摘要 為評估農(nóng)業(yè)灌溉用水效率，本文采用直接量測法與觀測分析法確定主要農(nóng)作物的凈灌溉定額。根據(jù)各類作物的實(shí)際灌溉面積推算灌區(qū)的凈灌溉用水量，以及灌區(qū)管理站提水記錄與灌區(qū)內(nèi)塘壩復(fù)蓄系數(shù)推算神靈電灌區(qū)毛灌溉用水總量，通過首位測算法求灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，以此測算了神靈電灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。結(jié)果表明，神靈電灌區(qū)系數(shù)從0.551 3提升至0.588 9，主要得益于配套工程的更新改造與灌區(qū)日益完善的管理維護(hù)工作。

關(guān)鍵詞 灌溉水有效利用系數(shù)；首尾測算法；凈灌溉用水量；蒸發(fā)蒸騰水量；節(jié)水灌溉制度

中圖分類號 S277" "文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）21-0106-05

Calculation and evaluation of effective utilization coefficient of farmland irrigation water in Shenling electric irrigation district

YU Fengcun1" " ZHANG Jun2

（1Anhui amp; Huaihe River Institute of Hydraulic Research， Key Laboratory of Water Conservancy and

Water Resources of Anhui Province， Hefei 230088， China;

2Feixi County Water Affairs Bureau， Hefei 230000， China）

Abstract To evaluate the efficiency of agricultural irrigation water in Shenling electric irrigation district， this paper" evaluated the net irrigation quota of main crops which determined by direct measurement method and observation analysis method， then the net irrigation water consumption was calculated according to the actual irrigated area of various crops， and the gross irrigation water consumption was calculated according to the water extraction record of the irrigation station and the restorage coefficient of the pond dam in the irrigated area. The effective utilization coefficient of farmland irrigation water was calculated by the first measurement method which were used to calculate the effective utilization coefficient of farmland irrigation water. The results show that the coefficient increases from 0.551 3 to 0.588 9 in the past five years， mainly due to the renovation of supporting projects and the improvement of management and maintenance of irrigation area.

Keywords the effective utilization coefficient of farmland irrigation water; head-end measurement method; net irrigation water consumption; amount of evapotranspiration; water-saving irrigation system

神靈電灌區(qū)位于安徽肥西縣東南部，為中型提水灌區(qū)。灌區(qū)范圍內(nèi)作物種植水稻為中稻和單季晚稻、小麥和油菜。灌區(qū)內(nèi)有神靈站和東南塘泵站。神靈站裝機(jī)800 kW、揚(yáng)程7.5 m，設(shè)計(jì)流量8.10 m3/s；東南塘泵站裝機(jī)150 kW、揚(yáng)程12.0 m，設(shè)計(jì)流量0.75 m3/s。

研究對象位于安徽省中部，合肥市西南部，地跨江淮流域之間，臨淝水之南，濱巢湖西岸。屬濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，主要特點(diǎn)是光照充足、無霜期長，氣候溫和、雨量適中，全年季風(fēng)明顯、四季分明。蒸發(fā)量多年平均值為899.6 mm，年平均降水量993.8 mm，多年平均徑流280.4 mm。降水量年際、年內(nèi)分配不均，豐水年是平均年的2～3倍，枯水年僅為平均年的20%左右。徑流量主要集中在汛期的6—9月份，占全年的60%左右，其他季節(jié)徑流量較少。地勢北高南低，中北部丘陵起伏，崗沖相間，大別山余脈形成江淮分水嶺，自西向東橫貫縣境中北部。嶺南為長江水系，嶺北為淮河水系。多年平均降水量993.8 mm，多年平均蒸發(fā)量899.6 mm，年平均地表水資源總儲量5.19億m3，單位面積水資源儲量33.1萬m3/km2。肥西縣的徑流量特點(diǎn)是年際變化大，年內(nèi)分布不均。為評估農(nóng)業(yè)灌溉用水效率，本文采用直接量測法與觀測分析法確定主要農(nóng)作物的凈灌溉定額。根據(jù)各類作物的實(shí)際灌溉面積推算灌區(qū)的凈灌溉用水量，以及灌區(qū)管理站提水記錄與灌區(qū)內(nèi)塘壩復(fù)蓄系數(shù)推算神靈電灌區(qū)毛灌溉用水總量，通過首位測算法求灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，以此測算了神靈電灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。

1 材料與方法

首尾測算分析法是指直接測量統(tǒng)計(jì)灌區(qū)從水源引入的毛灌溉用水總量，通過分析測算得到田間實(shí)際凈灌溉用水總量。田間實(shí)際凈灌溉用水總量與毛灌溉用水總量的比值即為灌溉利用系數(shù)，見式（1）。

[ηw（%）=（WjWa）×100] （1）

式（1）中：[ηw]為神靈電灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)；[Wj]為神靈電灌區(qū)凈灌溉用水總量，m3；[Wa]為神靈電灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3。

