武威市基于灌溉水有效利用系数的农业节水增效措施研究

王海宇 张月珍 董平国

(1.甘肃省武威市河湖管理中心，甘肃 武威 733000;2.甘肃省武威市中心灌溉试验站，甘肃 武威 733000；3.甘肃省武威市水利综合事务中心，甘肃 武威 733000；4.甘肃省武威市农村饮水安全服务站，甘肃 武威 733000)

灌溉水有效利用系数是在某次或某一时间内被农作物利用的净灌溉水量与水源渠首处总灌溉引水量的比值，是国家实行最严格水资源管理制度“三条红线”控制目标及中央国民经济和社会发展“十四五”规划主要指标之一，其为国家推进农业水价综合改革、建立制定农业用水计划和用水定额提供科学依据。按照水利部安排部署，根据《全国灌溉水有效利用系数测算分析技术指南》《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》的要求与方法，连续15年在武威市开展了灌溉水有效利用系数测算分析工作，本文研究武威市近5年农田灌溉水有效利用系数变化规律，首先选择具有代表性、稳定性、可行性的大、中型和纯井样点灌区，采用首尾测算分析法得出各种类型样点灌区的灌溉水有效利用系数，结合全市大、中、纯井灌区毛灌溉总用水量，最终推算得出全市以及各种类型灌区的灌溉水有效利用系数。所测算的成果为有关部门研究制定相关政策和规划提供科学依据，也为我国全面实施国家节水行动、实行最严格水资源管理制度、考核武威市农田节水效率提供技术支撑。

1 武威市概况

武威市地处甘肃省中部、河西走廊起点，南部是祁连山，中部是绿洲平原，北部是腾格里和巴丹吉林沙漠，是全国生态格局中青藏高原生态安全屏障的核心区域和北方防沙带的中心地带。现辖凉州区、民勤县、古浪县和天祝藏族自治县，有93个乡镇，1125个行政村，全市总土地面积3.23万km2，常住人口182.5万，全市荒漠化土地3178万亩、沙漠化土地2227万亩，分别占国土面积的65.5%、45.9%，是全国荒漠化、沙漠化最严重的地区之一。水资源主要来源于石羊河，全市多年平均自产水资源总量14.934亿m3(地表水13.918亿m3、地下水1.016亿m3)，人均约700m3、耕地亩均约220m3，为全省的1/3、全国的1/9，是水资源短缺的地区之一。

武威市属典型的西北干旱区，太阳辐射强、日照充足，昼夜温差大、降水少、蒸发强烈、空气干燥。自南向北大致划分为3个气候区。南部祁连山高寒半干旱半湿润区：年降水量300～600mm，年蒸发量700～1200mm，干旱指数1～4；中部走廊平原温凉干旱区：年降水量150～300mm，年蒸发量1300～2000mm，干旱指数4～15；北部温暖干旱区：包括民勤全部，古浪北部，武威东北部，年降水量小于150mm，民勤北部沙漠边缘地带年降水量不足50mm，年蒸发量2600mm以上，干旱指数15～25。武威多年平均风速2.81m/s，土壤属内陆性沙漠钙质土，土壤通透性好。

2 武威市灌区现状

武威市现有20个灌区，其中大型灌区3个，分别是西营、杂木、红崖山灌区；中型灌区11个，分别是黄羊、金塔、张义、古浪河、黄羊川、大靖河、古丰、金强、松山、朱岔、安远灌区；纯井灌区6个，分别是清源、永昌、金羊、环河、昌宁、永黄灌区。全市经多年水利建设改造，灌区灌排系统设施设备完善，灌溉渠系主要为干、支、斗、农四级或支、斗、农三级。全市高标准农田水利灌溉工程的兴建，为武威市现代生态高效农业生产、稳定和发展粮食生产奠定了可靠的物质基础。武威市不同规模与水源类型灌区统计情况见表 1。

表1 武威市不同规模与水源类型灌区统计

3 武威市农田灌溉水有效利用系数测算分析

3.1 样点灌区和典型田块的选取

根据《技术指导细则》，结合省市年度系数测算分析实施方案，综合考虑灌区工程设施状况、管理水平、灌溉水源条件(提水、自流引水)、作物种类和种植结构、地形地貌等因素，本文共选取12个样点灌区测算灌溉水有效利用系数，具体情况见表2。同时，为采用直接量测法测算不同作物亩均净灌溉用水量，在各个样点灌区选择田间平整、面积适中、边界清楚、形状规则以及土壤类型、种植作物、灌溉制度和灌溉方式具有代表性的田块作为典型田块，对典型田块进出水量进行准确计量。

