甘肃省农业灌溉用水定额修编与评估

冯小燕，陈 娅，郑 健

（1.甘肃省水文站，甘肃 兰州 730000； 2.兰州理工大学能源的与动力工程学院，甘肃 兰州 730050）

0 引 言

用水定额是依法治水、依法节水的工作基础，科学制定用水定额是实现用水总量控制的关键举措，是反映区域（城市）用水和节水水平的衡量尺度，同时也是一种考核指标。甘肃省多年平均水资源总量270.2 亿m3，只有全国的0.95%，居全国34个省（区、市）（包括港、澳、台）的第26位，降水稀少，水资源匮乏，地区分布不均，年际分布不均，是全国缺水最严重的地区之一，全省水资源量与人口、耕地的区域分布极不相称［1］。

为破解水资源的瓶颈制约，提高用水效率、减少水污染、保护水环境，2004年甘肃省政府首次发布了《甘肃省行业用水定额》，之后于2011年、2017年进行了两次修编。从《甘肃省行业用水定额（2004、2011、2017）》中的用水结构来看，长期以来农业用水在甘肃省总用水量中占据的比重最大，多年平均占比在75%以上，其中灌溉用水占农业用水的95%以上，是农业用水大户。但近几年，随着社会经济的快速发展，甘肃省农业产业结构大幅度调整，农业正由传统低效农业向现代高效农业转变，全省粮食面积由2010年的272.4 万hm2调减到2020年的263.83 万hm2，经济作物和特色作物面积不断扩大，原有农业灌溉分区中农作物用水量区域内差异显著。同时，近年来甘肃省高效节水灌溉工程发展迅速，建成了大量管灌、喷灌和微灌工程，高效节水灌溉面积由2010年的85.9 万hm2增加到2020年108.3 万hm2，加之节水型作物推广种植，农业灌溉用水定额已发生很大变化［2］。2021年5月甘肃省水利厅下发了《关于开展<甘肃省行业用水定额>修订工作的通知》，由甘肃省水文站承担编制任务，2022年6月完成修编工作。

本文以即将发布的《甘肃省行业用水定额（2022版）》修编过程和成果为依据，结合甘肃省农业概况和灌溉用水水平，总结已有《甘肃省行业用水定额（2004、2011、2017）》中在农业灌溉用水定额存在的主要问题和不足，探讨本次甘肃省农业灌溉用水定额修编思路和技术方案，并对修编成果的覆盖性、合理性和实用性进行评估。

1 甘肃省农业概况及灌溉用水水平

甘肃省地处我国西北内陆区，位居东部季风区、西北干旱区和青藏高原区三大自然区交汇处，分属黄河流域、长江流域及内陆河流域，是黄河、长江的重要水源涵养区。但水资源分布和人口、耕地面积极不均衡。例如，甘肃省水资源有31.3%分布在甘南州，而该地区的人口仅占甘肃省的2.8%，耕地占2.7%；兰州市人口占甘肃省17.4%，水资源量仅占甘肃省的1.6%；定西市拥有甘肃省15.9%的耕地，而水资源量仅占甘肃省的5.4%。

甘肃省气候属温带干旱、半干旱地带，日照时间长、昼夜温差大，适宜多种作物生长。主要种植农作物有稻谷、小麦、玉米和豆类，主要经济作物有油料、棉花、糖料、烟叶、蔬菜、瓜类、中草药等。2020年甘肃省农作物总播种面积393.18 万hm2，粮食作物263.83 万hm2，谷物189.98 万hm2，灌区有效灌溉面积118.2 万hm2，节水灌溉面积108.3 万hm2。各种主要农作物播种面积及产量情况如表1所示。根据《甘肃省水资源公报2021》和《甘肃省2021年农田灌溉水有效利用系数测算分析成果报告》，甘肃省农田灌溉水量73.98 亿m3，平均灌溉水有效利用系数0.574。

表1 2020年甘肃省主要农作物播种面积及产量情况Tab.1 Sown area and yield of major crops in Gansu Province in 2020

2 定额存在的主要问题

《甘肃省行业用水定额》自2004年发布，至今已经发布3版。为了使修编后的《甘肃省行业用水定额（2022版）》更具行业用水的规范性、覆盖性、合理性、先进性和实用性，对照现行的《甘肃省行业用水定额（2017版）》，发现农业灌溉用水定额中存在以下不足和问题：

