2017年天津市样点灌区农田灌溉水有效利用系数测算成果对比分析

(天津市水利科学研究院，天津 300061)

目前，农田灌溉水有效利用系数作为我国“十三五期间”实行最严格水资源管理制度一项重要控制指标，得到了社会的广泛关注。准确地测算天津市灌溉水有效利用系数，对科学反映天津市农田用水效率、节水工程水平尤为重要。农田灌溉水有效利用系数测算分析成果建立在样点灌区系数成果的基础上，必须确保样点灌区系数成果精确、科学[1-3]。

1 样点灌区选择与灌溉水有效利用系数测算方法及成果

1.1 天津市样点灌区选择

样点灌区按照具有代表性、可行性和稳定性等原则选择，综合考虑了天津市灌溉面积的分布、灌区节水改造、地形地貌、土壤类型、工程设施、管理水平、水源条件(提水、自流引水)、灌区作物种植结构等因素，2017年天津市选择33个样点灌区，其中：大型灌区1个；中型灌区9个；小型灌区10个；纯井灌区13个。样点灌区主要分布在蓟州区、宁河区、宝坻区、武清区、静海区、滨海新区。

1.2 样点灌区灌溉水有效利用系数测算方法

为反映2017年灌区灌溉水利用的整体情况，以便于汇总分析，计算分析时段采用日历年(2017年1月1日至12月31日)，对天津市33个样点灌区灌溉水有效利用系数进行测算分析。

选取典型田块，然后测算分析典型田块年亩均净灌溉用水量W田净，进而分析计算样点灌区年净灌溉用水量。最后，以样点灌区年净灌溉用水量、年毛灌溉用水量为基础，分析计算样点灌区灌溉水有效利用系数。

1.2.1 典型田块选择

典型田块要边界清楚、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；对于播种面积超过灌区总播种面积10%以上的作物种类，需分别选择典型田块。

经实际调研，天津市作物种类主要为小麦、玉米、水稻、棉花、蔬菜；灌溉方式为防渗渠道、低压管道、喷灌、微灌、土渠等；畦田规格主要为6m×50m、8m×100m、10m×100m、15m×150m等；地形均为平原，土地较为平整，地下水埋深范围在1～20m不等，综合考虑以上因素，天津市共选择243个典型田块。

a.大型灌区：天津市里自沽灌区，种植面积超过10%的作物有冬小麦、夏玉米、水稻、棉花、蔬菜。在上、中、下游有代表性的斗渠控制范围内分别选取典型田块，每种需观测的作物分别选取3个典型田块。共选择27个典型地块。

b.中型灌区：天津市潮南灌区、崔黄口灌区、独流灌区、蔡公庄灌区、大孟庄灌区、中塘镇一灌区、大北灌区、唐官屯灌区、徐庄子灌区9个灌区中种植面积超过10%的作物，分别在上、下游有代表性的农渠控制范围内选取典型田块，每种需观测的作物分别选取3个典型田块。共选择126个典型地块。

c.小型灌区：天津市10个小型样点灌区按照作物种类、耕作和灌溉制度与方法、田面平整程度等因素选取典型田块，每种需观测的作物种类选取2个典型田块。共选择42个典型地块。

d.纯井灌区：天津市13个纯井样点灌区按照土质渠道地面灌、防渗渠道地面灌、管道输水地面灌、喷灌、微灌等5种类型进行选取，在同种灌溉类型下每种需观测的作物选择2个典型田块。共选择48个典型地块。

1.2.2 典型田块亩均净灌溉用水量W田净测算

采用观测分析法和调查分析法相结合的方法测算2017年天津市典型田块亩均净灌溉用水量。在具备观测分析条件的地块内，该典型田块采用水表或IC智能柜计量亩均净灌溉用水量。在不具备观测分析条件的地块内(没有配备量水设施)采用调查分析法，通过调查典型田块灌溉时水泵的开机时间、水泵额定流量，计算出典型田块亩均净灌溉用水量W田净。

