凌海灌区农业旱情评估分析

杨美琪

(凌海市水利事务服务中心，辽宁 凌海 121200)

凌海灌区位于凌海市中南部，北起凌海市东侧的大凌河渠首，南至大有乡南辽东湾北岸，南北长30km，西起小凌河左岸的建业镇，东止大凌河右岸的八千街道，东西宽35km，总面积约900km2。凌海灌区由大凌河和小凌河两个子灌溉系统组成，现状灌溉水田1.12 万hm2，其中大凌河灌溉系统灌溉8887 万hm2，由白石水库及大凌河区间供水进行灌溉，小凌河灌溉系统灌溉2313 万hm2，由锦州市城市弃水及小凌河区间供水进行灌溉。由于灌区年际来水和降雨变化较大，特别是干旱年份可供灌溉的水量和降雨量少，难以满足水稻等农作物的灌溉需求，从而导致灌区年有受旱成灾。为了保证灌水需求，白石水库等水源预留蓄水量不断增加，灌区用水需求和结构出现明显改变，干旱缺水程度也不断加重。因此，必须科学评估灌区农业旱情，为灌区工程效益的充分发挥和防旱抗旱方案决策提供一定支持。

1 农业旱情评估指标

1.1 评估指标分析

农业旱情评估主要包括断水天数、土壤相对湿度、作物缺水率、连续无雨日数和降水量距平百分率等指标，其中水田旱情评估一般选择断水天数或作物缺水率指标，通过分析灌区旱情、种植结构等因素选择合适的农业旱情评估方法[1-3]。

1）水稻受旱因素。结合相关资料，灌前的期间来水、蓄水所组成的可供灌溉水量以及水稻栽插和生育阶段的降雨量等是影响灌区水稻受旱的主要因素。与正常年份相比，降雨量偏少会导致补充蓄水的径流减少及水稻灌溉需水量增大，而后期可供灌溉水量在很大程度上取决于初期需水量[4]。因此，灌区农业旱情评估就是通过综合分析水稻灌溉期的蓄水、来水和降雨因素，准确判定出灌区受旱程度或缺水情况。

2）种植结构分析。一直以来，凌海灌区是以水稻为主，油、菜等经济作物为辅种植结构，其中水稻灌溉所占比例达到90%，这也是农业供水的主要对象。依据历史统计数据，从水稻栽插开始到成熟结束，灌区水稻的生长主要受干旱缺水影响，必须以水稻灌溉为目标进行农业抗旱供水。所以，科学评估灌区水稻受旱缺水情况实际上就是灌区农业旱情评估。

3）评估流程。充分考虑上述分析结果，选择作物缺水率和降水量距平百分率作为旱情指标，合理设计农业旱情评估流程，具体如下：以水稻灌溉缺水程度为评估对象，结合灌溉期降雨量准确判定气象干旱发生与否，若发生气象干旱则计算分析缺水量、可供水量和灌溉需水量，其中旱情等级主要依据作物缺水率来确定。

1.2 计算方法

文章选用缺水率法和降水量距平法来评估凌海灌区农业旱情状况，可利用下式计算作物缺水率DW[5,6]：

式中：Wr、W为计算期内的灌溉需水总量和可供灌溉总水量，m3。以一个较长降雨量距平偏少时段或全灌溉期作为计算期，结合《旱情等级标准》相关规定划分缺水率旱情等级，如表1 所示。

表1 基于缺水率的旱情等级

设P、代表计算时段内降水量和同期多年平均降水量，可利用下式计算降水量距平百分率

一般依据《旱情等级标准》中的有关规定确定月、季、年尺度计算期，在评估灌区农业旱情时选择降雨量距平来判定干旱发生的概率[8-9]。为了准确反映干旱情况应灵活选用计算期，可结合灌溉期降雨偏少的具体时段或灌区灌溉期的划分来确定，月、季、年尺度的旱情等级划分，如表2 所示。

表2 基于降水量距平百分率的旱情等级

2 结果与分析

2.1 确定评估年份

根据凌海灌区1958-2020 年灌前蓄水量、来水量和降雨量资料，综合评估干旱年份灌区农业旱情。其中，凌海灌区下属的大凌河、小凌河2 个独立供水的子灌区旱情存在一定差异，应分别评估旱情状况，如表3 所示。

