都江堰灌区农田灌溉水有效利用系数测算研究

吴鉴 李志琴 王君勤 康小平

1.四川省都江堰管理处，四川成都

2.四川省水利科学研究院，四川成都

农田灌溉水有效利用系数是评价农业灌溉用水效率的重要指标，是最严格水资源管理 “三条红线” 的考核指标之一，是灌区水利工程建设及用水管理的基本参数，也是区域水资源合理配置和制定节水灌溉发展宏观决策的依据。都江堰灌区作为四川省省级样点灌区，同时也是国内外知名的超大型灌区，2019 年，其农业灌溉用水量为45.28 亿m3，占全省当年农业用水总量的29.30%，农业灌溉用水量较大。合理真实的农田灌溉水有效利用水系数将为都江堰灌区的农业节水工作提供科学的数据支撑。根据水利部2016 年12 月印发的《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》（下文简称《细则》）和四川省相关文件精神要求，采用首尾测算分析法对灌区的现状灌溉水有效利用系数进行测算分析[1-4]。结合各年度测算情况，归纳梳理出都江堰灌区农田灌水有效利用系数测算分析的具体测算方案，为测算分析工作提供参考。

1 灌区基本情况

都江堰灌区水资源总量为290 亿m3，有效灌溉面积为69.17 万hm2，设计灌溉面积为98.60 万hm2，灌溉保证率为90%，复种指数233%。都江堰灌区的渠系复杂，建筑物众多，包括干渠、分干渠、支渠和末级渠系，及其相关水工建筑物。灌区水资源管理按照《四川省都江堰水利工程管理条例》 的规定实行 “水权集中、统一调度、分级管理” 的原则，共分为6个管理处，分别为人民渠一处、人民渠二处、东风渠管理处、外江管理处、黑龙滩管理处和龙泉山管理处。多年来，灌区通过续建配套与节水改造，提高了灌区工程的输水效率，降低了输水损失，增强了抵御自然灾害的能力。

2 测算分析过程

2.1 测算技术路线

依据《细则》，首先，分别在都江堰灌区6个分处选取足够数量的典型田块；然后，测算分析典型田块的年亩均净灌溉用水量，进而分析计算样点灌区年净灌溉用水量；最后，用样点灌区年净灌溉用水量除以年毛灌溉用水量即为样点灌区灌溉水有效利用系数。样点灌区灌溉水有效利用系数测算流程见图1。

图1 都江堰灌区灌溉水有效利用系数测算流程

2.2 典型田块选择

根据《细则》 要求，典型田块应边界清楚、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；有固定的进水口和排水口（一般来说，水稻在灌溉过程中不排水，将排水作为特殊情况考虑，不选串灌串排的田块）；配备量水设施。对于播种面积超过灌区总播种面积10%以上的作物种类，须分别选择典型田块。大型灌区应至少在上、中、下游有代表性的斗渠控制范围内分别选取，每种需观测的作物种类至少选取3 块典型田块。在综合考虑6 个管理处的作物种植结构和灌溉用水情况等因素后，2019年都江堰灌区共选择了42 块典型田块。典型田块分布情况见表1，各作物实际灌溉面积见表2。

表1 都江堰灌区2019年典型田块数量统计 单位：块

表2 都江堰灌区2019年作物实际灌溉面积统计单位：hm2

2019 年，都江堰灌区的实际灌溉面积为69.17 万hm2，主要作物油菜灌溉面积占总实际灌溉面积的14.33%， 小麦占12.00%，水稻占55.18%，其他占18.49%，都江堰灌区的典型田块选择较为合理。

2.3 典型田块亩均净灌溉用水量观测与分析方法

根据《细则》 要求，典型田块亩均净灌溉用水量优先采用直接量测法测量。暂不具备实测条件的也可采用观测分析法。具体方法参见图2。

图2 典型田块年亩均净灌溉用水量观测与分析方法示意图

1） 直接量测法：在每次灌水前后按《SL 13-2004灌溉试验规范》 有关规定[5]，观测典型田块内不同作物年内相应生育期内计划湿润层的土壤质量含水率或体积含水率（或田间水层变化），计算该次亩均净灌溉用水量，得出该典型田块不同作物种类的年亩均净灌溉用水量。

2） 观测分析法：在灌溉水有效利用系数测算过程中，判断充分灌溉还是非充分灌溉是准确获得典型田块年亩均净灌溉用水量的前提条件。首先，观测实际进入典型田块田间的年亩均灌溉用水量，再根据当年气象资料、作物种类等情况，依据水量平衡原理计算典型田块某种作物当年的净灌溉定额。然后，对二者比较进行判断，得出典型田块年亩均净灌溉用水量。