1.2.3 样点灌区灌溉水有效利用系数测算

样点灌区灌溉水有效利用系数计算公式如下：

式中η样——样点灌区灌溉水有效利用系数；

W样净——样点灌区净灌溉用水量，m3；根据以上方法得出的某种作物典型田块的年亩均净灌溉用水量W田净，计算某灌区同区域或同种灌溉类型第i种作物的年净灌溉用水量，再根据灌区内不同分区、不同作物种类灌溉面积，结合不同作物在不同分区的年亩均净灌溉用水量，计算得出W样净；

W样毛——样点灌区毛灌溉用水量，m3；W样毛是指灌区全年从水源(一个或多个)取用的用于农田灌溉的总水量，该水量主要通过折算法和调查分析法确定；首先，调查样点灌区水源数量，其次，在有计量水源处，通过读数观测得出样点灌区水源处的年毛灌溉用水总量，没有计量水源处，通过调查水源处水源工程水泵或井泵的额定流量、开机时间等参数，推算样点灌区水源处的年毛灌溉用水总量W样毛。

1.2.4 样点灌区系数测算成果

按照上述原则和方法，测算得出每个样点灌区灌溉水有效利用系数。下面以天津市中型灌区中的潮南灌区为例详细介绍其测算结果。潮南灌区总实灌面积为15.30万亩，主要种植水稻、冬小麦、棉花、蔬菜，净灌溉用水总量为3693.78万m3，毛灌溉用水量为5751.06万m3，经计算该灌区灌溉水有效利用系数为0.6423。宝坻区潮南中型样点灌区灌溉水有效利用系数计算见表1。

表1 宝坻区潮南中型样点灌区灌溉水有效利用系数计算

整理汇总得出天津市33个样点灌区大、中、小型灌区及纯井样点灌区测算成果，见表2。

表2 天津市33个样点灌区灌溉水有效利用系数成果

2 测算成果对比分析

2.1 年际间纵向对比分析

2017年天津市不同规模和类型的样点灌区灌溉水有效利用系数与2016年相比，变化幅度有高有低。

a.大型样点灌区2017年灌溉水有效利用系数为0.5787，与2016年相比减少0.0075。大型样点灌区2017年节水工程面积34.38万亩，与2016年相比增加0.29万亩，增加节水工程面积占大型样点灌区有效灌溉面积的0.7%，比例很低，系数稍有降低，可能与大型样点灌区农作物田间管理水平不稳定有关。

b. 9个中型样点灌区2017年灌溉水有效利用系数在0.6423～0.7329之间，与2016年相比变化幅度为-0.004～0.004，增加的幅度有高有低，有3个中型样点灌区数值增加，2个保持不变，3个降低，有1个是调整的灌区。其中：武清区崔黄口灌区灌溉水有效利用系数增加最多，因为该样点灌区2017年完成了0.15万亩低压管道节水工程建设，且2015年灌区安装了首部取水IC智能灌溉控制系统，灌区提高了田间灌溉管理水平，灌溉时实行刷卡用水，提高了农民的节水意识，杜绝了以往大水漫灌的现象，降低了田间亩均毛灌溉用水量，从而提高了灌溉水有效利用系数；其他8个样点灌区基本没有新增节水工程，系数变化主要与灌区管理水平有关，灌溉水有效利用系数变化在-0.004～0.002之间。

c. 10个小型样点灌区2017年灌溉水有效利用系数在0.7079～0.7293之间，与2016年相比变化范围为-0.001～0.03，有5个小型样点灌区不变，3个增加，2个降低。

小型样点灌区2017年节水面积2.984万亩，2016年为2.9万亩，增加0.084万亩。其中：宁河区毛毛匠灌区系数增加0.019，经核实该样点灌区2017年完成了0.084万亩低压管道节水工程建设；东淮沽灌区系数增加了0.03，该灌区2017年安装了42个IC智能控制柜，农民灌溉时采取刷卡用水，提高了田间用水管理水平，减少了毛灌溉用水量，从而一定程度上提高了灌溉水有效利用系数；李茂灌区安装了7个智能控制柜，系数提高了0.009。其他的样点灌区系数变化不大，幅度在-0.001～0.001,经调查这些灌区没有新增节水工程，田间管理水平与2016年基本保持不变。

d. 13个纯井样点灌区变化范围在-0.013～0.004之间，纯井样点灌区节水工程增幅不大(纯井样点灌区2017年节水工程面积0.2万亩，2016年节水工程面积0.13万亩)，系数变化主要与田间灌溉管理水平不稳定有关。