（1）《甘肃省行业用水定额（2017版）》行业分类与新的国民经济行业不相协调［3，4］。现行的《甘肃省行业用水定额（2017版）》是依据《国民经济行业代码》（GB/T 4754-2011）划分行业类别和代码进行编制［5］。而2017年10月1日国家已实施新的《国民经济行业代码》（GB/T 4754-2017），行业分类和代码编制已与原2011行业代码有差异，用水行业分类被细化为门类、大类、中类和小类，并且新增调整了部分用水行业分类。同时，《甘肃省行业用水定额（2017版）》中农作物种类包含不全面，并且未按照国民经济行业分类进行划分。例如，《国民经济行业代码》（GB/T 4754-2017）对于“A农、林、牧、渔业”中“01农业”门类下新增“018草种植及割草”并划分为“0181草种植”（新增，将原0190“其他农业”分解）和“0182天然草原割草”（新增，原0519“其他农业服务”部分内容调到此类），而《国民经济行业代码》（GB/T 4754-2011）中没有此项。

（2）《甘肃省行业用水定额（2017版）》中农业灌溉分区不适用。甘肃省地处黄土高原、内蒙古高原和青藏高原交汇地带，地域辽阔，地势高亢，跨越黄河、长江、内陆河三大流域，流域分布、水系发育差异明显，降水量小，蒸发量大，气象、地理、地形、水源补给条件区间不同，《甘肃省行业用水定额（2017版）》行业用水定额延用了《甘肃省行业用水定额（2011版）》的分区形式，将甘肃省省分为河西片、陇东片、陇中片、甘南临夏片和陇南片，考虑了气候、水资源、土壤、地形地貌、种植结构及历史习惯划分等因素，做了局部调整，即将陇南天水片调整为陇南片，天水片划归至陇南片和陇中片，将甘南的迭部和舟曲划归至陇南片，河西片区保持不变，基本满足《灌溉用水定额编制导则》（GB/T 29404-2012）中的分区要求［6］。但随着水资源管理的精细化、高质量要求的提出，《甘肃省行业用水定额（2017版）》制定的河西片、陇中片、甘南临夏片整体定额，区域适用性较差，部分农业灌溉分区覆盖面积较大，农作物用水量区域内差异显著，甚至出现了部分作物的灌溉用水定额无法满足作物实际用水量的实际情况。同时，近年来甘肃省在河西地区大力推动戈壁农业发展，用水定额与传统农业差异巨大［7］。制定更加准确、符合当地农作物需水、用水实际的定额是促进农业开发、水资源高效利用和缓解缺水地区用水矛盾的必由之路，需要对农业分区重新进行合理性规划。

（3）甘肃省灌溉用水定额值的制定由净灌溉定额、斗渠（或井口）及以下渠系输水损失和田间损失组成，即以斗口为计量断面的毛灌溉定额，而在实际调研中发现，部分灌区管理单位在实际使用中将甘肃省农业用水定额作为净灌溉定额使用，存在农业用水定额制定和使用定额计量节点不匹配的问题。

（4）农业用水定额中灌溉方式包括畦灌、沟灌、喷灌、管灌、块灌、大田滴灌、日光温室滴灌等，但具体术语中未对以上灌溉方式明确定义，实际应用过程容易造成理解偏差，建议补充完善不同灌溉方式相关术语定义。

（5）水源类型调节系数缺少。甘肃省灌区的水源类型主要分为地表水源、地表水和地下水源结合、地下水源，其中地表水源灌区、地表水和地下水源混合灌区一般沟畦规格较大，用水管理较为粗放，用水水平相近；井灌区多属于精耕细作的平原区，沟畦规格较为合理，有的地区还采用小畦灌、短沟灌等省水的地面灌水方式，一般用水管理较为精细，因此造成水源类型差异对灌溉用水定额产生不同影响。

（6）近年来，甘肃省大力实施高效节水灌溉工程，建成了大量管灌、喷灌、微灌工程，高效节水灌溉面积显著增加，2020年甘肃省节水灌溉面积已经达到108.3万hm2，已经占到同年甘肃省农作物总播种面积的27.54%，但在现行的农业灌溉用水定额中通用值和先进值进体现不清晰，且通用值与先进值之间的折算系数没有说明。

