农业灌溉中的水土资源平衡分析——以叙永县摩尼镇为例

□郭晶晶 陈 姜 沙菁州 谢勇强 赵 勇 朱雪松

/1叙永县农业局 2古蔺县农业局 3雅安市环境监测站

农业灌溉中的水土资源平衡分析
——以叙永县摩尼镇为例

□郭晶晶1陈 姜2沙菁州3谢勇强1赵 勇1朱雪松1

/1叙永县农业局 2古蔺县农业局 3雅安市环境监测站

水土资源平衡就是综合考虑地区内水资源的供应能力和需求状况，分析本地区水资源的余缺情况，合理协调水资源的供求关系，以寻求水土资源的平衡。通过水土平衡计算，把来水量与需水量加以比较可以发现本地区的水量余缺情况，进一步挖掘水资源能力，确定水量调节措施，达到水土资源平衡与合理利用，促进经济的发展。水土资源平衡分析是农业灌溉规划的重要组成部分。通过水土资源平衡分析，可以为农业灌溉用水的设计规划提供基础数据和前提依据，在农业灌溉中进行水土资源平衡分析具有重要作用：

1）水土资源平衡是进行水资源的区域再分配，是合理利用水土资源的重要依据。通过水土平衡计算，就可以根据地区间的水量余缺情况，进行水资源的区域再分配，以盈补缺。

2）水土资源平衡是确定水量调节措施，兴修水利工程措施的基本依据。通过水土资源计算，如果本地区水量充足有余，就当考虑向外区调水；如果本地区水量不足，就应当考虑从区外引水，并兴建相应的水利工程设施。

3）水土资源平衡是确定土地利用方式的重要依据。通过水土平衡计算，可以根据水量的余缺情况改进土地利用方式，以达到水土资源的最佳配合。

本文对叙永县摩尼镇农业灌溉中的水土资源平衡进行了计算与分析，达到了提高土地利用效率，促进土地可持续利用的目的。

1 区域概况和研究方法

1.1 区域概况

摩尼镇位于叙永县城南，距离县城62km，是川滇黔边陲重镇，是通往毕节、大方、威信、镇雄等地古驿道必经之地，叙赤路横穿全境。全镇幅员面积138.5km2，属山区地形，呈北高南低状，最高海拔为1536.7m，最低海拔850m，光照适宜，四季分明，春秋多绵雨，夏季湿温高，冬季霜雪大，年平均气温12.7℃，全年日照总时数743～1243h，无霜期200d左右，年平均降雨量950～1050mm，常有大风、暴雨、冰雹等自然现象发生。摩尼镇成土母质为二迭系、志留系、奥陶系、寒武系石灰岩风化物，区域内多数土壤土层薄、土质轻松、容重低、酸性重，矿质养分含量低，土壤胶体数量少、品质差，水、热、气、肥不协调。摩尼镇种植水稻、玉米、小麦、红薯、马铃薯、烤烟、油菜等作物，随着农业产业结构调整，经济林发展形势良好，但有的土地未进行农业结构调整，农作物产量不高，经济效益差。

1.2 研究方法

首先是进行水量供需平衡计算，要计算来水量和需水量。来水量指地区内可以利用的一切水源；需水量则指灌溉用水、工作用水、城乡居民用水、畜禽用水和水运、水电、水产养殖等需水量。一般来讲，水运、水产养殖对水资源是用而不耗（不包括水地蒸发）。因此，在计算用水量时，可以不包括在内。

然后是根据农作物灌溉制度，进行农业灌溉用水的计算，得出农业灌溉的需水总量，再加上工业用水、城乡居民用水、畜禽用水和水运、水电、水产养殖等需水量，即得到需水总量。

农业生产用水量用下式计算：

式中：W需—农业生产总需水量，m3；M毛—综合毛灌溉定额，m3/hm2；A—灌溉面积，hm2；

毛灌溉定额根据下式计算：

式中：M净－作物净灌溉定额，m3/hm2；

η－灌溉水利用系数。

最后进行水土资源平衡分析。主要是对比可利用灌溉水源总量与农业灌溉用水总量的关系：供过于求，在这种条件下，一切水利设施的规划方案，应以总需水量为准，不因水源丰富而规划超过需水量的水利工程。对于用水来说不能进行过量灌溉；供不应求，如有条件进行调水规划，如果没有这种可能，在制定水利设施规划时，应以可利用水量为依据，切不可搞“小马拉大车”的用水规划，否则会使一些水利设施弃而无用，不能发挥起作用而造成浪费。