2 結(jié)果與分析

2.1 降水特征

神靈電灌區(qū)的降水特征詳見圖1。由圖1可得，該地區(qū)多年平均降水量為976.2 mm（CV=0.24，Cs=2CV），2022年的年均降水量667 mm，年降水頻率為92.1%，降水量年內(nèi)時(shí)空分配不均，地區(qū)間差異較大。2022年神靈電灌區(qū)嚴(yán)店站全年降水量為643 mm，年降水頻率為93.9%，降水量年內(nèi)分配不均。

單季晚稻全生育期日降水量詳見圖2。由圖2可得，單季晚稻全生育期內(nèi)的總降水量為194.5 mm，最大1日降水量發(fā)生在7月5日，為40.5 mm。中稻全生育期內(nèi)的總降水量詳見圖3。由圖3可得，中稻全生育期日降水量為148.5 mm，最大1日降水量發(fā)生在7月5日，為40.5 mm。這些降水在一定程度上滿足了水稻生長發(fā)育所需水分，但供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要從泵站與灌區(qū)內(nèi)塘壩提水補(bǔ)充灌溉。

2.2 凈灌溉用水量

2.2.1 直接量測法" 該灌區(qū)自2015年啟動農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的田間實(shí)測工作，在上、下游分別選定3塊樣點(diǎn)田塊，上游樣點(diǎn)田塊面積400 hm2，下游樣點(diǎn)田塊面積266.67 hm2。樣點(diǎn)田塊內(nèi)的秋季作物主要是單季晚稻（生長期為6月8日—10月15日），上游樣點(diǎn)田塊主要種植小麥（生長期為11月1日至次年5月25日），下游樣點(diǎn)田塊主要種植油菜（生長期為10月20日至次年5月15日）。

該灌管理處實(shí)測工作人員的放水記錄、取土記錄及灌溉記錄詳見表1。根據(jù)表1，結(jié)合實(shí)地調(diào)研情況，得出該樣點(diǎn)灌區(qū)單季晚稻的凈灌溉定額。

上游3個(gè)樣點(diǎn)田塊泡田平均耗水184 mm；8月15日第一次灌水，平均耗水174 mm；8月28日第二次灌水，平均耗水216 mm；9月13日第三次灌水，平均耗水136 mm；該樣點(diǎn)田塊單季晚稻凈灌溉定額為710 mm。下游3個(gè)樣點(diǎn)田塊泡田平均用水177 mm；8月14日第一次灌水，平均耗水171 mm；8月29日第二次灌水，平均耗水184 mm；9月15日第三次灌水，平均耗水141 mm；該樣點(diǎn)田塊單季晚稻凈灌溉定額為673 mm。由面積加權(quán)平均求得神靈電灌區(qū)單季晚稻的凈灌溉定額695.2 mm。2022年旱作物均無灌水記錄，小麥、油菜的凈灌溉定額均為0 mm。

2.2.2 觀測分析法" 水稻的凈灌溉需水量包括3個(gè)部分：蒸發(fā)蒸騰水量、泡田水量以及必要的滲漏水量。水稻全生育期的凈灌溉定額見式（2）。

[Mi=ETc+Fd+Me-Pe-Ge] （2）

式（2）中：Mi為水稻凈灌溉定額，mm；ETc為水稻的蒸發(fā)蒸騰量，mm；Pe為水稻生育期內(nèi)的有效降水量，mm；Fd為水稻全生育期滲漏量，mm；Me為插秧前的泡田定額，mm；Ge為水稻全生育期間地下水的利用量，mm。

參考作物蒸發(fā)蒸騰量ET0，采用彭曼－蒙特斯公式計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量，見圖4。

（1）作物系數(shù)。根據(jù)安徽省主要作物需水量等值線圖研究成果與聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織推薦的84種作物的標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)和修正公式及淠史杭灌溉試驗(yàn)站、肥東八斗灌溉試驗(yàn)站近年的灌溉試驗(yàn)資料確定神靈電灌區(qū)主要種植作物生育時(shí)期及分旬作物系數(shù)，見圖5。

（2）作物蒸發(fā)蒸騰量ETC。利用同階段的參考作物蒸發(fā)量ET0與相應(yīng)階段的作物系數(shù)的乘積求得，見圖6。

（3）有效降水量。根據(jù)灌溉試驗(yàn)研究成果確定神靈電灌區(qū)旬時(shí)段水旱作物降水有效系數(shù)，詳見表2。根據(jù)旬降水量和作物降水有效系數(shù)，計(jì)算得到作物的有效降水量，即中稻110.91 mm，單季晚稻149.76 mm，小麥324.61 mm，油菜326.51 mm。

