馬丹榮

(玉林市水利電力科學(xué)研究院，廣西 玉林 537000)

貴港市農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析工作在廣西壯族自治區(qū)水利廳統(tǒng)一部署下開展，自2014年首次開始進(jìn)行觀測(cè)，并列為落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度考核的重要指標(biāo)。至2022年，貴港全市觀測(cè)樣點(diǎn)灌區(qū)數(shù)量由2014年的15個(gè)增長(zhǎng)至24個(gè)，測(cè)算系數(shù)值由0.447提高至0.516，在觀測(cè)工作中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

1 農(nóng)田灌溉及用水情況

貴港市坐落在珠江流域最大的沖積平原——潯郁平原的中部，郁、黔、潯三江交匯，屬桂中旱片，下轄桂平市、平南縣、港北區(qū)、港南區(qū)和覃塘區(qū)3區(qū)2縣市，是廣西的農(nóng)業(yè)大市和重要商品糧生產(chǎn)基地，經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。貴港全市灌溉耗水作物主要為水稻，其次為蔬菜、玉米、甘蔗、淮山、水果等，玉米、甘蔗、淮山等旱地作物大部分靠自然降雨補(bǔ)給。

至2022年，貴港全市共有3個(gè)大型灌區(qū)、19個(gè)中型灌區(qū)和726個(gè)小型灌區(qū)[1]，其中，大型灌區(qū)有效灌溉面積6.60萬(wàn)hm2，實(shí)際灌溉面積5.60萬(wàn)hm2，毛灌溉用水量6.57億m3；中型灌區(qū)有效灌溉面積5.86萬(wàn)hm2，實(shí)際灌溉面積4.00萬(wàn)hm2，毛灌溉用水量4.96億m3；小型灌區(qū)有效灌溉面積6.45萬(wàn)hm2，實(shí)際灌溉面積5.40萬(wàn)hm2，毛灌溉用水量5.78億m3。

貴港市灌區(qū)灌溉水源主要為轄區(qū)內(nèi)各大中小型水庫(kù)、塘壩等。至2022年，貴港全市已建成水庫(kù)286座，其中大型水庫(kù)4座，總庫(kù)容197045萬(wàn)m3，興利庫(kù)容60635萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積9.00萬(wàn)hm2；中型水庫(kù)17座，總庫(kù)容44849萬(wàn)m3，興利庫(kù)容31260萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積5.83萬(wàn)hm2；小(1)型水庫(kù)60座，總庫(kù)容17947萬(wàn)m3，興利庫(kù)容12740萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積2.29萬(wàn)hm2；小(2)型水庫(kù)205座，總庫(kù)容7063萬(wàn)m3，興利庫(kù)容48022萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積1.13萬(wàn)hm2。另外，還有塘壩工程5899座，總庫(kù)容6703萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積2.65萬(wàn)hm2[2]。

2 樣點(diǎn)灌區(qū)選擇

2014年，貴港市首次在全市開展農(nóng)田水利用系數(shù)測(cè)算工作，當(dāng)年共選擇了15個(gè)觀測(cè)樣點(diǎn)灌區(qū)，其中大型樣點(diǎn)灌區(qū)3個(gè)，中型樣點(diǎn)灌區(qū)2個(gè)，小型樣點(diǎn)灌區(qū)10個(gè)。隨后各年度根據(jù)測(cè)算工作要求，逐漸增加樣點(diǎn)灌區(qū)選擇數(shù)量，保證測(cè)算結(jié)果的代表性。

至2022年，貴港在全市選擇了24個(gè)觀測(cè)樣點(diǎn)灌區(qū)，其中大型樣點(diǎn)灌區(qū)3個(gè)，中型樣點(diǎn)灌區(qū)8個(gè)，小型樣點(diǎn)灌區(qū)13個(gè)，具體分布：平南縣1個(gè)大型灌區(qū)、2個(gè)中型灌區(qū)、6個(gè)小型灌區(qū)；港南區(qū)1個(gè)大型灌區(qū)、4個(gè)小型灌區(qū)；港北區(qū)1個(gè)大型灌區(qū)；桂平市4個(gè)中型灌區(qū)、1個(gè)小型灌區(qū)(高效節(jié)水灌區(qū))；覃塘區(qū)2個(gè)中型灌區(qū)，2個(gè)小型灌區(qū)(含1個(gè)高效節(jié)水灌區(qū))。

2022年貴港市樣點(diǎn)灌區(qū)選擇情況具體見表1。

表1 2022年貴港市樣點(diǎn)灌區(qū)選擇情況統(tǒng)計(jì)表

3 灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析

3.1 樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析

貴港市灌溉水利用系數(shù)測(cè)算統(tǒng)一采用“首尾測(cè)算分析法”[3]，即直接采用凈灌溉用水量與毛灌溉用水量的比值進(jìn)行計(jì)算，不考慮輸、配水過程損失。