2 分析与结果

水资源总量供需平衡分析包括可供水资源总量分析、水资源需求总量分析和总量供需平衡分析。水资源总量供需平衡分析一般按年进行，其目的在于从宏观上把握区域水资源盈亏状态，为土地开发决策提供依据，并为确定灌溉方式提供参考。针对中等干旱年，在75%保证率的情况下对水资源平衡状况进行了分析。

2.1 可供水资源总量

可供水资源总量是指在经济合理、技术可行、生态环境容许和一定用水保证率的情况下，通过各种工程措施可控制利用的、满足一定水质要求的水量。摩尼镇水资源主要供水类型为地表水资源、地下水资源。

（1）地表水资源

地表水资源，指地表水中可以逐年更新的淡水量，是水资源的重要组成部分，包括冰雪水、河川水和湖沼水等，通常以还原后的天然河川径流量表示其数量。摩尼镇幅员面积138.50km2，当地多年平均径流深为350mm，据此计算摩尼镇年降雨径流量为4847.50万m3。

式中：∑Qi—各年的年径流量之和；

n—年数。

现有水利设施供水，通过兴建水库、坑塘对大气降水形成的地表径流进行拦蓄，是补充水资源阶段性供给不足的主要方式之一。摩尼镇山高坡陡，水资源条件较差，主要水源来自安基屯水库和卫星水库。水库总库容619万m3，正常库容567万m3，属多年调节水库。安基屯水库和卫星水库是以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的中型水利工程，有效灌溉面积2.45万 hm2。水库可为摩尼镇供水1114.20万 m3。摩尼镇另有坑塘面积38.57hm2，沟渠面积30.33hm2，可供水622.98万m3。以上设施可为摩尼镇供水1737.18万m3。

（2）地下水资源

地下水是指在一定的技术经济条件下，在整个开采期内不明显袭夺已有水源地，不发生危害性环境地质问题的前提下，通过一定的开采措施，允许开采利用的水量。摩尼镇地下水资源以地表潜水为主，淡水带发育薄，微咸水埋藏浅、分布广，水量不稳定，只能基本满足当地群众日常生活用水；其次为少量裂隙水。地下水资源量比较贫乏，基本无法利用。因此，不纳入计算。

总的来说，摩尼镇水资源的特点是总量大，分布较为广泛，沟渠和坑塘布置较为科学，基本上能满足农作物生长的需求，但现有的排灌设施工程老化、年久失修，而且没有形成相应完整的体系，需要进行改造，提高其使用效率；灌溉制度不合理，灌水技术落后，水资源浪费严重；由于《水法》普及和水危机形势教育不够，广大群众缺乏环境意识和节水意识；农民不是根据作物种类和生产需要进行科学的灌溉，而是不管地块大小和作物生长规律，随意浇灌，大块漫灌现象普遍存在，造成了大量水资源浪费和损失。

2.2 水资源需求总量

水资源需求总量是指各用水部门在一定的保证率下所需要的水量总和，可分为农业需水量和非农业需水量。其中，农业需水包括农业灌溉需水和林牧渔业需水，农业灌溉需水是农业需水的大户；非农业需水量主要包括工业需水量、人畜生活需水量和其他需水量等。摩尼镇为农村地区，区内无工业，人口居住密度不大，部分村组开发了地下水用于人畜饮用。所以，主要考虑农业灌溉需水量。

（1）农作物灌溉制度确定

农作物的灌溉制度，是指在一定的气候、土壤和农业耕作条件下，为了保证农作物丰产、满足农作物各个生育阶段对水分的要求所规定的一种适时适量的灌水制度，包括灌水定额、灌水时间、灌水次数和灌溉定额。灌溉制度随着作物的种类、品种、自然条件、农业技术措施以及灌溉方式的不同而不同，是作物播种前及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期和灌水定额以及灌溉定额。灌水定额是指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量，各次灌水定额之和，叫灌溉定额。根据当地农民的意见，土地整理实施后耕作制度不会发生大的改变。因此，可假定摩尼镇土地整理后农作物总体种植结构为现状种植结构。