2.4 净灌溉用水总量计算

根据2.3节的方法得出，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，计算公式如下：

式中：wi——样点灌区同片区或同灌溉类型第i种作物的亩均净灌溉用水量，m3/亩；

w田净l——同片区或同灌溉类型第i种作物第l个典型田块亩均净灌溉用水量，m3/亩；

A田l——同片区或同灌溉类型第i种作物第l个典型田块灌溉面积，亩；

N——同片区或同灌溉类型第i种作物典型田块数量，块。

2.5 年毛灌溉用水总量计算

灌区毛灌溉用水总量W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，该水量应通过实测确定。样点灌区年毛灌溉用水总量的计算公式如下：

式中：W样毛——样点灌区年毛灌溉用水总量，m3；W样毛i——样点灌区第i个水源取水量，m3；n——样点灌区水源数量，个。

都江堰灌区2019年净灌溉用水量、毛灌溉用水量测算成果如表3所示。

表3 都江堰灌区2019年净灌溉用水量、毛灌溉用水量测算成果单位：万m3

2.6 首尾测算分析法计算灌区灌溉水有效利用系数

样点灌区灌溉水有效利用系数计算公式如下：

式中：n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；

W样毛——样点灌区毛灌溉用水量，m3。

2019年都江堰灌区净灌溉水有效利用系数测算成果见表4。

表4 2019年都江堰灌区净灌溉水有效利用系数测算成果

3 结果与分析

从表5 可以看出，都江堰灌区2019 年的灌溉水有效利用系数与2018 年比较减小了0.002，与2015 年相比增加了0.019。都江堰灌区农田灌溉水有效利用系数总体呈现逐年递增的趋势，但在2019 年略微下降。亩均毛灌溉用水量在总体上呈现递减趋势，2015～2019年都江堰灌区测算成果对比分析见图3。

表5 2015～2019年都江堰灌区测算成果对比分析

图 3 2015～2019年都江堰灌区测算成果对比分析

1） 都江堰灌区灌溉水有效利用系数成果合理性分析。一方面，近几年都江堰灌区大力进行作物种植结构调整。都江堰灌区覆盖成都、德阳、绵阳、内江、眉山、乐山、遂宁7 市的39个县，是四川省主要经济发展带。随着全省农业产业化和产业结构调整，传统的种植模式正在发生变化，例如成都市温江区、龙泉驿区、双流县等由传统作物种植转变为高附加值经济作物（如猕猴桃和桃子等） 种植，随着高附加值经济作物种植面积不断扩大，改变了原有的耕作、间作和轮作模式，增加了高效节水灌面的比例，导致近几年灌溉水有效利用系数有较大提高。另一方面，近几年都江堰灌区加大了灌区渠系整治和信息化建设投入，同时随着国家水资源监控能力建设项目的实施和完善，都江堰灌区渠系计量条件得到进一步改善，使得渠道输水损失减少和渠首计量精度提高，毛灌溉用水量得以大大降低，灌溉水有效利用系数有较大提高。

2019 年，水利部门的部分业务划分到了农业部门，例如高效节水灌溉工程等，导致都江堰灌区节水工程投资较2018 年灌溉水有效利用系数减少较多。受此影响，2019 年的灌溉水有效利用系数较2018年略有降低。

2） 都江堰灌区亩均毛灌溉水量变化原因。都江堰灌区的亩均毛灌溉水量逐年下降，原因在于习近平主席于2014 年3 月14日在我国水安全问题发表重要讲话提出 “节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力” 的十六字治水方针后，灌区加强了节水工作力度，加大了渠系整治和信息化建设方面的资金和人力的投入，不仅改善了渠系水自动监测和计量的水平，提高了毛灌溉水量的计量精度，而且大大降低了渠系漏损率，减少了毛灌溉用水，使近年都江堰灌区的亩均毛灌溉用水量开始下降。

4 结论及建议

以《细则》 为理论指导，结合都江堰灌区的水利工作经验，在全灌区范围内开展了农田灌溉水有效利用系数的测算分析工作。整个测算分析过程科学合理，计算过程和成果严谨真实，测得的2019 年都江堰灌区农田灌溉水有效利用系数为0.468，基本符合灌区农业节水工作现状。在总结过往经验和问题的基础上，提出以下几点建议。

一是强化测算分析工作队伍建设，建议都江堰灌区不定期组织相关人员参与农田灌溉水有效利系数测算分析技术培训，为测算分析提供长期的技术支持。

二是加强灌溉用水有效利用系数测算分析工作重要性宣传，争取上级领导的重视和支持。

三是进一步加大资金投入，在合理利用当前灌区信息化和水资源监控设施的基础上，继续添置完善测量设施，加强对典型田块量水设施的配备。

四是抓紧完善都江堰灌区的测算分析工作方案，针对都江堰灌区测算工作的复杂性，从组织领导、仪器设备维护、典型田块及各级典型渠道选择、测算技术力量的责任靠实及培训、测算分析数据和资料的测算收集整理以及成果整编上报等各个方面，明确时间节点、责任到人，有序开展测算分析工作。