根據(jù)量測(cè)得出的某種作物典型田塊的年每667m2凈灌溉用水量w田凈，計(jì)算該灌區(qū)同區(qū)域或同種灌溉類型第i種作物的年凈灌溉用水量wi，再根據(jù)灌區(qū)內(nèi)不同分區(qū)不同作物種類灌溉面積，結(jié)作物年每667m2凈灌溉用水量，計(jì)算得到樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水總量W樣凈[4]。

3.1.1 測(cè)算流程

確定樣點(diǎn)灌區(qū)后，在每個(gè)灌區(qū)內(nèi)根據(jù)要求選擇觀測(cè)典型田塊，采用直接量測(cè)法測(cè)定每667m2凈灌溉用水量，再以此推算灌區(qū)年凈灌溉用水量，結(jié)合灌區(qū)實(shí)測(cè)年毛灌溉用水量，在此基礎(chǔ)上計(jì)算得到灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)。

3.1.2 典型田塊選擇

根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)規(guī)模及類型，結(jié)合田塊面積、種植結(jié)構(gòu)、灌溉條件等方面要求，進(jìn)行典型田塊的選擇。至2022年，貴港全市樣點(diǎn)灌區(qū)共選擇典型田塊121塊，具體見表2。

表2 2022年貴港市樣點(diǎn)灌區(qū)典型田塊選擇情況統(tǒng)計(jì)表

3.1.3 凈灌溉用水量

典型田塊凈灌溉用水量采用直接量測(cè)法，具體有濕潤(rùn)灌溉水量觀測(cè)法和淹水灌溉水量觀測(cè)法等方法。濕潤(rùn)灌溉水量觀測(cè)法適用于高效節(jié)水灌溉、溝灌、澆灌等灌溉方式的旱作物以及濕潤(rùn)灌溉方式的水稻等；淹水灌溉水量觀測(cè)法適用于淹水灌溉方式的水稻等水田作物。

3.1.4 毛灌溉用水量

灌區(qū)毛灌溉用水總量W樣毛是指灌區(qū)全年從水源(1個(gè)或多個(gè))取用的用于農(nóng)田灌溉的總水量，該水量通過實(shí)測(cè)確定，其值等于取水總量中扣除非農(nóng)業(yè)用水量。一般利用水工建筑物、水尺、特設(shè)量水設(shè)施、自動(dòng)量水設(shè)備等進(jìn)行觀測(cè)。

3.1.5 測(cè)算成果

樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)計(jì)算公式：

η樣=W樣凈/W樣毛

(1)

式中，η樣為樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)；W樣凈為樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量，m3；W樣毛為樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水量，m3。

3.2 市級(jí)灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析

在計(jì)算市級(jí)區(qū)域不同規(guī)模與類型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)時(shí)，通過將毛灌溉用水量簡(jiǎn)化為“水量權(quán)重(λ)”的方法計(jì)算系數(shù)，并以各樣點(diǎn)灌區(qū)測(cè)算得到的灌溉水利用系數(shù)為基礎(chǔ)，采用算術(shù)平均法分別計(jì)算市級(jí)區(qū)域?qū)?yīng)規(guī)模灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)，并進(jìn)一步計(jì)算得到市級(jí)灌溉水利用系數(shù)，計(jì)算公式：

η市=λ市大η市大+λ市中η市中+λ市小η市小

(2)

式中，η市為市級(jí)灌溉水利用系數(shù)；η市大、η市中、η市小為市域范圍大、中、小型灌區(qū)的灌溉用水利用系數(shù)；λ市大、λ市中、λ市小為市域范圍大、中、小型灌區(qū)水量權(quán)重。

4 測(cè)算成果與變化趨勢(shì)分析

4.1 灌溉水利用系數(shù)測(cè)算成果

貴港市自2014年開展灌溉水利用系數(shù)測(cè)算分析工作以來(lái)，每年年初成立工作領(lǐng)導(dǎo)小組，選定技術(shù)支撐單位，通過對(duì)各樣點(diǎn)灌區(qū)觀測(cè)人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)、現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)等，順利完成各年度測(cè)算任務(wù)。貴港市2018—2022年灌溉水利用系數(shù)測(cè)算成果具體見表3、圖1。

圖1 2018—2022年貴港市灌溉水利用系數(shù)年間對(duì)比圖

表3 2018—2022年貴港市灌溉水利用系數(shù)年間對(duì)比表

4.2 測(cè)算影響因素分析

通過對(duì)貴港市2018—2022年灌溉水利用系數(shù)測(cè)算成果進(jìn)行對(duì)比分析研究，影響系數(shù)測(cè)算成果的主要因素有灌區(qū)投資、工程管理、灌溉方式、年降雨量等。