（4）灌區(qū)水稻育秧、泡田水量及滲漏量。①水稻栽培普遍實(shí)行水育苗移栽：水育苗用水包括秧田整地用水、秧苗期耗水和涼芽排水量。根據(jù)灌溉試驗(yàn)站歷年試驗(yàn)資料，水稻育秧平均耗水343.8 mm，按秧田與本田的比例1∶15計(jì)，其水量攤?cè)氡咎?，每公頃?3.0 mm。②水稻泡田水量：泡田水量是水稻灌溉用水的一部分，包括使土壤達(dá)到飽和所需水量、泡田期所消耗的水量、泡田后水層。根據(jù)灌溉試驗(yàn)站的試驗(yàn)資料，水稻泡田定額為125.0 mm。③水稻滲漏量：稻田需要具有一定的滲漏量，便于一部分氧氣可隨下滲水進(jìn)入土壤下層，以提高土壤氧化還原電位，水稻滲漏量主要與當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)和地下水埋深相關(guān)。根據(jù)灌溉試驗(yàn)站的試驗(yàn)成果，稻田滲漏量為1.3 mm/d。

基于以上參數(shù)，計(jì)算該灌區(qū)主要農(nóng)作物的凈灌溉定額，詳見表3。由表3可見，直接測量確定的中稻凈灌溉定額為695.20 mm，分析法確定的凈灌溉定額為704.65 mm。2022年度該灌區(qū)降水量只有643.00 mm，降水頻率為93.9%，年型為枯水年，接近特枯水年，在實(shí)際灌溉中，實(shí)行非充分灌溉，從而確定該灌區(qū)中稻、單季晚稻、小麥和油菜的凈灌溉定額分別為386.13、463.47、0和0 m3/s。

2.3 毛灌溉用水量

根據(jù)神靈電灌區(qū)管理站2022年度抗旱記錄，共開機(jī)1 200臺時(shí)，提水量為650萬m3。

灌區(qū)內(nèi)蓄水容量500 m3以上塘壩687處，其中10萬m3以上的塘壩14處，5萬～10萬m3的塘壩33處、1萬～5萬m3的塘壩182處、0.05萬～1萬m3的塘壩458處，總塘壩容量1 047.48萬m3，詳見表4。

據(jù)實(shí)地調(diào)研及灌區(qū)降雨水文年分析結(jié)果，灌區(qū)內(nèi)塘壩的復(fù)蓄系數(shù)為0.79，故灌區(qū)內(nèi)塘壩的總供水量580萬m3；則神靈電灌區(qū)的毛灌溉水量總計(jì)為

1 230萬m3。

2.4 灌溉水有效利用系數(shù)

由確定的作物凈灌溉定額和作物實(shí)灌面積計(jì)算得出凈灌溉用水量，由首尾測算分析法計(jì)算得出神靈電灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)為0.588 9，詳見表5。

3 結(jié)論與建議

該灌區(qū)2018—2022年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)詳見圖7。由圖7可得，神靈電灌區(qū)2018—2022年的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)總體呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，主要得益于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、土地平整等項(xiàng)目輻射到神靈電灌區(qū)，維修配套溝渠27 km、建設(shè)高效節(jié)水示范46.67 hm2等改善了灌區(qū)的輸配水條件，實(shí)施灌區(qū)達(dá)標(biāo)建設(shè)，不僅提升了灌區(qū)的工程條件，而且實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)管護(hù)全覆蓋，提高了灌區(qū)的管理水平。

隨著節(jié)水型灌區(qū)創(chuàng)建、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)等工作的推進(jìn)，各級管理部門加強(qiáng)了農(nóng)業(yè)灌溉用水的管理，通過各方面的節(jié)水宣傳[1-2]，農(nóng)民的節(jié)水意識逐步增強(qiáng)，灌溉方式趨于科學(xué)合理，這些都促使了灌溉水有效利用系數(shù)的提高。

目前，灌區(qū)的節(jié)水改造基本完成。想要提升灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，就要加強(qiáng)管理，針對灌區(qū)內(nèi)的主要作物研究節(jié)水灌溉制度，及時(shí)做好土地平整工作，使灌水均勻，以減少灌溉水的無效損失和蒸發(fā)。同時(shí)，加快農(nóng)業(yè)綜合水價(jià)改革進(jìn)程[3-4]，逐步完善農(nóng)民用水基層管理制度，推行用水限額管理，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)用水管理，以提升神靈電灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓振中，馮保清. 灌溉用水效率測算分析與評估[J]. 中國水利，2016，51（23）：36-40.

[2] 許一，徐承娟. 池州市農(nóng)田灌溉水有效系數(shù)測算分析[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2021，27（4）：141-142

[3] 朱福民，李博. 興安盟農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2021，40（1）：102-106.

[4] 孫金鳳，戴鵬程，王瑞，等. 基于灌溉水有效利用系數(shù)分析農(nóng)業(yè)節(jié)水問題的探究[J]. 江蘇水利，2021（1）：10-13.

（責(zé)編：馬世堂）