宿迁市农田灌溉水有效利用系数测算分析

沙 朦， 许广东， 刘 昊

(江苏省水文水资源勘测局宿迁分局， 江苏 宿迁 223800)

灌溉用水有效利用系数是综合反映灌区工程状况、用水管理水平，灌溉技术水平的一个重要指标，也是作为水利改革发展的一个重要量化指标，是水利现代化考核指标体系中的重要组成部分[1-2]。近年来，国内外众多学者对灌溉水利用系数的测定做了大量研究，提出了大量计算灌溉水利用系数的方法，如为克服传统测量方法工作量大，需要大量人力物力的缺点，提出灌溉水利用系数的综合测定计算方法[3]，基于“首尾测算分析法”的南方多水源型灌区[4-5]和小型灌区灌溉水利用系数测算法[6-7]；基于标准灌溉定额评价指标体系的大型灌区“改进型首尾测算分析法”等[8]，为其他地区的测算提供了参考。但在一个市域范围内，灌溉水利用系数的测算不仅仅是具体的测定方法，还包括样本点的选择和对测算结果的分析。因此，本文以宿迁市灌溉用水有效利用系数测算分析为研究对象，对测算方法、样本灌区选择和测算结果的年际变化等进行分析，以期为进一步完善地区灌溉用水有效利用系数测算工作和提高地区灌溉用水有效利用系数提供参考。

1 研究区概况

宿迁市位于江苏省北部，地理位置介于北纬33°8′～34°25′，东经117°56′～119°10′之间，总面积8 555 km2，耕地面积43.7×104hm2。宿迁市属于暖温带季风气候区，光热资源比较优越，四季分明，气候温和，太阳总辐射量约为117 kCal/cm2，全年日照数2 213 h。无霜期较长，平均为211 d，活动积温5 189 ℃，全年作物生长期为310.5 d。年均降水量为914.9 mm，降水年内分布不均，易形成春旱、夏涝、秋冬干天气。多年平均水资源总量23.2×108m3，其中地表水资源量14.0×108m3，地下水资源量11.1×108m3，因地处淮河、沂沭泗流域下游，过境水资源量较大。宿迁是农业大市，下辖沭阳县、泗阳县、泗洪县、宿豫区和宿城区等农业生产县区，现有万亩以上灌区24处，耕地面积33.8×104hm2，占全市耕地总面积的76.1%。其中大型灌区7处。农业多年平均灌溉用水量25.0×108m3，占全市总用水量的77.1%。农业生产以水稻种植为主，多采用传统的经验种植方式，灌溉管理粗放，平均农田灌溉用水量为9.4×103m3/hm2，因此，在研究区开展灌溉用水有效利用系数测算工作对有针对性地进行灌区节水改造和管理具有现实意义。

2 测算步骤与方法

2.1 测算步骤

根据对全市灌区综合调研的结果，在各县、区各选择样点灌区，测算样点灌区灌溉用水有效利用系数，计算县、区灌溉用水有效利用系数平均值，进一步推求全市灌溉用水有效利用系数。主要步骤如下：

(1)对各县、区灌区情况进行整体调查，根据灌区不同规模、类型、工程状况、水源条件与管理水平等，确定代表县、区级灌溉用水有效利用系数测算分析的样点灌区。

(2)整理样点灌区的灌溉用水管理、灌溉试验等资料，同时进行田间观测，分析计算样点的灌溉用水有效利用系数，并分析推算各县、区灌溉用水有效利用系数平均值。

(3)根据各县、区样点灌区年毛灌溉用水量和平均灌溉用水有效利用系数，加权平均计算得到市级灌溉用水有效利用系数平均值。

2.2 样点灌区测算分析方法

按照《江苏省“十二五”农业灌溉用水有效利用系数测算分析技术指南》中的要求，宿迁市农业灌溉用水有效利用系数测算均采用首尾测算法进行测算。通过测定计算净灌溉用水总量占毛灌溉用水总量的比值，从而得出农业灌溉用水有效利用系数计算式为

(1)

式中：ηw为灌区灌溉用水有效利用系数；Wj为灌区净灌溉用水总量，m3；Wa为灌区毛灌溉用水总量，m3。一般情况毛灌溉用水总量是指灌区在确定的时间段内从水源地引入(取用)用于农田灌溉的总水量，即

(2)

式中：Qi为第i灌溉时段内的平均流量，m3/h；M为作物生长期内灌溉次数；Ti为灌溉时段内的引水持续时间，h；N为干渠条数。灌区内流量主要采用水工建筑物量水和水泵用电量估算，计算公式为

Wa=RA

(3)

