.07萬～0.33萬hm2灌區(qū)有效灌溉面積有32%為土渠，是重點開展節(jié)水建設(shè)的灌區(qū)。

3.2 農(nóng)田灌溉單位面積用水量分析

中型灌區(qū)單位面積用水量3519.51m3/hm2，比天津市單位面積用水量3414.28m3/hm2高3.08%，其中0.33萬～1.00萬hm2單位面積用水量偏高，為4649.03m3/hm2。這說明中型灌區(qū)整體灌溉用水量水平和天津市基本持平，但中型灌區(qū)單位面積用水量仍有降低的潛力，應(yīng)多舉措加強高于整體水平的各類型中型灌區(qū)的田間節(jié)水管理水平。

3.3 灌溉水有效利用系數(shù)分析

2021年中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.6849，與天津市灌溉水有效利用系數(shù)綜合值0.7210相比還有差距，節(jié)水潛力較大。天津市中型灌區(qū)2006—2020年灌溉水有效利用系數(shù)為0.5700～0.7216，系數(shù)整體呈逐步上升趨勢，但2021年系數(shù)有所降低，與2020年的0.7216比較降低了0.0367(見圖2)，分析其主要原因為：

a.2021年中型灌區(qū)樣本大幅調(diào)整、農(nóng)民灌水管理方式南北區(qū)域差異較大。

調(diào)整后中型灌區(qū)除了靜海中旺灌區(qū)位于天津市南部，其余均位于天津市北部。北部薊州區(qū)為淺層地下水灌區(qū)，為非壓采區(qū)，淺層地下水源補給充足。寶坻區(qū)、武清區(qū)中型灌區(qū)均為地表水灌區(qū)，水源主要為薊運河、潮白新河、龍鳳河，地表水源相對充足，經(jīng)實地調(diào)查得知北部中型灌區(qū)水源相對充足，農(nóng)民灌水時常有大水漫灌現(xiàn)象，地塊間跑水冒水現(xiàn)象，農(nóng)民節(jié)水意識相對南部缺水地區(qū)較薄弱[8]，灌溉水有效利用系數(shù)在0.6800左右。已銷號的南部地區(qū)中型灌區(qū)(靜海區(qū)18處、濱海新區(qū)12處)地表水源匱乏，為地下水限采區(qū)，主要依靠渠系存蓄雨水灌溉，農(nóng)民灌溉管理嚴格，不會出現(xiàn)地頭間水跑、水泡現(xiàn)象，節(jié)水意識較強，灌溉水有效利用系數(shù)在0.7000以上。因此，中型灌區(qū)大幅調(diào)整，重新布局，銷號大部分南部中型灌區(qū)，對天津市2021年中型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)影響很大，造成系數(shù)整體有較大降幅。今后保留的北部地區(qū)中型灌區(qū)應(yīng)在灌溉定額指導(dǎo)下，加強田間用水管理，挖掘節(jié)水空間。

b.節(jié)水工程與投資力度不夠。2021年天津市中型灌區(qū)新增節(jié)水工程面積0.20萬hm2，總投資0.2億元。新增節(jié)水工程主要為高效節(jié)水工程(低壓管道)，增加節(jié)水工程面積占中型有效灌溉面積的1.70%，新增少量節(jié)水面積不足以抵消重新布局調(diào)整帶來的系數(shù)降低影響，節(jié)水工程建設(shè)僅緩減了中型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)下降趨勢。

圖1 2006—2021全市中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)柱狀圖

4 結(jié) 語

中型灌區(qū)是天津市除大型灌區(qū)外規(guī)模較大的主要類型灌區(qū)之一。目前中型灌區(qū)節(jié)水工程建設(shè)仍有25.12%的發(fā)展空間和潛力，其中22處0.07～0.33萬hm2灌區(qū)有32%有效灌溉面積為土渠，應(yīng)重點開展節(jié)水建設(shè)。中型灌區(qū)單位面積用水量有降低的潛力，其中0.33～1.00萬hm2灌區(qū)單位面積用水量偏高，應(yīng)重點加強其田間節(jié)水管理水平。2021年中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.6849，與天津市系數(shù)綜合值0.7210比較，還有較大節(jié)水潛力。

建議今后中型灌區(qū)節(jié)水潛力發(fā)展方向為：繼續(xù)改善和建設(shè)22個0.07～0.33萬hm2中型灌區(qū)節(jié)水面積，重點推進0.33～1.00萬hm2灌區(qū)管理節(jié)水和農(nóng)藝節(jié)水，減少0.33～1.00萬hm2灌區(qū)單位面積灌溉用水量，努力提升中型灌區(qū)整體灌溉水有效利用系數(shù)，明確重點建設(shè)方向?qū)崿F(xiàn)天津市精準節(jié)水具有重要指導(dǎo)意義。