2019年广西农田灌溉水有效利用系数测算分析研究

苏冬源，吴卫熊，冯世伟

（广西壮族自治区水利科学研究院 广西水工程材料与结构重点实验室,南宁 530023）

农田灌溉水有效利用系数是指灌入田间被作物利用的水量（净灌溉水量）与灌区从水源取用的灌溉总水量（毛灌溉水量）的比值，是衡量从水源取水到田间作物利用过程中灌溉水利用程度的一个重要指标，能综合反映灌区自然条件、工程设施状况、用水管理水平、灌溉技术水平等。2012年，农田灌溉水有效利用系数作为评价灌溉用水效率的重要指标，被列入国家实行最严格水资源管理制度考核用水效率红线的重要考核指标之一，测算工作在广西各市范围内全面铺开，多年测算成果为广西水资源管理和研究、农作物用水定额制定和用水规律分析提供了依据。

1 测算方法及技术路线

（1）测算方法。广西灌溉水有效利用系数测算方法采用“首尾测算分析法”，即直接测定田间净灌溉水量与灌区从水源取用的毛灌溉用水量，两者比值即为灌溉水有效利用系数。该方法与传统通过测定各级渠道水利用系数、田间水利用系数来计算灌溉水有效利用系数值的方法不同，不必测定灌溉水输、配水过程中的损失，工作量小，易于操作，测算结果可靠性较高。

（2）技术路线。在广西范围内选取具有代表性样点灌区，配套量测设备、观测人员，测定样点灌区主要作物典型田块亩均净灌溉水量、样点灌区净灌溉水量和毛灌溉水量，收集灌区灌溉面积、渠系信息、节水改造投资等基础资料，测算分析样点灌区灌溉水有效利用系数值；在样点灌区测算结果基础上，计算大、中、小型灌区系数平均值；然后，点面结合，对大、中、小型灌区系数值按其毛灌溉水量加权平均，计算广西灌溉水有效利用系数值。

2 灌溉水有效利用系数测算过程和方法

2.1 样点灌区选择及代表性分析

样点灌区的选取需综合考虑灌区数量、规模与水源类型、灌溉面积、工程现状与管理水平、节水改造投资等因素，同时，考虑地理位置分布、地形地貌、土壤类型、作物种植结构等因素。

（1）数量方面。11 个大型灌区全部选取，中型灌区分3 个档次（1～5 万亩、5～15 万亩、15～30 万亩）分别选取，共选取中型样点灌区62 个，数量占比18.51%，小型样点灌区150 个，数量占比0.30%；小型灌区中的高效节水灌溉面积占全区灌溉面积15%以上，对系数测算结果影响不可忽略，选取5个高效节水灌区作为样点灌区。

（2）水源类型方面。包含提水、自流引水两种水源类型。

（3）地形地貌方面。样点灌区地形地貌以丘陵为主，其次为山区、平原。

（4）土壤类型以壤土为主，作物种类以水稻为主，并包含甘蔗、蔬菜、玉米等作物。

（5）工程设施现状、管理水平方面。样点灌区均包含“好、中、差”3个水平。

（6）节水改造投资方面。样点灌区亩均节水改造投资与全区灌区亩均节水改造投资平均水平相当。

2019 年，全区共选取223 个样点灌区，样点灌区数量及分布均占全区各规模与类型灌区一定比例，选取的样点灌区能代表全区灌区的整体情况和系数水平，具有代表性（见表1和表2）。

表1 广西灌区和选取样点灌区数量、面积、节水面积情况表

表2 广西灌区与样点灌区选取代表性分析表

2.2 典型田块选择及代表性分析

典型田块要求选取边界清楚、形状规则、面积适中的田块，同时综合考虑作物种类、灌溉方式、土壤类型、土地平整、畦田规格、地下水埋深等方面的代表性。典型田块作为田间净灌溉水量观测的样本点应尽量分散分布，不能过于集中或距离较近，不宜靠近渠道干支渠或农渠末端；典型田块进出水口独立、田埂不宜过低，以免在灌溉期间与相邻田块发生用水交叉，影响灌区测算成果的准确性；当典型田块的种植结构发生变化，应及时更换。大型样点灌区在上中下游每种主要作物分别选取3个典型田块，中型样点灌区上下游每种主要作物分别选取3 个典型田块，小型样点灌区每种主要作物至少选取2个典型田块。2019年，广西全区各类型样点灌区共选取典型田块1049 块，包括水稻741 块、甘蔗116 块、蔬菜21 块、果树及其他作物171 块，均为广西主要农作物。

