疏勒河灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)分析

虎海燕，徐寶山

（甘肅省疏勒河流域水資源局，735211，玉門(mén)）

農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)是指灌溉農(nóng)田的凈化水量與從河道頭部分流總水量的比值，是反映灌溉項(xiàng)目工程發(fā)揮作用、高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣應(yīng)用以及灌溉管理水平的核心指標(biāo)，也是衡量農(nóng)田用水效率的綜合可靠指標(biāo)。為評(píng)價(jià)疏勒河流域三大灌區(qū)水資源利用效率，科學(xué)合理評(píng)估灌區(qū)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用和信息化灌溉系統(tǒng)的發(fā)展成效，本文分析了疏勒河灌區(qū)2009—2017年近9年的灌溉數(shù)據(jù)和樣地測(cè)量面積數(shù)據(jù)，測(cè)算了三大灌區(qū)灌溉水的有效利用系數(shù)。比較基于斗口計(jì)量測(cè)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的灌溉水有效利用系數(shù)，科學(xué)分析節(jié)水潛力并探索提高灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)的措施，從而進(jìn)一步提高灌區(qū)水資源利用效率和水資源配置管理水平。

一、基本情況

疏勒河流域位于甘肅省河西走廊最西端，年平均徑流量為10.31億m3以上，年平均降水量小于50～60 mm，年蒸發(fā)量達(dá)2 500 mm以上，是我國(guó)極度干旱地區(qū)之一。昌馬、雙塔和赤金峽3個(gè)水庫(kù)總庫(kù)容4.722億m3，主要通道長(zhǎng)度為28 562.63 km，支渠74條共548.10 km，斗渠619條共1 105.07 km，農(nóng)渠6 247條共2 950 km，建筑物20 021座。疏勒河流域有昌馬、雙塔、花海3個(gè)灌區(qū)，灌溉面積134.42萬(wàn)畝（1 畝=1/15 hm2，下同），其中昌馬灌區(qū)現(xiàn)有灌溉面積69.68萬(wàn)畝（大型灌區(qū)）、雙塔灌區(qū)灌溉面積46.43萬(wàn)畝（大型灌區(qū)）、花海灌區(qū)18.31萬(wàn)畝（中型灌區(qū)）。目前三大灌區(qū)已被指定為甘肅省灌溉用水有效利用的樣地灌溉區(qū)。

二、測(cè)算方法及技術(shù)保障

1.測(cè)算方法選擇

目前，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的計(jì)算方法根據(jù)計(jì)算方式的不同分為幾種，常用方法有兩種：一種是將各級(jí)渠道有效系數(shù)乘以田間水有效利用系數(shù)的傳統(tǒng)方法；另一種是首尾測(cè)算法，即澆灌到田地中的水量與引入灌溉區(qū)域頭部的水量之比。有學(xué)者利用首尾測(cè)算法校驗(yàn)測(cè)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該方法誤差最小并且能反映出灌溉工程質(zhì)量、渠系水利用情況及灌區(qū)用水管理水平。根據(jù)測(cè)算技術(shù)導(dǎo)則利用該方法計(jì)算和分析有效利用系數(shù)。計(jì)算公式如下：

式中，η為灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，W凈為灌區(qū)凈灌溉用水總量（m3），W毛為灌區(qū)毛灌溉用水總量（m3）。

2.組織保障及技術(shù)支撐

近年為保證分析測(cè)算工作有序推進(jìn)，疏勒河管理局加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，建立由局灌溉管理處牽頭、各基層灌區(qū)管理單位抓具體落實(shí)的工作機(jī)制，灌溉科定期不定期指導(dǎo)和督查工作落實(shí)情況，各管理所、站有機(jī)配合，相互協(xié)調(diào)，從人員配置、技術(shù)力量、觀測(cè)設(shè)施配備、典型田塊選取、技術(shù)培訓(xùn)、指導(dǎo)督查、技術(shù)把關(guān)等方面全面提供技術(shù)支持與保障措施，確保實(shí)時(shí)測(cè)水和督查工作及時(shí)到位。

（1）做好基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備保障

灌前對(duì)量水設(shè)施、計(jì)量設(shè)備進(jìn)行檢修，檢校水位—流量關(guān)系曲線，在百畝實(shí)測(cè)區(qū)內(nèi)修建永久標(biāo)準(zhǔn)量水堰，調(diào)試校核信息化斗口在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保流量計(jì)量精準(zhǔn)無(wú)誤。

（2）加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)與培訓(xùn)

