凉州区西营河灌区2020年农田灌溉用水有效利用系数测算浅析

钱 伟

（凉州区农村饮水安全服务站，甘肃武威 733000）

0 引言

西营河灌区是石羊河流域水系的一个支流，承担着灌区农业灌溉、人畜饮水、工业用水的大型自流灌区，流域区属大陆性温带干旱区域，具有冬季寒冷、常年干燥、多风的特征，境内多年年均降水量177.1 mm，蒸发量1943 mm，是典型的资源性缺水区域。西营河灌区设计灌溉面积2.564万hm2，2023年凉州区分配灌区水权水量2.071亿m3，其中地表水1.966亿m3，地下水0.105亿m3。灌区承担着西营镇、丰乐镇、永丰镇、五和镇、康宁镇、金山镇、怀安镇、松树镇、洪祥镇等9个乡镇69个农民用水户协会622个村民小组25492个用水户及农林场的灌溉任务，并为本灌区10.91万人、永昌灌区5.59万人及牲畜提供安全饮水服务；同时兼顾向下游民勤年度调水任务和西营河48 km的河长制落实工作。

灌区经过40多年的建设，已建成中型水库1座，总库容2350万m3；小（2）型水库1座，总库容25.61万m3，引水渠首1座，最大引水流量40 m3/s；干渠6条，长93.78 km，各类建筑物246座；支渠84条，长245.48 km，各类建筑物921座；斗、农渠道2864条，长2339.27 km；农田机电井105眼。已基本形成了蓄、引、提相配套的水利工程网络，初步具备完整的灌溉工程体系。

1 灌区农田灌溉与用水情况

2020年，西营河灌区实播面积1.74万hm2，其中地表水面积1.58万hm2，地下水面积1058.13 hm2。按种植作物分类：夏禾面积5163.47 hm2；秋禾面积8707.6 hm2；经济作物面积783.4 hm2；生态面积2356.87 hm2。有507.67 hm2耕地撂荒。

2020年分配水权水量20709.35万m3，其中：生活用水1094.05万m3，占5.28%；工业用水1842.75万m3，占8.90%；生态用水1245.18万m3，占6.01%；农业用水16527.37万m3，占79.81%。按水源划分：地表水19657.14万m3，地下水1052.21万m3。

地表水作物灌溉从4月20日开始，9月20日结束。夏禾作物灌水3.5次，秋禾作物灌水4次，经济作物灌水4次，特色林果业灌水4次，生态灌溉3次，秋冬储水灌溉1次，766.67 hm2耕地需春灌。

2020年，西营河河源来水36005.99万m3。水库下泄36842.60万m3，其中：西营水库向民勤调水15188万m3，天然河道下泄生态补给水量3574万m3，灌区用水水库下泄水量18080.60万m3。西营河渠首引水16285.05万m3，其中：农业和生态用水15200.05万m3；生活用水983万m3；工业用水102万m3。

地下水灌溉从4月25日开始，夏禾作物灌水3次，秋禾作物灌水4次，经济作物灌水4次，特色经济林灌水4次，生态灌溉3次，秋冬储水灌溉1次。

2020年，灌区井口提水802.07万m3；其中：农业用水677.38万m3；生态用水30.62万m3；生活用水14.14万m3；工业用水79.93万m3。

2 技术路线

1）在对灌区实际情况进行综合研究的基础上，分类汇总各类型灌溉区域的种植面积、水利设施与毛灌溉用水量等，通过选择各种种植规模、水利设施和水资源管理的样点区，构建科学合理的灌区灌溉水有效利用系数测算分析网络图；

2）全面收集样点区灌溉面积、工程设施、渠系信息与毛灌溉用水量等有关资料，在样点灌区内选择样点地块，测算样点地块作物亩均净灌溉用水量，计算灌区净灌溉用水量，利用“首尾测算分析法”，计算灌区的灌溉水有效利用系数；

3）以样点区测算结果为基础，逐级汇总分析，计算灌区灌溉水有效利用系数；

4）按不同灌溉分类区域毛灌溉用水量进行加权平均，分析推算灌区灌溉水有效利用系数；

5）根据以上成果，编制灌区灌溉水有效利用系数测算成果报告，成果报告上报部门审核。

3 样点区域选择

3.1 样点片区划分

根据典型样点灌溉区域地块选择的技术要求，科学研究灌区地形地貌、水资源量、水利设施、田块坡度、土壤类别、水文气象、灌溉方式和灌溉管理制度等，按自流灌区上、中、下游对主要作物选择典型样点地块进行观测。同时，为了更好地服务于高效节水大田滴灌工程，根据灌区目前实施的大田滴灌工程项目，增设高效节水片区试验点。

3.2 样点地块及作物选择

按照《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》要求，各管理站根据本站范围内玉米、小麦、经济作物（经济林、马铃薯、胡萝卜、饲草、藜麦）实际种植情况，每类作物在上、中、下游选择3块样点地块进行灌溉水利用系数测算工作。灌区总共选定7个农业灌溉水利用系数测算分析点，涉及5个乡镇9个村，测算地块47块，测算面积3.862 hm2，测算作物为春小麦、玉米、皇冠梨、洋芋。

4 主要测算方法及要求

4.1 灌水定额观测分析法

4.1.1 观测方法：田间净灌水定额的测定要求各测水点统一使用水管处下发的梯形量水堰，在无法安装量水堰的地块应加开地头沟，在架设量水堰时，一般应嵌入沟道及边坡20 cm以上，以便牢固，防止漏水，在量水过程中，过堰水深不得大于堰槛宽的1/3，不得小于1/10；若保持水流自由流时，则堰槛应高于下游水位2 cm以上，使水舌下空气自由流通。

