首尾测算分析法在涡阳县旱作物灌溉水利用系数测算中的应用

刘 佳 徐大伟

（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 合肥 230088）

首尾测算分析法是通过测量取水水源处的水量，然后计算出典型田块的净灌溉用水量，通过典型田块的净灌溉用水量推算灌区所有田块净灌溉用水总量，灌区所有田块净用水总量与毛灌溉用水总量的比值即为典型田块灌溉水有效利用系数，通过计算典型田块灌溉水利用系数来计算大、中、小型灌区以及井灌区灌溉水利用系数，通过各类型灌区灌溉水利用系数加权平均测算全县灌溉水利用系数。该方法减少了大量测量工作和不确定因素，结果可信且便于测算。涡阳县主要种植小麦、玉米、大豆等旱作物，根据此方法计算涡阳县2018年旱作物农田灌溉水有效利用系数，计算方法具有可靠性。

1 区域概况

涡阳县位于淮北平原中部，位于北纬33°27′～33°47′和东经115°53′～116°33′之间。地面高程33.5～26.5m，年均气温14.6℃，10℃以上有效积温4700℃；年均湿度70%左右；年日照时数2327h，无霜期215天；多年平均降雨量827mm，多年平均蒸发量为1974.5mm（Φ20cm）；年平均风速3.1m/s。

2 测算方法

2.1 技术路线

首尾测算分析法是指田间净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值，计算公式如下：

式中：ηw—灌溉水利用系数；Wj—净灌溉用水总量，m3；Wa—毛灌溉用水总量，m3；

测算样点灌区灌溉水有效利用系数，首先各类型灌区在选取样点灌区，各类型样点灌区选取适当典型田块，根据观测分析法计算出各类型样点灌区典型田块年亩均净灌溉用水量，然后计算每个样点灌区年净灌溉用水量，最后分析测算2018年涡阳县农田灌溉水有效利用系数。

2.2 典型田块选取

涡阳没有大、中型灌区，小型样点灌区选择主要根据涡阳县具体地形、种植结构、种植习惯等因素综合考虑。全县小型灌区共有398个，小型灌区李楼站位于涡阳县东北部的包河沿岸，白果站、戴庄站、谢沟站灌区主要位于涡阳县中部地区的涡河沿岸，其地理位置、作物种植、灌溉水平具有极好的代表性，因此选择这四个小型灌区作为样点灌区；井灌区选择较为分散，手持软管灌溉样点地理位置主要位于涡阳县中北部地区，低压管灌样点位于涡阳县东南地区，喷灌样点位于涡阳县西北地区，微灌样点位于涡阳县东北地区，这些样点灌区在井灌区范围内具有良好的代表性，其作物种植、灌溉水平也具有极好的代表性，井灌区根据选取规定选择手持软管灌溉、低压管灌、喷灌、微灌，分别为12、9、8、4处，见表1。

2.3 净灌溉用水量测算方法

根据当年降雨情况，以及水文气象资料，计算出各类旱作物净灌溉定额，以此为依据计算旱作物净灌溉用水量，计算平衡方程公式如下：

（1）作物全生育期需水量ETci的计算是由每月各旬作物蒸发量ET0与相应时间的作物系数乘积累加得到，即：

式中：参考作物蒸发蒸腾量ET0i，采用1992年联合国粮农组织提出的最新修正彭曼—蒙特斯公式计算得出；作物系数Kci是反映该作物实际腾发量与参照作物腾发量关系的参数，与作物生长需要的土壤、气候、环境有关，根据安徽省主要作物需水量等值线图研究成果与FAO（联合国粮农组织）推荐的84种作物的标准作物系数和修正公式及安徽省灌溉试验站近年的灌溉试验资料确定。

表1 涡阳县不同规模样点灌区选择方案表

（2）有效降雨量指总降雨量中能够被作物所利用，或者生长环境需要的降水，不包括径流和渗漏那部分水，有效降雨量的计算公式为：

式中：Pe—有效降雨量，mm；P—降雨总量，mm；P1—降雨的径流水量，mm；P2—降雨的渗漏量，mm。

（3）地下水利用量是地下水通过土壤毛管作用被作物所利用的那部分水，主要与作物类型、生育期、地下水埋深、温度、日照等因素有关。地下水对作物的补给主要存在淮河以北地区的作物上。根据新马桥农水综合试验站研究成果，得出涡阳县不同作物地下水利用量，见表2。

涡阳县农业种植以旱作为主，灌溉作物主要为冬小麦、玉米、大豆等，每年只在作物关键生育阶段进行灌溉，实行非充分灌溉，通过调查计算确定该地区2018年小麦、玉米、大豆基本实行非充分灌溉，非充分灌溉=充分灌溉×0.7。

2.4 毛灌溉水量计算

毛灌溉用水量是指本年度用于农田灌溉的所有取水量之和，涡阳县小型灌区中存在有沟河，这些沟河成为小型灌区的灌溉供水。对有实际沟河供水水源灌溉供水量统计资料，以统计资料为准；对统计资料缺乏的典型灌区，灌溉用水代表年沟河供水水源灌溉供水情况进行调查，并依据调查结果进行估算。

3 测算结果

3.1 小型灌区

涡阳县小型灌区全部为提水灌区，共有398处，灌溉水源为地表沟河水源，本次测算选取陈大镇白果灌区、西阳镇谢沟灌区、石弓镇李楼灌区、城关镇城东街道戴庄灌区4处作为样点灌区，各样点灌区均种植小麦、玉米、大豆旱作物。依据首尾测算分析法计算出小型提水灌区农田灌溉水有效利用系数在0.5506～0.5629之间，具体计算见表3。

表2 涡阳县典型灌区主要作物净灌溉定额表

表3 涡阳县小型提水灌区各作物净灌溉用水量及灌溉水有效利用系数计算表

3.2 井灌区

井灌是涡阳县最为常见、分布最广的灌溉方式。该县井灌区灌溉形式主要为手持软管、低压管灌、喷灌与微灌。

以测算分析得出的各类型纯井灌区样点灌区灌溉水有效利用系数为基础，采用算术平均法分别计算各类型灌区样点灌区的灌溉水有效利用系数，然后依据不同类型灌区年毛灌溉用水量进行加权平均，计算得出全县纯井灌区的灌溉水有效利用系数为0.6548。

3.3 全县系数

根据《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》，在已计算出各类型灌区灌溉水有效利用系数和各类型灌区年毛灌溉用水量的情况下，全县农田灌溉水有效利用系数计算公式如下：

根据以上方法计算出涡阳县2018年农田灌溉水有效利用系数为0.6312。

4 结语

涡阳县2018年农田灌溉水有效利用系数与实际基本相符，系数较大，主要是井灌灌溉用水量占比较大所致。首位测算分析法在算法上有优势，但也存在不足。优点是工作量相对较小，计算结果较准确；缺点是不能反映渠系输水过程中造成的损失。