鞍山市农田灌溉水有效利用系数测算分析

李 化

(辽宁省水利事务服务中心，辽宁 沈阳 110000)

1 研究区灌溉现状

灌溉水有效利用系数可以为灌区续建配套与节水改造工程建设提供数据参考，也是直接反映灌区用水效率的重要参数[1-2]。鞍山市灌区面积大、分布范围广，研究选取32个样点灌区测算灌溉水有效利用系数。依据统计资料，2022年鞍山市有效灌溉面积7.413万hm2，其中纯井灌区、小型灌区、中型灌区有效灌溉面积分别为5.309万hm2、0.809万hm2和1.295万hm2。

2 系数测算方法

2.1 选择样点灌区

结合当地年度系数测算分析方案，充分考虑灌区地貌形态、种植结构、管理水平、水利设施运行情况、水源条件，以及种植结构和作物类型等因素共选择32处样点灌区，其中纯井灌区、小型灌区、中型灌区分别为19个、8个和5个。

类型上包括纯井灌区、小型灌区和中型灌区3大类，主要有自流和提水引水方式，所以在类型上选取的样点灌区具有典型代表性。空间分布上，样点灌区大多分布在台安县、岫岩县和海城市等农业灌溉核心区，所以各样点灌区的代表性良好，可以较好地反映鞍山市农业灌溉的地理分布情况。研究所选取的样点灌区作物类型包括水稻、果树以及经济作物，能够反映鞍山市种植结构以及灌溉情况。另外，在选择样点灌区时充分考虑观测人员的责任心和专业技术水平，由水管员和灌区管理单位负责所有样点灌区的观测，从而保证实测数据的精准度以及测量工作的顺利实施[3]。

2.2 样点灌区的测算方法

根据实测数据和“首尾测算法”计算研究区样点灌区灌溉水有效利用系数η，其计算如式(1)[4]：

(1)

式中：W净、W毛为净、毛灌溉用水总量，m3。

2.3 样点灌区系数测算

(1)中型样点灌区。研究选取的中型样点灌区共有5个，即刘坨灌区、西小灌区、八家子灌区、张台子灌区，以及三道灌区，由于5个中型灌区的实灌面积差异较大，故选用毛灌溉用水量加权平均计算区域中型灌区灌溉水有效利用系数，结果显示中型灌区的灌溉水有效利用系数为0.5290。系数测算结果如表1。

表1 中型样点灌区测算值

(2)小型样点灌区。研究选取的小型样点灌区共8个，即和平灌区、王家坎子水库灌区、青峰灌区、大营子灌区、吴家台灌区、大麦西灌区、桑树灌区、高驼子灌区，均以水稻为灌溉作物，系数测算结果如表2。

表2 小型样点灌区测算值

(3)纯井样点灌区。鞍山市纯井样点灌区涉及微灌、喷灌、管道输水地面灌、渠道防渗地面灌，以及土渠输水地面灌等5种形式，作物类型有果树、经济作物和水稻等。研究选取19个纯井样点灌区，由于数量较多不再一一列举。通过算数平均法确定研究区纯井样点灌区系数，结果显示微灌、喷灌、管道输水、渠道防渗，以及土渠输水地面灌的灌溉水有效利用系数分别为0.9028、0.8516、0.8122、0.6845、0.6104。

2.4 合理性分析

结合以上计算结果，从高到低鞍山市样点灌区灌溉水有效利用系数排序为纯井灌区>小型灌区>中型灌区；对不同类别纯井灌区测算系数，从高到低排序为微灌>喷灌>管道输水地面灌>渠道防渗地面灌>土渠输水地面灌，测算结果符合灌溉用水实际变化趋势，这表明首尾测算分析法可以客观真实地反映灌区系数变化趋势。

3 鞍山市灌溉水有效利用系数

3.1 全市中型灌区

根据样点灌区测算数据，通过算数和加权平均法确定666.67～3333.33 hm2、3333.33～10 000.00 hm2及中型灌区的灌溉用水效率[5-6]，如式(2)：

(2)

式中：W市毛1～5为666.67～3333.33 hm2中型灌区的年毛灌溉用水量，万m3；η1～5为666.67～3333.33 hm2中型灌区的灌溉用水效率，%；W市毛5～15为3333.33～10 000.00 hm2中型灌区的年毛灌溉用水量，万m3；η5～15为3333.33～10 000.00 hm2中型灌区的用水效率，%。结合毛水量统计值和上述计算数据，确定η1～5、η5～15分别为0.5412和0.5190，相应的W市毛1～5、W市毛5～15分别为4348万m3、3420万m3，利用式(2)计算研究区中型灌区系数为0.5314。

3.2 全市小型灌区

针对鞍山市小型灌区灌溉用水效率η市小，应用算数平均法进行计算，如式(3)：

(3)