选择灌溉保证率，水量平衡是一个相对的概念，是指在一定保证率下的水量供需平衡。进行水量平衡计算时，首先从本地区的水土资源状况出发选择合适的用水保证率，满足经济合理的要求。如果用水保证率选得过高（如100%，即在100年中任何一个年份都能保证供水）就会增加水利工程的投资和管理费用；如果用水保证率选得过低（如40%，即在100年中60年不能保证供水），则不能满足生产需水要求。不同保证率的供水和用水定额是不同的，因此，在水土资源平衡计算时，要考虑气象、水源、土地面积、土壤质地、各类作物产量指标和灌水定额等因素，正确确定本地区的用水保证率。一般取中等干旱年作为选择保证率的依据。在充分考虑灌区水土资源、种植结构、水文气象等因素的前提下，确定摩尼镇灌溉保证率为75%。

摩尼镇主要种植水稻、小麦、玉米等粮食作物以及油菜、蔬菜等其它经济作物。在进行作物需水量计算时，选取种植面积大、具有代表性的水稻、小麦、油菜、玉米、红薯、烤烟、蔬菜、马铃薯等作物，各作物种植结构参照摩尼镇2012年统计数据。通过此次土地整理的实施，摩尼镇耕地面积达到4135.85hm2，其中水田914.80hm2，旱地3221.05hm2（见表1）。

按照当地种植结构，水稻的种植面积A1=736.69hm2，小麦的种植面积A2= 221.29hm2， 油 菜 的 种 植 面 积 A3= 186.82hm2，玉米的种植面积 A4= 1056.55hm2，红薯的种植面积 A5= 165.84hm2， 烤 烟 的 种 植 面 积 A6= 728.28hm2， 蔬 菜 的 种 植 面 积 A7= 407.85hm2，马铃薯的种植面积A8= 953.43hm2。

根据当地冬小麦、夏玉米和水稻蒸腾蒸发量（ET）试验资料，参照对叙永县主要农作物需水量的预测和调查，确定摩尼镇在设计灌溉保证率P=75%时，水稻需水量为3750m3/hm2，小麦需水量为975m3/hm2，油菜需水量为1050m3/hm2，玉米需水量为1125m3/hm2，红薯需水量为900m3/hm2，烤烟需水量为2400m3/hm2，蔬菜需水量为3000m3/hm2，马铃薯需水量为2400m3/hm2。

（2）农业灌溉需水量的计算

在用水量计算中，最主要的是农作物灌溉用水。在计算农作物灌溉用水时，首先要制定农作物灌溉制度。

农业生产需水量用公式（1）计算。

毛灌溉定额可用公式（2）计算。

通常用净灌溉用水量M净与毛灌溉用水量M毛之比值η作为衡量灌溉水量损失情况的指标，称灌溉水利用系数。η的大小与各级渠道的长度、流量、沿渠土壤、水土地质条件、渠道工程状况和灌溉管理水平等有关。在管理运用过程中，可实测决定。我国南方各省在规划设计中，对于灌区情况，一般取0.6～0.8左右。如果考虑防渗措施，则η可采用较大数值。如果无防渗设施，则取较小数值。综合考虑各种情况以后，确定灌溉水利用系数η为0.8。

各类作物需水量计算结果见表2。

摩尼镇农业总需水量为：

计算可知，摩尼镇在灌溉保证率为75%的情况下，农业灌溉每年需水1754.71万m3。

3 结论及建议

综上所述，叙永县摩尼镇土地整理后种植面积4135.85hm2，在忽略了人畜生活需水量、地下供水情况下，按灌溉保证率为75%计算，需水总量为1754.71万m3，供水总量1737.18万m3，用水缺口高达17.53万m3，摩尼镇的现有供水量不能满足土地整理后的基本需水量。

因此，在土地整理规划中应重点考虑水利供水设施的建设。建议对现有水利设施进行维修改造，提高利用率和复蓄系数，维护已有的水利设施；通过改建与新建浆砌条石输水渠道，提高水资源利用率，减少输水损失；改建山平塘，整治提灌站、囤水田，新建蓄水池，设道路涵管等，从而完善灌排系统，提升调蓄功能；在田间灌水技术方面，采用成熟又易行的节水灌溉技术；同时加强用水管理，在搞好灌区量水设施配套的基础上，提高农民的节水意识，积极维护整个体制的良好运行。