略论平原河网区灌溉水有效利用系数相关核心问题

何文学，段永刚，岳文俊，李茶青

（浙江水利水电学院，310018，杭州）

略论平原河网区灌溉水有效利用系数相关核心问题

何文学，段永刚，岳文俊，李茶青

（浙江水利水电学院，310018，杭州）

在分析平原河网区农田水利工程特点的基础上，对灌溉水有效利用系数的测算分析方法进行对比，重点关注当前系数测算分析所采用的“首尾测算分析法”的三个核心问题。正确处理上述问题，建议从考评办法入手，建立保证典型田块相对稳定的补偿机制；提出年亩均净灌溉用水量应与各级灌溉试验站的当年观测试验资料比照；毛灌溉用水量应依托水量实测资料,采取“以点带面”的推算方法，并以区域水量平衡原理进行复核，以此获得可靠的测算分析成果。

农田水利；灌溉水有效利用系数；测算分析

灌溉水有效利用系数是衡量灌区建设水平、管理水平、农业用水效率和节水潜力的重要指标。我国农田灌溉用水量约占总用水量的60%以上,提高农业用水效率，是建设节水型社会的必然选择。《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发〔2012〕3号）明确要求，到2020年，农田灌溉水有效利用系数提高到0.55以上。为此在全国范围内开展了农田灌溉水有效利用系数测算分析工作，工作中遇到了一些困难和问题。与北方水资源相对紧缺的区域相比，南方平原河网区由于灌溉水源相对充沛、取水条件便捷、灌溉水取用不收费等因素，使得平原河网区农田灌溉水有效利用系数测算分析较之一般的单一水源灌区更为复杂，有其自身特点。当前，系数测算分析主要采用首尾测算分析法，需要正确妥善处理该方法中的三个核心问题，才可能获得比较可信的测算分析成果。

一、平原河网区的农田水利特点

1.灌区多为泵站或机埠的集合

平原河网区地形平坦，灌溉水源多为区域内河网，水量丰沛。区域河网除满足农田灌溉、生产生活供水之外，还承纳区域农田涝水和接纳雨水，具有防洪排涝、供水、养殖、营造水景观、维护水生态等诸多功能。从实际情况来看，平原河网区多为季节性缺水，农田排水较之农田灌溉更为重要和迫切，灌区大多采用小型机埠提水灌溉与排涝相结合的农田水利运行模式，是泵站或机埠的集合，运行管理比较灵活。

2.农业种植结构变化快

平原河网区人口密度大，城市化进程速度快，导致不少灌区的实际灌溉面积逐年减少。由于土地资源紧缺，灌溉取水方便，农民经营理念先进，灌区农业种植结构呈多元化发展且调整变化比较频繁，农作物种植品种更多地转向经济价值更高的苗木花卉。较之传统水稻等大田作物，苗木花卉灌溉用水量相对较少。

3.准确计算灌溉用水量较困难

受历史原因影响，平原河网区的村镇、农田、乡镇企业彼此为邻，布局相对散乱，导致农业用水、工业用水、生产生活用水、环境用水之间的界限不清，也使得灌溉用水量的准确计算比较困难。

4.量水设施建设处于起步阶段

平原河网区的灌溉水源比较丰沛，农民灌溉用水一般不会收取水费，大多数灌区缺少灌溉排水的量水设施。自农田灌溉水有效利用系数测算分析工作开展以来，各样点灌区与典型田块投入大量人力与财力建设量水设施。但由于起步较晚，基层技术力量薄弱，量水设施的选型还存在诸多误区，现场的量水设施也经常遭到不同程度的破坏。量水设施不足在一定程度上影响着农田灌溉水有效利用系数测算分析成果的准确计算，不利于当地农业节水潜力的开发。

二、灌溉水有效利用系数的概念

传统意义上，全灌区的灌溉水利用系数的定义是：田间所需要的净流量（或净水量）与渠首引入流量（或水量）之比，或等于渠系水利用系数与田间水利用系数的乘积。

《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》（以下简称《技术指导细则》）给出的灌溉水有效利用系数的定义是：在某次或某一时间内被农作物利用的净灌溉水量与水源渠首处总灌溉引水量的比值。它与灌区自然条件、工程状况、用水管理水平、灌水技术等因素有关，是表征灌溉用水效率的重要指标。从2013年起，在全国范围内按照统一的《技术指导细则》要求，开展了不同规模与类型的灌区以及不同行政区域的持续性的系数测算分析工作，对全面了解全国各地农业用水效率、灌溉管理水平与节水潜力起到了很好的参照作用。