式中：R为灌水深度，m；A为水田面积，m2。灌水深度通过田间试验测定。

2.3 县、区灌溉水有效利用系数测算分析

县、区灌溉用水有效利用系数测算分析计算式为

(4)

式中：ηwi为第i个样点灌区的灌溉用水有效利用系数；Wai为第i个灌区的毛灌溉用水量，m3；m为县(区)域内样点灌区总个数。

2.4 市级灌溉用水有效利用系数测算分析

市级灌溉用水有效利用系数测算分析计算式为

(5)

式中：ηw市为市灌溉用水有效利用系数；Wa县i为第i个县的毛灌溉用水量，万m3；n为市级个数。

3 样点灌区选择

3.1 选择原则

各县、区选择具有代表性的样点灌区进行测算分析。

(1)样点灌区的选择应在水利普查灌区专项普查范围内，样点灌区的名称、有效灌溉面积、水源类型等需与灌区清查表保持一致。

(2)在选择样点灌区时，综合考虑工程设施状况、管理水平、灌溉水源条件、作物种类和种植结构、地形地貌等因素。同类型样点灌区重点兼顾不同工程设施状况和管理水平等，使选择的样点灌区综合后能代表各县、区全部灌区的平均情况。

(3)样点灌区具有一定的观测条件和灌溉用水管理资料等。

3.2 样点灌区

根据样点灌区选择原则，结合宿迁市实际情况，经过多方比较，最终确定13个灌区作为灌溉用水有效利用系数测算典型灌区。具体样点灌区如表1所示。

表1 样点灌区概况

4 测算结果

宿迁市2017—2019年灌溉用水有效利用系数见表2。由表2可以看出，2017—2019年各县、区灌区灌溉水有效利用系数均表现出逐年提高趋势，沭阳县、泗阳县、泗洪县、宿豫区和宿城区2018年灌溉水有效利用系数较2017年分别提高1.02%、0.85%、1.18%、1.01%和0.51%，2019年较2018年分别提高0.51%、0.68%、0.17%、0.51%和1.59%。在以河湖引水闸(坝、堰)，河湖泵站为主要灌溉水源工程类型沭阳县、泗阳县和宿豫区，灌溉用水有效利用系数的增幅逐年增加，而在以河湖泵站为主要灌溉水源工程类型的泗洪县和宿城区灌溉用水有效利用系数增幅有下降趋势。说明随着灌区改造工程的推进和水资源管理的日益规范化，灌区输配水和田间灌溉水的损失减少。大型灌区，尤其是以河湖引水闸为主要灌溉水源工程的灌区，由于工程建设和灌区管理基础相对薄弱，在2017年灌溉用水有效利用系数普遍低于中小型灌区和以河湖泵站为主要灌溉水源工程的灌区，在灌区改造和加强管理后，短期灌溉水有效利用系数的提升也低于中小型灌区，但大型灌区灌溉用水有效利用系数可提升空间较大，因此，2019年增长幅度已高于中小型灌区。

表2 宿迁市2017—2019灌溉水有效利用系数

从宿迁全市分析，2017—2018年和2018—2019年全市灌溉用水有效利用系数分别提高0.85%和0.67%，3年累计提高1.53%，即增幅逐年增加，其增长趋势与沭阳县、泗阳县相似，这主要是由于其灌溉用水量在全市灌溉用水总量中比重较大，如2018年和2019年2县毛灌溉水量分别占全市毛灌溉水量的47.6%和48.3%。表明一方面宿迁市灌溉水有效利用系数还有较大的提升空间，另一方面，目前以河湖引水闸为主要灌溉水源工程的灌区灌溉水有效利用系数偏低，对此类灌区的节水改造和强化管理是提高全市灌溉用水有效利用系数的关键。

5 结 论

(1)首尾测算法仅采用渠首引进的水量和最终进入田间的净灌溉水量即可，有合理的测算依据，且便于测算工作的开展，较适用于灌区数量较多的宿迁市灌溉用水有效利用系数测算。

(2)在宿迁市内根据水利普查灌区专项普查范围、工程设施状况和管理水平、观测条件等样本灌区选择原则，确定柴塘灌区等13个大、中、小型灌区作为样本灌区。

(3)从2017年到2019年，宿迁市灌溉用水有效利用系数从0.591增加到0.599，提高1.53%，系数的增长取决于大型灌区灌溉用水有效利用系数的提高。尽管全市系数呈增长趋势，仍有较大的提升空间，而以河湖引水闸为主要灌溉水源工程的大中型灌区节水改造和强化管理，是灌溉用水有效利用系数提高的关键。