2.2 横向对比分析

a.大型样点灌区仅有1个，故不作横向比较分析。

b.9个中型样点灌区2017年灌溉水有效利用系数在0.6423～0.7329之间，1万～5万亩类型中型样点灌区最高的为宁河区大北灌区(0.7329)，最低为静海独流灌区(0.7067)；5万～15万亩中型样点灌区有2个：宝坻崔黄口灌区(0.6802)、静海区唐官屯灌区(0.7240)；15万～30万亩中型样点灌区有1个：宝坻区潮南灌区(0.6423)。9个中型样点灌区2017年节水工程面积占有效灌溉面积的比例为35%～100%，其中比例最低的是徐庄子灌区，最高的是武清区大孟庄灌区；系数最高的是宁河区大北灌区，节水工程比例为85%，系数最低的是静海独流灌区，节水工程比例为68%。可见，中型样点灌区系数高低不仅与各区节水工程建设面积有关，与各灌区整体管理水平也有很大关系，见图1。

图1 2017年各中型灌区灌溉水有效利用系数

c. 10个小型样点灌区2017年灌溉水有效利用系数在0.7079～0.7692之间，见图2。10个小型样点灌区2017年节水工程面积占有效灌溉面积的比例为0～100%，系数最高为宁河区东淮沽灌区，目前节水工程占比为49%，东淮沽灌区2017年大力发展田间智能控制设施42台，控制面积达4000亩左右，占有效灌溉面积68%以上；系数最低为蓟州区杨津庄镇黄津庄村至马庄村灌区，但节水工程面积比例为100%，经核实，该灌区管理水平较粗放，农民节水意识不强。可见，大力改善田间管理水平可以在一定程度上弥补各区节水工程建设面积不足，大大提高灌溉水利用系数。

图2 2017年各小型灌区灌溉水有效利用系数

d. 13个纯井灌区样点灌区系数在0.6489～0.9115之间，见图3。13个纯井样点灌区2017年节水工程面积占有效灌溉面积的比例为86%，绝大多数纯井灌区采用节水灌溉技术，灌溉方式不同，以低压管道为主。不同灌溉方式纯井样点灌区系数结果不同，但相同灌溉方式系数结果差异主要体现在田间灌溉管理水平差异性和不稳定性。

图3 2017年各纯井灌区灌溉水有效利用系数

3 结 语

通过对天津市样点灌区农田灌溉水有效利用系数成果进行对比分析，得出如下结论：

a.纵向分析：2017年天津市不同规模和类型的样点灌区灌溉水有效利用系数与2016年相比变化幅度有高有低，其中：大型样点灌区2017年灌溉水有效利用系数有所降低；9个中型样点灌区变化幅度为-0.004～0.004；10个小型样点灌区变化幅度为-0.001～0.03；3个纯井灌区样点灌区变化幅度为-0.013～0.004。

b.横向分析：33个样点灌区系数高低不仅与各区节水工程建设面积有关，而且与各灌区整体管理水平有很大关系。分析表明：大力改善灌区田间管理水平可以在一定程度上弥补灌区节水工程建设面积不足，提高样点灌区农田灌溉水有效利用系数。

综上所述，2017年33个样点灌区灌溉水有效利用系数变化与发展节水工程面积有很大关系，但同时也与灌区人员管理水平、灌区改造水平(土地激光平整程度、土地大小畦块整治、首部智能化灌溉系统安装)、农作物品种选择、农艺节水措施发展(地膜覆盖、秸秆覆盖、使用节水高产品种、深耕深松、增施有机肥、施用保水剂)等紧密相关。