表2 武威市样点灌区数量分布情况统计

3.2 测算分析方法

农田灌溉水有效利用系数η市是指全市区域内年净灌溉总用水量W市总净与年毛灌溉总用水量W市总毛的比值，就是在不测定输配水和灌水过程中的损失，直接测定灌区渠首(井口)引进的水量和灌入作物计划湿润层的水量，即“首尾测算分析法”。在计算大、中、纯井样点灌区灌溉水有效利用系数和年毛灌溉用水量的基础上，由点及面计算武威市农田灌溉水有效利用系数。全市农田灌溉水有效利用系数计算公式为

(1)

式中：η市为全市农田灌溉水有效利用系数；η市大、η市中、η市井分别为市级区域大、中、纯井灌区灌溉水有效利用系数；W市大、W市中、W市井分别为市级区域大、中、纯井灌区的年毛灌溉用水量，万m3。

3.3 武威市农田灌溉水有效利用系数变化趋势分析

3.3.1 农田毛、净灌溉总用水量变化规律分析

2016—2020年武威市及各类型灌区年毛灌溉总用水量变化如图1所示，全市毛灌溉总用水量逐年总体呈现下降趋势，2017年稍有升高，主要原因是2017年武威市大面积推广应用膜下滴灌水肥一体化技术，相比自流引水灌区，纯井灌区由于自身引水量具有较大压力，更容易实现水肥一体化，导致市纯井灌区农田毛总用水量明显升高；市大型灌区、市中型灌区农田毛总用水量呈现基本平稳趋势。

2016—2020年武威市及各类型灌区年净灌溉总用水量变化如图2所示，全市净灌溉总用水量逐年总体呈现下降趋势，2017年稍有升高，主要原因是由于2017年市纯井灌区大面积应用膜下滴灌水肥一体化技术，同时，典型田块全部选用直接量测法测算年亩均净灌溉用水量，导致2017年市纯井灌区农田净总用水量较高；市大型灌区、市中型灌区农田净总用水量呈现基本平稳趋势。

综合分析图1和图2，武威市及各类型灌区年毛、净总用水量变化与武威市大力实施高效节水工程关系较大。

图1 2016—2020年武威市及各类型市级灌区年毛灌溉总用水量变化

图2 2016—2020年武威市及各类型市级灌区年净灌溉总用水量变化

3.3.2 2016—2020年武威市农田灌溉水有效利用系数变化规律分析

2016—2020年武威市及各类型灌区农田灌溉水有效利用系数变化如图3所示。2016—2020年武威市农田灌溉水有效利用系数分别为0.613、0.625、0.628、0.633和0.635，逐年总体呈现稳步上升趋势，主要原因：一是连续5年甘肃省水利厅组织对测算技术人员进行测算分析方法培训，各灌区技术人员对典型田块全部选用直接量测法测算年亩均净灌溉用水量，测算过程规范合理、测算结果准确且符合实际；二是随着县域节水型农业建设，调整作物种植结构，大面积推广应用高效节水灌溉技术，纯井灌区水资源利用率较高；三是农民节水意识增强。

由图3可以看出，由于市纯井灌区水源均由井口提水并通过管道直接将水输送到田间，不存在水分无效蒸发和深层渗漏现象，水资源利用率高，所以市纯井灌区灌溉水有效利用系数相对市大型灌区、中型灌区较高。同时，市中型灌区农田灌溉水有效利用系数逐年呈现稳步上升趋势，市大型灌区2016—2019年系数也呈上升趋势，而2020年系数稍有降低，分析原因是由于2020年大型灌区种植面积有所扩增，同时自流引水渠道输水灌溉，部分采用沟灌和畦灌普通灌溉方式，水分利用率相对较低，存在浪费水现象。

图3 2016—2020年武威市及各类型市级灌区灌溉水有效利用系数变化

图4 2016—2020年武威市节水灌溉工程面积与农田灌溉水有效利用系数变化

3.3.3 2016—2020年武威市节水灌溉面积变化规律分析

2016—2020年武威市节水灌溉面积及农田灌溉水有效利用系数变化如图4所示，随着节水灌溉面积的增加，武威市农田灌溉水有效利用系数逐年总体呈现上升趋势。由此说明，武威市实行最严格水资源管理制度、大力开展农业综合水价改革、广泛安装田间智能灌溉控制系统、推广应用高效节水灌溉技术、推进现代生态农业等措施，提高了全市节水灌溉面积和农田灌溉水有效利用系数。