3 定额修编方案及主要工作

3.1 行业分类代码调整

《甘肃省行业用水定额（2017版）》中的农业灌溉用水定额没有参照《国民经济行业代码》（GB/T 4754-2011）进行编码分类。本次定额修编用水行业编码，依据《国民经济行业分类与代码》（GB/T 4754-2017）中相关规定进行的编码，编码结构是由一位拉丁字母和四位阿拉伯数字组成。其中，用一位拉丁字母表示门类代码，即用字母A、B、C……依次代表不同门类（A农、林、牧、渔业；B采矿业；……），而四位阿拉伯数字代表类别：大类代码用两位阿拉伯数字表示，打破门类界限，从01开始按顺序编码，最多编到“09”；中类代码用三位阿拉伯数字表示，前两位为大类代码，第三位为中类顺序代码；小类代码用四位阿拉伯数字表示，前三位为中类代码，第四位为小类顺序代码。例如：“A农、林、牧、渔业”中的“稻谷种植”行业代码为“A0111”，而蔬菜种植行业代码为“A0141”。

3.2 农业灌溉用水分区优化

农业灌溉分区主要依据自然条件、流域特点、农业分区以及影响灌溉用水的其他因素，并结合水资源综合利用、节水灌溉、农业发展等现行或在编规划综合考虑［8］。本次农业灌溉分区修编在《甘肃省行业用水定额（2017版）》划分的5个农业灌溉分区（表2）基础上，以县级行政区为基本单元进行重新划分为12个分区（表3），将河西片分为疏勒河片、讨赖河片、黑河片、石羊河片、河西走廊荒漠区、祁连山浅山区，陇中片划分为天定片和兰白片，甘南临夏片分为甘南片和临夏片，陇东片和陇南片分区不变，陇东片更名为平庆片，并对天祝藏族自治县（跨水资源一级分区）、中牧山丹军马场、肃南裕固族自治县明花灌区特别指出其分区，以适应在新环境、新发展理念下的水资源管理工作需求。

表2 甘肃省农业灌溉分区（2017版）Tab.2 Table of agricultural irrigation division in Gansu Province （2022 Edition）

表3 甘肃省农业灌溉分区（2022版）Tab.3 Table of agricultural irrigation division in Gansu Province （2022 Edition）

3.3 农业灌溉用水定额计量位置的确定

根据《灌溉用水定额编制导则》（GB/T29404-2012）中注明：灌溉用水定额计量位置应考虑灌溉水的使用者和管理者且便于测量。甘肃省的大中型灌区斗口均有计量设施，既有利于管理也便于计量。同时，在修编过程中对国家和相邻省份的最新农业灌溉用水定额的计量位置进行了参考分析，发现国家和邻省区之间农业灌溉用水定额的计量规定位置制定口径存在差异，但都结合了各省的实际情况进行确定（如表4所示），其中国家农业灌溉用水定额体现为50%、75%水文年型下的大中型灌区斗口、小型灌区渠首、井口的通用值、先进值（渠道防渗、管道输水、喷灌、微灌），临省陕西的农业灌溉用水定额计量位置与国家相近，采用的也是斗口、井口定额，有50%、75%水文年型。因此，本次修编结合国家、临近省份和甘肃省大中型灌区计量位置的统一性，进一步确定甘肃省农业灌溉用水定额计量位置为斗口。

表4 国家及其他省区灌溉用水定额制定标准对比情况Tab.4 Comparison of the standards for the formulation of irrigation water quotas in the state and other provinces and regions

3.4 农业灌溉用水定额术语和定义

近年来，随着巩固精准扶贫成果和推进乡村振兴国家战略的实施，先进的设施农业和节水技术推广应用迅速［20］，同时对水资源管理精细化和高质量化要求的提出，一些农业灌溉用水定额术语和定义产生了一定的变化，并且也新出现了一些新的术语。因此，本次修编依据《用水定额编制技术导则》（GB/T 32716-2016）和《灌溉用水定额编制导则》（GB/T 29404-2012）等相关规范，结合甘肃省各农业灌溉用水定额实际情况，并考虑用水定额是随社会、科技进步和国民经济发展而逐渐变化的，如农业用水定额因节水措施逐渐降低，戈壁农业用水定额与传统农业差异明显等情况，制订了甘肃省农业灌溉用水定额在一定时期内相对合理的单位用水量数值。同时也分别界定了“灌溉用水” “灌溉用水定额” “基本用水定额” “灌溉用水定额通用值” “灌溉用水定额先进值” “净灌溉用水定额” “灌溉水利用系数” “渠道防渗” “管道输水” “喷灌” “微灌” “地面灌溉及改进地面灌溉” “大田滴灌” “日光温室滴灌” “调节系数”和“作物灌溉用水综合定额”等农业灌溉用水定额术语和定义。