表3 降水量距平百分率偏少20%的年份

凌河灌区以种植水稻为主，灌溉期时段长4 个月（4-8 月），依据《旱情等级标准》处于年~季尺度之间，轻度及以上气象干旱判定标准取降雨距平偏少超过20%，并以此判定干旱年份。结果表明，大凌河灌区降水量偏少的有16a，其中5-8 月多年平均降水349.2mm；小凌河灌区降水量偏少的有12年，其中4-9 月多年平均降水376.7mm。

2.2 灌溉需水量

灌溉需水量就是依据水稻栽插面积和灌溉定额，在满足现状灌溉需水条件下计算的田间需水量。以2020 年为例，凌海灌区水稻多年渠首计量的单位用水量为1.5 万m3/hm2，水田设计灌溉面积1.45 万hm2，现状有效灌溉面积1.12 万hm2，其中：由大凌河灌溉系统灌溉的水田8887 万hm2，由小凌河灌溉系统灌溉的水田2313 万hm2。凌海灌区水田灌溉需水总量为16800 万m3，其中大凌河灌溉系统水田需水13330 万m3，小凌河灌溉系统水田需水3470 万m3，如表4 所示。

表4 水田用水分配表

表5 灌区现状供水量 万m3

依据凌海灌区自2008 年以来实施的几次大的灌区节水改造项目和灌溉试验资料成果，选择历年水稻综合净灌溉定额。

2.3 可供水量

大凌河灌溉系统的水田用水由白石水库配合大复锦区间来水供给，根据白石以下干流调节计算成果，2020 年实际供水量为13735 万m3；小凌河灌溉系统的水田用水来自小凌河过境的河道径流和锦州市政排水，2020 年农灌期渠道引用的水量为4731 万m3。灌区地表水总供水量为18466 万m3。

2.4 灌溉水利用系数

根据《灌溉与排水工程设计规范》中有关规定，凌海灌区种植作物全部为水稻，且水资源较为紧缺，灌溉设计保证率采用75%。

依据辽宁省地方标准《行业用水定额》，凌海市位于辽西低山丘陵区，水稻基本用水定额6315m3/hm2，由于凌海灌区位于凌海市南部盐碱地区，虽然经过多年的水稻种植，盐碱程度降低，盐碱程度仍处于轻度。据调查，每年用于洗盐水量仍在1500m3/hm2，水稻基本用水定额提高到7815m3/hm2。根据工程类型、取水方式、灌区规模、附加水等影响因素的调节系数计算，灌溉用水定额为9960m3/hm2。凌海灌区通过近些年的节水改造，全灌区灌溉水利用系数已由过去的0.565提高到目前的0.664，水田毛灌溉定额15000m3/hm2。

2.5 农业旱情评估结果

通过计算灌溉期大凌河、小凌河2 个子灌区降雨偏少20%年份缺水率，科学评估农业旱情及其等级，如表6 所示。

表6 缺水率及旱情等级

结果显示，大凌河灌区发生特大、严重、中度、轻度干旱的年份依次为3 年、2 年、1 年、2 年，发生农业干旱的共有8 年；小凌河灌区发生特大、严重、中度、轻度干旱的年份依次为1 年、2 年、2 年、2 年，发生农业干旱的共有7 年[10]。通过比较灌区纪录干旱资料与农业旱情评估结果发现，总体上旱情评估结果能够反映当年的实际情况。文章计算评估农业旱情时段较长，考虑到灌区工程供水能力有限、灌区来水和降水时空分布不均衡的实际情况，虽然个别年份灌溉期不缺水，但阶段性气象严重干旱、降雨明显偏少致使受旱成灾，在抗旱实际应用时应更加细分区和时段，以保证评估结果的可参考和指导作用[11-14]。

3 结 论

灌区防旱抗旱工作的开展离不开农业旱情的评估，通过全面分析影响农业旱情的主要因素提出缺水率和降雨距平百分率评估方法，并评估灌区灌溉期旱情，结果显示评估结果总体符合灌区实际情况。在农业抗旱过程中，对灌区前期旱情利用该方法进行评估时，还可利用预测报技术准确预测旱情的发展趋势，为抗旱水源优化调度和农业抗旱措施的选择提供参考依据。考虑到农业旱情的复杂特征，应尽可能通过科学试验以及实际调查来确定需水定额、灌溉水利用系数等数据。