4 提升农田灌溉水有效利用系数的主要措施

4.1 大力实施高效节水灌溉工程

武威市近5年逐年加大高效节水灌溉工程投资，大力推进农田水利建设，改善农田水利基础设施条件，健全农业高效节水工程运行管理体制机制，是武威市灌溉水有效利用系数稳步增长的首要措施。节水灌溉工程改造是提高农田灌溉水有效利用系数的基础，由于运行持久性较差，须持续稳定投入农业节水行动专项投资，对大中型灌区渠系灌溉输水配套设施进行更新改造，进而缩短输水时间和减少渗漏损失。

4.2 推广普及高效节水灌溉技术

武威市近5年全面普及膜下滴灌、水肥一体化、低压管道输水地面灌溉、垄膜沟灌等高效节水灌溉技术，是武威市提高灌溉水有效利用系数的重要保证。同时，通过高效节水技术指导和示范培训，各灌区根据区域实际特点，因地制宜，规模化、规范化地选择适宜的节水技术，且大力推广节水高效品种、地膜覆盖、耕作保墒等农艺节水技术，积极推广土壤保水和作物蒸腾调控等生物节水技术，实现农艺节水技术全覆盖。

4.3 充分调整农业产业结构

武威市近5年来坚持以水调种植结构，合理布局区域农业结构，围绕打造沿山、沿川、沿沙三大特色产业带，大力推广低耗水、高效益作物，因地制宜发展“牛羊鸡菜果菌薯药”八大特色产业，是武威市提高灌溉水有效利用系数的重要措施。制定出台促进土地流转的优惠政策，加快高标准农田建设，持续扩大设施农牧业高效集约型生产规模，推动特色优势产业规模化、标准化发展，提高农业用水效益。

4.4 建立节水激励机制、加快水价改革

武威市近5年来通过修订武威市行业用水定额，建立覆盖主要农作物的先进用水定额；实施水资源消耗总量和强度双控行动，建立健全水资源承载能力监测预警机制；制定出台了《武威市节约用水条例》，强化节水刚性约束，规制不合理用水行为；实行取水许可动态管理，严格落实节水“三同时”制度；制定地下水用水成本高于地表水供水水价制度，促进优先使用地表水。健全完善农业用水分类、分档水价制度，农村饮水工程水价考虑农民承受能力，按照“补偿成本、公平负担”原则，合理确定成本水价。

4.5 加强灌区智能化管理、增强节水意识

武威市近5年来推进水资源管理信息化、智能化进程，构建布局合理、动态监测、科学决策的水利智能应用体系，农业灌溉用水地表水灌区计量设施配套到斗口及以下，地下水灌区机井全部安装智能化计量设施，已安装的进行升级改造，精准计量取用水，对灌溉水有效利用系数提高有促进作用。同时，灌区水管单位积极宣传推广节水技术、提高田间管理水平，普及科学灌溉技术、增强农民节水意识，把节水作为灌区农业增效和农民增收的重点，提升便民惠民水平，为实施国家节水行动提供决策依据和支持。

5 结 语

通过分析武威市近五年来农田灌溉水有效利用系数变化规律，总结出了以下结论：

武威市不同规模类型灌区中，纯井(提水)灌区的灌溉水有效利用系数均高于大中型(自流引水)灌区，且所有类型灌区系数在2016—2020年中均逐步提升。 这主要与全市2016—2020年逐步加大高效节水灌溉工程投资、大力推广应用高效节水灌溉技术和农艺节水技术、灌区智能化计量设施改造安装、农业水价改革政策以及农民节水意识提高等有关。

探究出武威市农业节水灌溉中存在的问题后，得出影响农田灌溉水有效利用系数的主要因素是灌区节水灌溉工程面积和作物灌溉定额。针对武威市农业节水灌溉潜力，分别从工程投资、节水技术、产业结构、节水政策机制、灌区管理层面等提出相应的对策，为今后武威市农田灌溉水有效利用系数测算的准确性提供基础保障。

武威市水资源严重缺乏，地表水来水量不稳定，部分农户仍然选用大水漫灌，地下水超采现象比较严重，针对这些，还需进一步加强节水灌溉宣传和培训，建立节水灌溉激励政策，从而全面深入推进实施国家节水行动。