4.2.1 灌區(qū)投資

貴港市2018—2022年各年度的灌溉水利用系數(shù)均有所增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)幅度不一，2019—2022年每年較上1年系數(shù)增長(zhǎng)幅度分別為1.65%、2.83%、0.79%、0.78%，由此可見，從2020年開始，系數(shù)增長(zhǎng)幅度呈下降趨勢(shì)，分析主要原因是2019—2020年每公頃投資較上1年均有較大幅度增長(zhǎng)，最明顯的是，2020年每公頃投資是2019年的3.6倍，因此2020年系數(shù)增長(zhǎng)幅度是近5年來(lái)最大的。而2021—2022年每公頃投資較上1年均為負(fù)增長(zhǎng)，前述分析可知，系數(shù)與每公頃投資呈正相關(guān)關(guān)系，加上隨著測(cè)算工作的逐年開展，經(jīng)驗(yàn)積累，根據(jù)實(shí)際情況不斷增選樣點(diǎn)灌區(qū)，使得測(cè)算結(jié)果更具有代表性，在同等條件變化不大的情況下，系數(shù)增幅減緩是符合實(shí)際的。

4.2.2 工程管理

灌區(qū)工程管理主要體現(xiàn)在管理隊(duì)伍的素質(zhì)和規(guī)模、管理手段的現(xiàn)代化程度等。通過對(duì)不同規(guī)模的灌區(qū)水利用系數(shù)進(jìn)行比較可知，大型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)相對(duì)較高。分析主要原因，貴港市3個(gè)大型灌區(qū)均設(shè)置有專門的管理機(jī)構(gòu)，管理制度及管理設(shè)施相對(duì)于中、小型灌區(qū)較完善，且目前大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程基本完成，主要干支渠渠系襯砌率較高，維修養(yǎng)護(hù)資金落實(shí)有保障，管理水平相對(duì)較高。

4.2.3 灌溉方式

近年來(lái)，貴港市政府大力推行高效節(jié)水灌溉，高效節(jié)水灌溉面積達(dá)到0.92萬(wàn)hm2，占全市有效灌溉面積的5%，占全市節(jié)水灌溉面積的8%。通過對(duì)小型樣點(diǎn)灌區(qū)水利用系數(shù)比較可知，高效節(jié)水灌區(qū)水利用系數(shù)值普遍較高，可達(dá)到0.90以上，主要是因?yàn)楦咝Ч?jié)水灌區(qū)采取了管灌、噴灌、微灌等節(jié)水措施，在灌區(qū)取水、輸水、配水、灌水甚至排水的過程中減少灌溉水蒸發(fā)、泄露、滲漏、回流和滯留的損失，灌溉水利用系數(shù)得到顯著提高。對(duì)于貴港市樣點(diǎn)灌區(qū)而言，與工程節(jié)水相對(duì)較少且其他要素相近的灌區(qū)相比，節(jié)水灌溉面積越大的灌區(qū)，其灌溉水利用系數(shù)也更大[5]。

4.2.4 年降雨量

貴港市降雨存在時(shí)空分布不均現(xiàn)象。在時(shí)間上，降雨主要集中在4—8月，近似于兩頭小中間大的正太分布特征，尤以5—6月降雨量最多，在降雨量變差系數(shù)分析上，3—8月降雨相對(duì)穩(wěn)定，其他月份穩(wěn)定性較差。在空間上，桂平市降雨量最大，平南縣等其他縣市區(qū)降雨量相對(duì)較少。由于貴港市種植雙季水稻，3—6月主要是早稻生長(zhǎng)時(shí)段，7—8月主要是晚稻泡田期、復(fù)苗期，降雨充足，補(bǔ)充灌溉水量增加，則農(nóng)田灌溉次數(shù)相對(duì)減少；9—10月水稻生長(zhǎng)需水量相對(duì)不大，而同期降雨量減少，對(duì)農(nóng)田灌溉用水影響不大。另外，各灌區(qū)所在位置地形地貌的差異，降雨量大小不同，灌區(qū)凈灌水情況又有差別，對(duì)各灌區(qū)水利用系數(shù)測(cè)算分析也有一定影響?？傮w上，年降雨量越大的年份，灌溉水利用系數(shù)越大，呈正相關(guān)關(guān)系。

4.3 變化趨勢(shì)分析

貴港市2018—2022年灌溉水利用系數(shù)由0.486提高到0.516，主要得益于近年來(lái)政府對(duì)灌區(qū)建設(shè)的持續(xù)投資和節(jié)水工程的推廣實(shí)施，灌區(qū)渠系襯砌率和管理水平逐步提高。灌溉水利用系數(shù)增幅在2020年后有所減緩并趨于平穩(wěn)，隨著貴港市大中型灌區(qū)節(jié)水改造與續(xù)建配套、水價(jià)改革等項(xiàng)目相繼完成，灌區(qū)灌溉方式和種植作物基本穩(wěn)定，可以預(yù)見，貴港市灌溉水利用系數(shù)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍將保持平緩增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)貴港市農(nóng)田灌溉及用水情況、灌溉水利用系數(shù)測(cè)算工作開展情況以及2018—2022年的測(cè)算成果進(jìn)行分析表明，影響測(cè)算成果的因素主要有灌區(qū)投資、工程管理、灌溉方式、年降雨量等，灌溉水利用系數(shù)仍會(huì)繼續(xù)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但增幅趨于平緩，建議貴港市加大節(jié)水改造力度，加強(qiáng)灌區(qū)用水管理和宣傳，完善節(jié)水管理制度，切實(shí)提高用水管理水平和灌溉用水效率。