每年由灌區(qū)管理單位業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人全面負(fù)責(zé)所轄范圍的測(cè)定工作與跟蹤指導(dǎo)，專門(mén)派技術(shù)人員對(duì)灌區(qū)各測(cè)算點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，對(duì)測(cè)水過(guò)程、測(cè)水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行全方位技術(shù)指導(dǎo)，進(jìn)一步提高工作人員的測(cè)算水平。

（3）嚴(yán)格規(guī)范測(cè)算過(guò)程及分析計(jì)算

對(duì)百畝實(shí)測(cè)區(qū)選擇的典型田塊、典型作物的灌溉定額測(cè)定，嚴(yán)格按照指導(dǎo)細(xì)則選定，年內(nèi)定期不定期對(duì)測(cè)算分析方法、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定結(jié)果、程序的規(guī)范性、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等進(jìn)行全面核查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，確保測(cè)定成果真實(shí)合理。

三、測(cè)算結(jié)果對(duì)比分析評(píng)價(jià)

1.灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)垂直變化趨勢(shì)分析

自三大灌區(qū)被確定為省級(jí)典型樣地灌區(qū)以后，灌區(qū)管理單位認(rèn)真按照工作要求，不斷加強(qiáng)各級(jí)渠系利用率的分析測(cè)算，嚴(yán)格衡量從斗口到田間的灌溉水利用效率，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，基層各灌區(qū)灌溉水多年有效利用系數(shù)見(jiàn)圖1至圖3。

對(duì)2009—2018年三大灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)的分析研究表明灌溉水的有效利用系數(shù)逐年增加。這可能和渠道襯砌和高效節(jié)水灌溉面積的增大有關(guān)，特別從2011年開(kāi)始，增幅明顯提高。2014年與2010年相比，昌馬灌區(qū)提高0.024，增幅4.7%，雙塔灌區(qū)提高0.036，增幅7.5%，花海灌區(qū)提高0.066，增幅12.5%。說(shuō)明從2010年以后，隨著對(duì)三大灌區(qū)建設(shè)改造投入力度不斷加大，通過(guò)《敦煌水資源合理利用與生態(tài)保護(hù)綜合規(guī)劃》項(xiàng)目批復(fù)實(shí)施，灌區(qū)建設(shè)了一系列灌溉后續(xù)工程和節(jié)水改造工程，渠道工程不斷完善，灌區(qū)配水分配工程完工率明顯提高，大大減少了渠道的輸配和滲漏損失。灌區(qū)管理水平的提高也使得水資源利用率有效提高。

圖1 昌馬灌區(qū)多年灌溉水測(cè)算系數(shù)

圖2 雙塔灌區(qū)多年灌溉水測(cè)算系數(shù)

圖3 花海灌區(qū)多年灌溉水測(cè)算系數(shù)

甘肅省疏勒河流域水資源局在2014年被水利部和甘肅省人民政府確定為水權(quán)試點(diǎn)單位。為切實(shí)提高灌區(qū)水資源監(jiān)控能力，疏勒河管理局先后在三大灌區(qū)安裝實(shí)施了698個(gè)斗口水位計(jì)量實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，覆蓋了全灌區(qū)121萬(wàn)畝的灌溉面積。從圖1、2、3和表1可以看出，灌溉水有效利用系數(shù)在2014年以后又有明顯的提升和增加，相比2010年，2016年昌馬灌區(qū)提高0.045，增幅8.4%，雙塔灌區(qū)提高0.049，增幅9.6%，花海灌區(qū)提高0.094，增幅15.9%。充分說(shuō)明安裝斗口計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，灌區(qū)用水計(jì)量更加準(zhǔn)確，灌溉水有效系數(shù)測(cè)算過(guò)程中水量統(tǒng)計(jì)更加精準(zhǔn)，極大提高了灌溉水有效利用系數(shù)。加之測(cè)量灌溉水有效利用系數(shù)的長(zhǎng)期基礎(chǔ)和實(shí)踐，分析確定每種作物的灌溉用水量、調(diào)查典型單元的取、用水量等方面的質(zhì)量與精度也相應(yīng)提高，使得系數(shù)測(cè)算成果也更加科學(xué)合理。

表1 三大灌區(qū)多年灌溉水測(cè)算系數(shù)

圖4 2017年和2018年三大灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)

2.灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)的水平對(duì)比分析

為了比較不同規(guī)模灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)的差異，選擇2017年和2018年三大主要灌區(qū)的數(shù)據(jù)水平對(duì)比分析。根據(jù)圖4顯示，疏勒河不同規(guī)模灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)總體呈現(xiàn)花海灌區(qū)＞昌馬灌區(qū)＞雙塔灌區(qū)，即中型灌區(qū)＞大型灌區(qū)的趨勢(shì)，這與國(guó)內(nèi)已有研究成果結(jié)論相一致，也充分表明灌區(qū)面積對(duì)灌溉水利用系數(shù)影響很大，即分布越廣，調(diào)水和配水就越困難，配水準(zhǔn)確性及可靠性比較低，渠系在輸配水過(guò)程中水分損失就相對(duì)較大，這使得大型灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)相對(duì)低于中型灌區(qū)。