式中：n为小型灌区的数量，个、η小i为第i个灌区的灌溉用水效率，%。结合小型样点灌区测算数据计算鞍山市小型灌区灌溉水有效利用系数为0.5773。

3.3 全市纯井灌区

针对鞍山市纯井灌区分布范围较广、数量较多的实际情况，本文选用5种灌溉方式，采用计算平均和算数平均法计算全市纯井灌区和5种灌溉类型灌溉水有效利用系数，如式(4)：

ηw井=

(4)

式中：η微、η喷、η管、η渠、η土为微灌、喷灌、管灌、渠道防渗、土质渠道灌区的灌溉用水效率；Wa微、Wa喷、Wa管、Wa渠、Wa土为微灌、喷灌、管灌、渠道防渗、土质渠道灌区的年毛灌溉用水量，万m3。结合纯井灌区毛水量统计数据及计算结果，确定η微、η喷、η管、η渠、η土值分别为0.9028、0.8516、0.7122、0.6845、0.6104，对应的Wa微、Wa喷、Wa管、Wa渠、Wa土分别为815万m3、533万m3、3416万m3、2133万m3和14 786万m3，利用式(4)计算研究区纯井灌区系数为0.6508。

3.4 全市系数测算结果

充分考虑不同灌区的年毛灌溉用水量及其灌溉用水效率，可以利用式(5)计算鞍山市2022年灌溉水有效利用系数ηw市，如式(5)[7]：

(5)

式中：η井、η小型、η中型为纯井灌区、小型灌区、中型灌区的灌溉水有效利用系数；Wa井、Wa小型、Wa中型为纯井灌区、小型灌区、中型灌区的年毛灌溉用水量，万m3。因此，采用式(5)和以上测算结果可计算出鞍山市2022年灌溉水有效利用系数为0.6168，如表3。

表3 鞍山市2022年灌溉水有效利用系数

鞍山市2022年纯井灌区、小型灌区、中型灌区的灌溉水有效利用系数分别为0.6508、0.5773和0.5314，全市系数为0.6168。因此，为了进一步提升鞍山市灌溉水有效利用系数研究，提出以下对策建议。

(1)科学实施农艺措施。科学推行先进的农艺技术，加快推广农艺措施可以减少灌水量。各灌区要结合区域实际情况选择规范化、规模化农艺措施，大力推广耕地保墒、地膜覆盖、土壤保水和蒸腾调控等农艺措施。对于田间土壤，通过喷施保水剂能够减少渗漏损失与棵间蒸发，采取交替灌溉技术也可以在一定程度上减少棵间蒸发[7]。对于旱作区，实施先进的激光平土和耕作技术，尽可能多地将灌溉水和降水转化成能够被作物吸收利用的土壤水；另外，秸秆或地膜覆盖可以减少无效蒸发，有效增大水分利用率。对于水稻区，通过推广水稻薄浅湿晒灌溉和控制灌溉等措施能够提高稻田蓄水能力；在不影响作物正常发育的条件下，可以适当降低泡田期灌溉用水量，提高天然降水利用率。

(2)推广高效节水灌溉技术。全面普及垄膜沟灌、低压管道输水地面灌溉、喷灌、膜下滴灌、渠道防渗以及水肥一体化等高效节水灌溉技术，通过高效节水示范培训和技术指导等提升用水效率。鞍山市灌溉用水主要集中于纯井灌区和中型灌区，然而现有末级渠系衬砌率普遍偏低，应加强末级渠系衬砌改造，以渠道衬砌和建筑物改造为核心适当发展管道输水。对于旱田区仍要大力推广高效节水灌溉技术，推动蔬菜、设施农业等高耗水高产出产业发展[8-9]。

(3)加强用水管理。通过合理水价和定期组织培训，进一步提升灌区管理水平和农民节水意识；支持和鼓励组建用水协会，逐渐扩大协会管理范围，激发农民参与灌区管理的积极性，这些都有利于提高灌溉水有效利用系数。加强灌区节水灌溉技术指导与培训，定期组织技术交流与推广活动，大力宣传农业节水知识，充分利用网络平台和预报信息，实行灌区灌溉定量化和科学调配水。

4 结 论

本文利用首尾测算分析法计算鞍山市2022年32个典型样点灌区的灌溉水有效利用系数，以观测分析和直接量测获取相关数据，计算数据和测算方法可靠合理。经计算，鞍山市2022年纯井灌区、小型灌区、中型灌区的灌溉水有效利用系数分别为0.6508、0.5773和0.5314，全市系数为0.6168。为了进一步提升鞍山市灌溉水有效利用系数，研究提出科学实施农艺措施、推广高效节水灌溉技术和加强灌区用水管理等对策。