4.1.2 样点地块亩均灌溉用水量的观测计算。渠灌：在典型地块进水口设置移动式量水设施，在灌溉期间观测某次灌溉水进入地块的水量，再根据样点地块灌溉的面积，推算出样点地块其种植作物种类单位灌溉用水量。滴灌：在样点地块的支管安装计量水表，计量样点地块某次灌溉用水量，再根据样点地块灌溉的面积，推算出某种作物种类每亩灌溉用水量。

4.2 灌水定额直接量测法

4.2.1 观测方法：在每次灌水的前后，根据《灌溉试验规范SL 13-2015》的有关规定，观测样点地块内不同作物一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，计算该某次亩均净灌溉用水量，分析计算出该样点地块不同作物种类年亩均净灌溉用水量。

4.2.2 样点地块亩均灌溉用水w田的观测计算。根据样点地块灌溉前后计划湿润层土壤含水率的变化确定某次每亩净灌溉用水量，计算公式如下：

H—灌水期内样点地块土壤计划湿润层深度（mm）；

λ—样点地块H土层内土壤干容重（g/cm3）；

λ水—水的容重（g/cm3），一般可取1；

θg1—某次灌水前样点地块H土层内土壤质量含水率（%）；

θg2—某次灌水后样点地块H土层内土壤质量含水率（%）；

西营灌区样点地块H 土层内土壤干容重取值1.40g/cm3。

4.3 土壤含水率的测定方法

选定的地块上，每轮水灌前1～3天，在田间用手工土钻取样点地块中间有代表性的土壤，取掉土钻中的上部土样，将土钻中部所需深度处的土壤20 g左右，用手捏碎后立即装入已知准确质量的铝盒内，用手拧紧，装入箱体或其他容器中，带回实验室，将铝盒外表擦拭干净，立即称重，准确至0.01 g。打开铝盒盖，放在盒底，置于已预热至105±2℃的烘箱中烘烤12 h后。将其取出，盖好，再移入干燥器内冷却至室温（约需30 min），立即称其重量。抽取的土壤水分的测定应做3份平行测定。灌后3～4天后同样采取相同的办法进行土壤含水率的测定。

5 灌区灌溉水有效利用系数测算分析成果

5.1 灌区净灌溉用水量计算

典型样点地块亩均净灌溉水量采用观测分析法进行测算，通过对典型样点面积、实测水量、试验资料分析计算样点区内春小麦、大田玉米、高效节水玉米、经济林等其他作物亩均净年灌溉用水量，按照加权平均的计算方法，推算出样点区块当年亩均灌溉用水量和年净灌溉用水量，采用以点带面、点面结合，调查统计和观测分析相结合的方法，推算出灌区2020净灌溉用水量。经测算分析，灌区2020年小麦面积5163.47 hm2，其中：地表水4704.17 hm2，地下水459.2 hm2；地表水小麦灌溉定额356.78 m3/667m2，地下水小麦灌溉定额261 m3/667m2；玉米面积8707.6hm2，其中：地表水7896.33 hm2，地下水811.27 hm2，地表水玉米灌溉定额415.76 m3/667m2，地下水玉米灌溉定额286 m3/667m2；经济林面积531 hm2（其中：地表水经济林面积519.13 hm2、地下水11.87 hm2），地表水经济林灌溉定额392.62 m3/667m2，地下水经济林灌溉定额255 m3/667m2；经济作物面积612.4 hm2（其中：地表水经济作物579.93 hm2、地下水32.47 hm2），地表水经济作物灌溉定额354.23 m3/667m2，地下水经济作物灌溉定额238 m3/667m2；生态面积2356.87 hm2（其中地表水2091.53 hm2，地下水265.34 hm2），地表水生态灌溉定额194 m3/667m2，地下水生态灌溉定额150 m3/667m2。

经计算：净灌溉用水量为9268万m3。

计算方式如下：

5.2 灌区毛灌溉用水量的确定

根据《全国灌溉用水有效利用系数测算分析技术指南》确定灌区毛灌溉用水总量的要求，西营灌区地表水以西营河渠首一个取水计量点，以西营河渠首引水总量为灌区地表水毛用水量，地下水毛用水量为机井出水口提水量，地表和地下水相加，扣除灌区内生活、工业及其他用水量后，即为西营灌区毛灌溉用水总量，最后计算得出2020年西营灌区地表水、地下水毛灌溉用水总量为15908万m3。其中：地表水农业灌溉渠首引水量15200万m3，地下水农业灌溉机井提取量708万m3。

5.3 灌区灌溉水有效利用系数的测算

根据《全国灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》，西营灌区利用“首尾测算分析法”，即可用灌入田间被农作物吸收利用的净灌溉用水量与灌区从水源取用的灌溉总毛水量。以年净灌溉用水量、年毛灌溉用水量为基础，分析计算出西营灌区灌溉水有效利用系数。

经以下公式计算，西营灌区灌溉水有效利用系数为：

其中，西营灌区地表水灌溉水有效利用系数：

西营灌区地下水灌溉水有效利用系数：

6 结论

经过对测算成果分析，2020年灌区灌溉水有效利用系数为0.5825，比2019年灌溉水有效利用系数0.5817增加了0.0008%，数据与去年基本一致，主要原因是：由于灌区高效节水面积增加；水价政策调整后农业水价上涨，群众节水意识有所提高；加之灌区灌溉精细化程度和管理水平提高；灌区玉米种植普遍采用覆膜种植、洋芋、胡萝卜全部采用垄作沟灌农艺措施等多方面因素影响，测定数据有所提高是合理、可靠的。