三、灌溉水有效利用系数的确定方法

传统意义上，灌溉水有效利用系数的确定是建立在相对完备的现场试验的基础上，通过一定的现场测试方法和手段获得推算该系数所必需的流量或水量。该过程面临以下几方面的问题：①由于不同级别的灌溉渠道数量众多，导致渠系水利用系数的测定工作量非常大，而流量的测定又需要一定的设备或设施，还需要掌握操作要领的技术人员，技术要求与操作要求比较高，不适宜大范围推广采用。②不同灌溉渠段与灌溉地块的自然条件和工程状况存在差异，使得渠道水利用系数与田间水利用系数测定结果的代表性较差。③系数测定一般都结合灌溉进行，受各方面条件的制约，水流条件往往不满足恒定流要求，水流条件不稳定影响测流结果的可靠性，也影响实践操作的准确性，一定程度上影响测定结果的可靠性。④实际工作中，针对某个灌区的系数确定，一般都采用典型渠道和典型地块的测定方案，其“典型性”是否足够缺少应有的评价方法；系数测定结果又受到相应水文年来水和用水差异，以及灌区作物种植结构、实际灌溉面积等因素影响，一次现场测定结果并不能真实全面地反映灌区当年的实际灌溉水利用率。

正是因为系数确定方法在实践操作中存在上述不足，全国农田灌溉水有效利用系数测算分析专题组通过技术攻关，在部分省（自治区）实践的基础上，提出了确定灌溉用水有效利用系数的首尾测算分析法。该方法是确定灌溉用水有效利用系数的一个突破。

首尾测算分析法是直接用灌入田间可被作物吸收利用的水量（净灌溉用水量）与灌区从水源取用的灌溉总水量（毛灌溉用水量）的比值来计算灌区灌溉水有效利用系数，不去测定或计算灌溉水在输、配水和灌水过程中的损失，避开了测定渠系水利用系数和田间水利用系数这两个难点，减少了许多测定工作量。但在实际应用中，该方法还存在着不少影响测定成果可靠性与准确性的因素。对此，应重点关注首尾测算分析法的三个核心问题。

四、首尾测算分析法的核心问题

1.样点灌区与典型田块

样点灌区与典型田块的观测数据与调查统计数据是首尾测算分析法的三个核心内容之一，是农田灌溉水有效利用系数测算分析工作的基础。

样点灌区应按照“具有代表性、可行性和稳定性”等原则选择，有数量占比与有效灌溉面积占比的硬性规定。除此之外，还要考虑区域内灌区规模与类型、地形地貌与土壤状况、灌溉面积的分布与变化情况、主要农作物的种植特点、灌区节水改造等情况，以能够基本反映该区域内农田灌溉的整体特点为终极目标。

典型田块的选择要求是：位置和数量应与样点灌区的规模类型相适应，满足技术指导细则的硬性规定；边界清楚、形状规则、面积适中；综合考虑作物种类、灌溉方式、畦田规格、地形、土地平整程度、土壤类型、灌溉制度与方法、地下水埋深等方面的代表性；有固定的进水口和排水口；配备量水设施；播种面积超过灌区总播种面积10%以上的作物种类，须分别选择典型田块。

在实际工作中，受当地社会经济状况、灌区管理水平、农户认知水平等因素制约，完全达到上述要求比较困难。样点灌区还相对容易保持稳定，且能够从行政管理的角度给予资金和技术上的保证。但对典型田块而言，受农户经营理念的影响很大。农户种植结构的调整就可能导致选定的典型田块失去系数测算分析作用。对此，建议在《农田灌溉水有效利用系数测算分析工作考评办法》中增加制度保障或补偿机制加分，以便从根本上保证典型田块的稳定。

2.净灌溉用水量

样点灌区净灌溉用水量的分析与计算是首尾测算分析法的第二个核心问题。其计算公式如下：

式中，W样净为该样点灌区的净灌溉用水量（万m3）；wi为该样点灌区第i种作物亩均净灌溉用水量（m3/亩）；Ai为该样点灌区第i种作物实际灌溉面积（万亩）；n为该样点灌区当年所有作物种类（种）。

（1）亩均净灌溉用水量的确定

样点灌区典型田块内作物的亩均净灌溉用水量应优先选择直接量测法获取，即在每次灌水前后按《灌溉试验规范SL 13—2004》有关规定，观测典型田块内不同作物年内相应生育期内计划湿润层的土壤质量含水率或体积含水率（或田间水层变化），通过相应的公式计算得到W田净。从技术上讲，采取该方法获得的数据比较准确，但测试工作量巨大，并且受灌水方法影响，基层人员不容易掌握该测定方法。实际工作中，多采用观测分析法。

观测分析法是以当年典型田块量水设施获取的用水量数据为依据，得到实际进入典型田块田间的年亩均灌溉用水量，再根据当年气象资料、作物种类等情况，依据水量平衡原理计算典型田块某种作物当年的净灌溉定额M（或者采用地方农业用水定额获取对应水文年的净灌溉定额M）。然后，对二者进行比较判断，得出典型田块年亩均净灌溉用水量。