2.3 灌溉水量测定方法

（1）水源毛灌溉水量的测定。渠道量水方法主要有流速仪法、标准断面法、建筑物量水法、特设量水设备法、自动化量水法等，有条件的灌区优先采用高精度测量方法。管道量水方法主要有水表、流量计等量水设备计量法。采用流速仪法、标准断面法量水时要求渠道断面规则、渠段顺直、水流均匀。

（2）典型田块净灌溉水量的测定。有水层田块灌水量主要采用田间水位尺计量，具备条件的采用水表、流量计等设备计量，无水层田块土壤含水率测定方法有时域反射仪（TDR）、频率反射仪（FDR）和烘干法等。

2.4 灌溉水有效利用系数测算分析方法

（1）样点灌区系数值测算。首先，通过在各典型田块内布置水量监测点，安装量测设备，测定田块亩均净灌溉用水量，旱作物、水稻湿润灌溉采用土壤含水率测定法，有水层水稻灌溉采用水深量测法；然后，根据典型田块年亩均净灌溉水量、样点灌区灌溉面积，计算样点灌区年净灌溉用水总量；通过在水源渠首安装测流设备，实测获取样点灌区全年从各种水源取用的毛灌溉用水总量，计算样点灌区系数值。计算公式如下：

式中：η样为样点灌区系数值；W样净、W样毛分别为样点灌区净灌溉用水量、毛灌溉用水量，m3。

（2）全区系数平均值计算。采用算数平均法、水量加权平均法计算大、中、小型灌区系数平均值，再根据不同规模灌区毛灌溉水量权重，推算广西全区系数平均值。计算公式如下：

式中：η、η大、η中、η小分别为全区、大、中、小型灌区系数平均值，λ大、λ中、λ小分别为大、中、小型灌区的水量权重。

3 测算结果及合理性分析

3.1 测算结果

根据式（1）、（2），计算分析得到2019年广西大、中、小型灌区系数值分别为0.507、0.471、0.515，广西全区系数值为0.501。测算成果见表3。

2016-2019年广西及各规模与类型灌区系数测算值、亩均投资情况见表4。

表3 2019年广西农田灌溉水有效利用系数测算成果

表4 2016-2019年全区及大中小型灌区投资及系数情况表

3.2 测算结果分析

测算结果显示：大型、小型灌区灌溉水有效利用系数高于中型灌区，小型灌区系数逐年提升并高于大型灌区。近年来大型灌区续建配套与节水改造发展较快，系数值较高，但投资也在逐年减少，系数呈逐年微增长并趋稳定趋势；中型灌区历年节水改造投入较少，节水水平相对较低；小型灌区随着高效节水灌溉面积推广，节水效果显著，系数值逐年提高并高于大型灌区，且小型灌区输水渠道较短，损失水量少，系数值相对较高。从系数值历年变化情况看，广西通过灌区节水改造工程投资，对渠道进行衬砌防渗、清淤，大力推进高效节水灌溉、高标准农田建设，发展农田水利连片规模化建设，对农田水利设施进行维修养护，节水灌溉效果逐年显现，系数呈逐年提高趋势；从提高幅度来看，虽然系数值逐年提高，但由于投资规模有限，灌区新增防渗渠系与渠道老坏破损同时存在，系数值提高幅度逐年降低；从全国来看，与节水先进省份以及缺水地区相比，广西系数值仍处于较低水平，主要是因为广西降雨量大，水资源较丰富，节水灌溉发展规模相对小，节水灌溉面积占比较相对低，用水管理水平以及农户节水意识都不够高。总体上，测算结果反映了广西当前灌溉用水效率的实际情况。