對(duì)于同一灌區(qū)來(lái)說(shuō)，昌馬和花海灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)2017年和2018年基本增長(zhǎng)幅度不大，這是隨著近幾年水利工程節(jié)水配套建設(shè)改造和斗口計(jì)量設(shè)施的完善，加之灌區(qū)運(yùn)行年限較久，昌馬和花海灌區(qū)基本形成了較為完善的管理模式和水量計(jì)量方式，水資源利用效率基本相對(duì)穩(wěn)定。雙塔灌區(qū)2011年之前管理模式粗放，渠道襯砌完好率不高，利用率相比昌馬灌區(qū)較低，之后轉(zhuǎn)變?yōu)榫?xì)化管理模式，計(jì)量設(shè)施設(shè)備的全面推廣普及和農(nóng)田水利工程配套的不斷完善使得利用率大大提高，2018年比2017年提高0.023。

四、提高灌溉水利用系數(shù)措施辦法

（1）加大對(duì)灌區(qū)建設(shè)和節(jié)水改造的投入

通過(guò)大力實(shí)施田間配套設(shè)施建設(shè)，增加維修改造項(xiàng)目的投資，不斷對(duì)原有渠道進(jìn)行襯砌和翻新改造，逐步恢復(fù)和改善部分渠道破損，進(jìn)一步完善灌區(qū)水利基礎(chǔ)設(shè)施，降低渠系水損失，借助維修改造工程項(xiàng)目投資，逐步補(bǔ)齊基礎(chǔ)設(shè)施短板，進(jìn)一步提高渠道整體輸水能力和輸水效率。

（2）加強(qiáng)信息化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣普及

充分利用水資源監(jiān)測(cè)能力建設(shè)項(xiàng)目，加強(qiáng)整個(gè)灌區(qū)水資源監(jiān)測(cè)能力建設(shè)，安裝重點(diǎn)取水和計(jì)量點(diǎn)水量在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，合理調(diào)配各取水點(diǎn)灌溉用水量，減少灌溉棄水量，進(jìn)一步提升灌區(qū)用水計(jì)量水平和灌區(qū)監(jiān)管水平，逐步形成與水資源管理體系相配套的灌區(qū)水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為深入實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理體系和水權(quán)確認(rèn)試點(diǎn)工作提供技術(shù)支持。

（3）加快推廣應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)

傳統(tǒng)的灌溉模式已與現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)發(fā)展需求不相適應(yīng)，應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)從粗放式管理向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。倡導(dǎo)節(jié)約水資源，不斷推動(dòng)水權(quán)試點(diǎn)工作和節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)，大力宣傳農(nóng)業(yè)節(jié)水知識(shí)，引導(dǎo)農(nóng)民全面推進(jìn)大田常規(guī)節(jié)水措施，大力發(fā)展現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉技術(shù)，如管道、噴灌、滴灌等，從而不斷減少無(wú)效滲漏，降低凈灌溉定額，提高灌溉用水效率。

五、結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施敦煌規(guī)劃項(xiàng)目，疏勒河灌區(qū)開(kāi)展了灌區(qū)骨干工程的節(jié)水改造，改善了灌區(qū)的水利基礎(chǔ)設(shè)施，提高了渠道和工程的完整率。充分利用實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量計(jì)量水量，提高計(jì)量的準(zhǔn)確性。大力發(fā)展自動(dòng)灌溉和節(jié)水技術(shù)，實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理體系，確定水資源管理“三條紅線”的控制目標(biāo)，灌區(qū)水資源利用率將進(jìn)一步提高。隨著現(xiàn)代灌區(qū)的建設(shè)，對(duì)灌區(qū)的灌溉管理水平、信息化應(yīng)用和推廣水平提出了更高的要求。為實(shí)現(xiàn)“生態(tài)良好、資源節(jié)約、設(shè)施完善、惠及民生、流域和諧、管理一流”的現(xiàn)代化建設(shè)目標(biāo)，要按照“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的總基調(diào)，抓好灌區(qū)管理、項(xiàng)目建設(shè)、水資源管理、水利改革等重點(diǎn)工作，集中力量促進(jìn)流域水利工程的優(yōu)質(zhì)發(fā)展，使灌區(qū)的用水效率達(dá)到一個(gè)新的水平。