典型田块内的作物应按上述方法确定年亩均净灌溉用水量，对于样点灌区内的其他作物，则只能参考农业用水定额数据。此外，受量水设施建设与运行状况的影响，典型田块的灌溉观测数据往往不完整。因此，各地要充分发挥灌溉试验站的作用，即要以各级灌溉试验站的当年该作物的观测试验资料，复核或验证典型田块应用观测分析法的成果，以确保能够获得相对可靠的净灌溉用水量数据。

（2）作物实际灌溉面积的获取

作物实际灌溉面积是计算灌区净灌溉用水量的重要依据，通常要求采取现场调查统计的方法获得。但由于受各方面条件的制约，其调查统计数据的一致性和可靠性还需经过技术复核与检验，一般要求与农业部门的播种面积数据基本吻合，与当地的统计年鉴数据保持协调。该数据的真实性与准确性很大程度上取决于基层技术人员的职业修养与敬业态度。因此，各级政府的水行政主管部门或其技术支撑单位，应采取必要的技术手段进行抽样核查，以工作过程的严谨和技术审查的逐级把关保障实际灌溉面积数据的真实可信。

3.毛灌溉用水量

样点灌区毛灌溉用水量的分析与计算是首尾测算分析法的第三个核心问题。应首先对样点灌区的水源进行调查，根据水源特点制定量水设施建设方案，以量水设施实测数据作为农田灌溉水有效利用系数测算分析的依据。此要求，在实践中往往不容易满足。对南方平原河网区的样点灌区而言，可能存在多个水源或多个机埠。若要对每一处水源都建设量水设施，显然不太现实。对此，应考虑将样点灌区划分为若干灌溉片，有针对性地建设量水设施或采用电量折算法获取基本数据。然后，采取“以点带面”的方法，以渠首量水设施测量或可靠观测数据为基础，推算出样点灌区的亩均毛灌溉用水量，继而由实际灌溉面积推算出样点灌区的毛灌溉用水总量。如果区域内还有其他用水需求，应根据水量平衡原理进行结果复核，以保证毛灌溉用水量数据的基本可靠。

五、结语

通过分析农田灌溉水有效利用系数测算分析所采用的首尾测算分析法的三个核心问题，可知要保障样点灌区与典型田块稳定和正常运行，需在《农田灌溉水有效利用系数测算分析工作考评办法》中增加制度保障或补偿机制加分，补偿机制的建立有助于从根本上保证典型田块的稳定。净灌溉用水量的确定，需注意亩均净灌溉用水量与实际灌溉面积数据的准确性。其中年亩均净灌溉用水量应以各级灌溉试验站的当年观测试验资料做比照,作物的实际灌溉面积应以当年调查统计数据为基础,参照年鉴资料给予复核。平原河网区的毛灌溉用水量应考虑将样点灌区划分为若干灌溉片,尽可能依托水量实测资料,采取“以点带面”的推算方法，并以区域水量平衡原理进行复核。正确处理首尾测算分析法的三个核心问题，有助于推动当地农田灌溉水有效利用系数测算分析工作水平的提高。■

[1]冯保清，韩振中．全国灌溉水有效利用系数测算分析网络构建方法与实践[J]．中国水利水电科学研究院学报，2013（11）.

[2]何文学，李茶青．灌溉水利用系数测算分析中遇到的困难或问题研究[J]．中国水利，2014（23）.

[3]郭元裕．农田水利学（第一版）[M]．北京：水利电力出版社，1984.

[4]全国农田灌溉水有效利用系数测算分析专题组．全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则[Z]．2013.

[5]李英能．采用“首尾测算法”确定灌溉用水有效利用系数是一个突破[J]．中国水利，2009（3）.

Three key problems in calculation and analysis of effective utilization coefficient of irrigation water in plain river network//

He Wenxue,Duan Yonggang,Yue Wenjun,Li Chaqing

Based on the analysis of characteristics about farmland water conservancy project in plain river network,the method of calculating and analyzing the effective utilization coefficient of irrigation water is compared,the attention is fixed on the three key problems of"the beginning and the end calculation method"used in the current coefficient calculation and analysis.Starting from the assessment and evaluation methods,the compensation mechanism to ensure the relative stability of typical plots would be established,the average net irrigation water per year should be compared with the year observational test data in the irrigation test stations;the gross irrigation water consumption should be based on measured data of the irrigation water,the calculation method of the"point to area"would be taken,and the principle of regional water balance would be used.

farmland water conservancy;effective utilization coefficient of irrigation water;calculation and analysis

S274.1

B

1000-1123（2017）15-0058-03

2017-02-23

何文学，教授。

责任编辑 郑爽