3.5 水源类型调节系数的确定

为解决水源类型对农业灌溉用水定额带来的影响，本次修编采用水源类型调节系数反映不同水源类型下农作物的灌溉定额。首先，统计分析作物在相同灌溉方式下地表水灌区（包括混灌区）和地下水灌区的调查用水定额，得出该作物在两种水源类型下的用水定额，规定地表水灌区的用水定额为基数，计算该作物在井灌区的用水定额系数k1，此为一种作物在井灌区的初步调节系数，将所有调查作物按此方法处理，得到不同作物在井灌区的调节系数ki，通过算数平均法确定不同水源类型的调节系数，并用离散度、标准差分析确定最终调节系数的可靠性，结果如表5所示。计算公式为：

表5 水源类型调节系数Tab.5 Regulation coefficient of water source type

河西地区作物种类丰富，灌区水源类型涵盖全面，同一作物在不同水源类型下的灌溉用水量样本数据较为充分。本次修编根据河西5个农业灌溉分区的调查数据计算井灌区调节系数，剔除异常值之后得到用平均绝对偏差计算离散度为0.131，标准差为0.16，说明井灌区的调节系数计算值的代表性较好，计算平均值为0.923，作为井灌区的调节系数。

3.6 通用值与先进值之间折算系数的确定

甘肃省的农业灌溉用水定额通用值由农作物的斗口用水定额调查分析制定，先进值由净用水定额和《节水灌溉工程技术标准》（GB/T 50363-2018）规定相关节水灌溉技术的灌溉水利用系数最低值计算确定，故通用值与先进值之间的折算系数需要通过灌区的灌溉水利用系数和节水灌溉技术的灌溉水利用系数进行测算［21］。本次调查收集的灌区灌溉水利用系数杂乱，有效数据较少，本次灌溉水利用系数的确定主要依据《甘肃省农田灌溉水有效利用系数测算分析成果报告》中灌区的灌溉水利用系数，以用水统计调查直报系统中调查的各灌区毛用水量为权重，加权平均获得各农业灌溉分区的灌溉水利用系数。折算系数为各分区灌溉水利用系数除以节水灌溉工程的灌溉水最低利用系数（表6）。

表6 不同农业灌溉分区通用值与先进值之间的折算系数Tab.6 Conversion coefficient between general value and advanced value of different agricultural irrigation division

4 农业灌溉用水定额评估

4.1 覆盖性

《甘肃省行业用水定额（2017版）》按照5个农业灌溉分区分别制定单个农作物种植，其中河西片制定21种作物定额，陇中片制定9种作物定额，陇东片制定9种作物定额，甘南临夏片制定5种作物，陇南片制定9种作物定额。本次修编重新划定灌溉分区后，将农作物按照国民经济行业代码进行划分，共制定A门类01、02两个大类20个小类55种作物的灌溉用水定额（表7），较2017版农业用水灌溉定额，修编的农作物种类数增加了35种。同时，《甘肃省行业用水定额（2017版）》中对农业灌溉用水定额的确定是主要依据灌溉试验田数据，但在实际运用过程中较为严格，大部分地区无法达到，不利于节约用水管理。本次修编基于对甘肃省主要灌区实际灌溉用水的723个样本数据进行统计分析后确定，较2017版定额略为宽松，但更符合实际生产需求。此外，还新增了甘肃省部分特色农作物定额，如黄芪、甘草等药材和陇南片的油橄榄［22，23］。因此，本次修编成果对作物种类和空间覆盖性较好。

表7 修编前后各分区作物种类数Tab.7 Crop species in each division before and after revision

4.2 合理性

本次修编根据《灌溉用水定额编制导则》（GB/T29404-2012）编制，查阅国家和甘肃省法律法规20部、标准规范57部以及其他相关资料43册，多次实地调研，参考其他及周边省份已有农业灌溉用水定额，综合甘肃省历年来已有的研究成果，在甘肃省适宜气候资源分区基础上，结合分区内水资源条件、农民用水习惯、灌溉制度、种植结构及生产管理水平等实际情况，将《甘肃省行业用水定额（2017版）》中的5个农业灌溉分区（河西片、陇东片、陇中片、陇南片、甘南临夏片）修编为12个分区（疏勒河片、讨赖河片、黑河片、石羊河片、河西走廊荒漠区、祁连山浅山区、兰白片、平庆片、天定片、临夏片、甘南片、陇南片）。同时，依据各分区调查水文年型和规定水文年型，考虑各种作物生长周期和有效降雨系数（0.7～0.8）修正了各种作物调查农业灌溉用水定额，并对各分区不同灌溉设计保证率条件下的代表作物灌溉用水定额进行了推求，保证了成果的合理性。

