灌区净灌溉用水量实验分析

郭思怡

（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽合肥 230088）

降雨时空分布的不均导致了中国北方地区的农业生产对灌溉的依赖性较大，灌溉有利于作物生长和促进粮食增产[1-2]。农业需水量受气候、水文、土壤及种植结构等变化环境的综合影响，其中气候变化和种植结构的调整是影响灌溉需水量变化的主要驱动因子。作物需水量和灌溉需水量是制定灌溉计划和进行水资源规划的重要基础[3-5]。灌区净灌溉用水量是指灌入田间的、可被作物利用的水量。通常情况下，对于旱作物来说，净用水量是指灌溉后保留在作物根系内能被作物吸收利用的水量；对于水稻，除保留在根系层内的水量外，还包括为保证水稻正常生长所必须的一定水层深度内的水量。本次灌区净灌溉用水量实验结合颍上县2019 年度人民河灌区实验进行。

1 灌区基本情况

1.1 颍上县概况

颍上县位于安徽省淮北平原南端，东邻凤台，西毗阜南，南隔淮河与寿县、霍邱相望，北与阜阳、利辛接壤。地理位置坐标为东径 115°56′～116°38′、北纬 32°27′～32°54′之间，东西长 72.5km，南北宽56.1km，总面积1859km2。

颍上县属暖温带与北亚热带的过渡地带、半湿润季风气候区，季风明显，四季分明，气候温和，降水适中，日照充足，无霜期长，适宜多种农作物生长。在气候特点上，春季少雨多风，易出现干旱；夏季炎热多雨，常发生洪涝；夏秋之交，时遇伏旱；冬季寒冷干燥，雨水偏少。多年平均降水量942mm，但降水在年际间和年内的分布不均，年最大降水量达1722.5mm（1954 年），年最小降水量仅406.8mm（1966 年），年降水极差超过1300mm；全县年均降水107d，夏季集中在6—8 月，占全年降水量的60%以上；年平均气温15.1℃，年平均日照时数为2213.3h，平均全年10~20℃之间的气温日数为177d，积温4133.5℃；多年平均无霜期221d，多年平均蒸发量为920.5mm，年最大和最小蒸发量分别为1214.9mm 和 680.8mm。

截至2018 年底，颍上县共有各类灌区4068 处，总有效灌溉面积96.5 万亩。其中型灌区10 处，有效灌溉面积59.4 万亩；小型灌区3 处，有效灌溉面积1.5 万亩；井灌区4055 处，有效灌溉面积35.6 万亩。

1.2 人民河灌区

人民河灌区位于颍上县东部，涉及夏桥、江店孜、黄坝、刘集、黄桥五个乡镇和慎城镇街道办事处，人口26.86 万人，设计灌溉面积15 万亩。灌区内无蓄水工程，主要水源工程为新长林站，引颍河过境水流入人民河干渠，设计灌溉流量为15.4m3/s。

本次测算分上下游两片进行，上游片分别选取汪庄、吴庄、王西庄3 块田作为样点田块，下游片分别选取王桥、方庄、汪圩3块田作为样点田块。灌区主要种植水稻、小麦，水稻6 月17 日泡田，6 月 19 日播种，9 月 30 日收割。全生育期灌水 6~8 次，亩产1000 斤左右。旱作物主要为小麦，选定样点田块作物种植为水稻。人民河灌区田间灌溉情况调查表见图1。

图1 人民河灌区田间灌溉情况调查表

2 实验方法

2.1 土壤干容重测定

每个典型田块对角线取三个取土点，按10cm 一层，用环刀分层取样，共取4 层，每层取3 个土样，后称重、烘干计算每个典型田块土壤干容重。

2.2 土壤含水率测定

泡田前或灌溉前，田里土壤有开裂时，需测定土壤含水率，取土方法同土壤干容重测定法，后称重、烘干计算土壤含水率。

2.3 田间水层测定

在样点田块对角线上至少选两点用角钢设置田间水层深度测桩，灌溉前测量并记录样点田块田间水深。灌溉完24h 后，在样点田块测桩处再次测量并记录样点田块田间水深。

3 实验结果

人民河整个生育期田间试验，灌区水稻6 月17 日泡田，泡田前测定土壤含水率，泡田后测定田面水深，根据测算，泡田水量分别为：上游 1#168mm、上游 2#176mm、上游 3#167mm；下游1#154mm、下游2#147mm、下游3#160mm。

除了泡田，整个生育期共灌水6 次，灌水时间分别为6 月25日、7 月 18 日、8 月 2 日、8 月 8 日、8 月 29 日、9 月 10 日根据每次灌水前后测量结果，计算该次亩均净灌溉用水量，得出该典型田块亩均净灌溉用水量，计算结果见表1。

表1 颍上县2019 年度直接观测法样点灌区净用水量计算

4 成果合理性分析

为验证实验分析结果是否合理，本文采用计算分析法计算人民河灌区净灌溉用水量，与实验分析法结果进行对比分析。

水稻的净灌溉需水量包括泡田水量、蒸发蒸腾水量以及必要的渗漏水量三部分。水稻全生育期（包括泡田）净灌溉定额计算式为：

式中：Mi-水稻净灌溉定额，mm；ETc-水稻的蒸发蒸腾量，mm；Pe-水稻生育期内的有效降雨量，mm；Fd-水稻全生育期渗漏量，mm；Mo-育秧前的泡田定额，mm；Ge-水稻全生育期间地下水的利用量，mm。

作物各阶段的需水量ETc的计算利用同阶段的参考作物蒸发量ET0与相应阶段的作物系数的乘积求得，参考作物蒸发蒸腾量ET0采用1992 年联合国粮农组织提出的最新修正彭曼－蒙特斯公式计算，作物系数根据安徽省主要作物需水量等值线图研究成果与FAO（联合国粮农组织）推荐的84 种作物的标准作物系数和修正公式，以及安徽省新马桥灌溉试验站、萧县岱西灌溉试验站近年的灌溉试验资料。

颍上县水稻种植地区的地下水埋深相对较大，水稻的地下水利用量不予考虑。泡田定额根据当地灌溉试验或灌溉经验确定。以水稻净灌溉定额近似代替亩均净灌溉用水量分析计算水稻净灌溉用水量，计算结果见表2。

表2 颍上县典型灌区主要作物净灌溉定额

与实验分析法得出的人民河灌区水稻净灌溉定额384m3/亩相比，计算分析法计算出来得水稻净灌溉定额354 相差8%，两者差距较小，实验结果合理。