4.3 实用性

本次修编考虑促进成果适用于农业灌溉取（用）水管理的同时，兼顾相关技术人员在水资源规划编制、农业灌溉计划用水管理与计划制订、农业节水水平评估、节水型灌区建设和水资源费征收等方面广泛应用；修编还考虑了当前及未来一段时间的主要灌水模式，给出了不同设计保证率条件下的基本定额；根据不同工程类型、取水方式、灌区规模等客观存在的不同灌溉条件，给出了水源类型调节系数、灌区规模调节系数以及通用值与先进值之间的折算系数。此外，修编过程中还结合了甘肃省特有的戈壁特色农业、高原夏菜、中药材和油橄榄等农业产业布局，考虑了特色支柱农业的灌溉用水情况。

4.4 先进性

本次修编考虑甘肃省的气候分区、流域分区、地形地貌特征和农业灌溉分区，与周边相邻省份已有最新成果进行了对比分析。结果表明，小麦、玉米、蔬菜、马铃薯的灌溉定额普遍严格于新疆、青海、陕西（长城沿线风沙区、黄土丘陵沟壑区、渭北旱塬区）和宁夏相邻分区的相应灌溉定额值，宽松或接近于陕西黄土高原沟壑区、关中西部平原区的灌溉定额值，其中甘肃陇南片灌溉定额值普遍接近或宽松于四川邻区灌溉定额值；小麦、玉米、马铃薯的灌溉定额普遍严格或接近于内蒙古相应灌溉定额值，而蔬菜灌溉定额值普遍宽松于内蒙古邻区定额值。综合评估，甘肃农业用水定额先进性结论为：严格于新疆和宁夏、严格或接近于青海、陕西和内蒙古，宽松或接近于四川，修编成果具备一定的先进性。

5 展 望

（1）进一步优化甘肃省农业灌溉分区，完善农业灌溉用水定额。本次修编根据自然条件、流域特点、农业种植结构以及影响灌溉用水的其他因素，并结合水资源综合利用、节水灌溉、农业发展等现行或在编规划进行了综合考虑。但仍存在个别已经列入甘肃省统计年鉴农业产值或产品统计基本项的内容没有对应的用水定额，部分县区的个别作物灌溉用水定额还存在低于或高于灌溉用水定额20%以上，以及同一种作物多种灌溉方式，而农业灌溉用水定额中仅给出了一个农业灌溉用水定额值的问题。

（2）加强试验研究和变化规律分析。甘肃省农业灌溉试验站布局及试验资料较少，无法根据作物需水量准确测算农作物的净用水定额，需要加大灌溉试验站建设力度，开展主要农作物的需水规律和灌溉用水定额的试验研究，提出科学、合理的农业灌溉用水定额，为甘肃省行业用水定额标准的滚动修订及用水管理提供支撑。

（3）探求用水定额与用水效率关系。探明用水定额与用水效率之间的关系，分析用水定额对用水效率的影响，有助于通过用水定额的严格执行，并对施行最严格水资源管理中用水效率红线进行考核，以定额管理促进用水效率的提高，从而达到控制用水总量的目的。通过不断的反馈协调，调整定额，重新分配总量，在总量控制与定额管理之间寻求一种动态平衡，最终实现总量与定额的协同管理。

农业灌溉用水定额具有动态性、确定性、差异性、强制性等特点，应当是随社会、科技进步和国民经济发展而动态变化的，且由于自然地理、气候条件、水文、地形地貌等自然条件的差异，及种植结构、灌溉方式、作物种类、水源类型以及农艺措施等多种因素的影响，用水定额必然存在区域间的差异性［24，25］。同时，甘肃省由于灌溉试验站点分布和长序列灌溉试验站数据的局限，导致个别分析测算所需基础数据来源参差不齐，对农业灌溉用水定额管理的精细化、高质化产生了一定影响。因此，农业灌溉用水定额具有动态性和复杂性，有必要按需求和规范进行滚动修编。