雙牌灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)計(jì)算分析

喬 文

(湖南省雙牌水庫管理局， 湖南 永州 425000)

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雙牌灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)計(jì)算分析

喬 文

(湖南省雙牌水庫管理局， 湖南 永州 425000)

本文分析了測算雙牌灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)的意義，系統(tǒng)闡述了灌溉用水有效利用系數(shù)的測算方法，探討了影響灌溉用水有效利用系數(shù)的具體因素。研究成果可為灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)的測算和灌區(qū)的水管理提供理論依據(jù)。

雙牌灌區(qū)； 灌溉用水有效利用系數(shù)； 計(jì)算分析

1 概 述

灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)是反映灌區(qū)灌溉管理效益的重要指標(biāo)之一，是渠系輸水效率的一個(gè)主要參數(shù)，也是反映田間管理水平的主要參數(shù)，是水資源開發(fā)利用管理、灌區(qū)節(jié)水改造規(guī)劃設(shè)計(jì)、灌區(qū)管理的一個(gè)主要參考指標(biāo)。雙牌灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)采用首尾測算分析法進(jìn)行測算。

2 雙牌灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)計(jì)算過程

雙牌灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)選用首尾測算分析法測算。首尾測算分析法是指直接測量統(tǒng)計(jì)灌區(qū)從水源引入(取用)的毛灌溉用水總量，通過分析測算得到田間實(shí)際凈灌溉用水總量，田間實(shí)際凈灌溉用水總量與毛灌溉用水總量的比值即為灌溉用水有效利用系數(shù)，計(jì)算公式為

式中w——灌溉用水有效利用系數(shù)；

Wj——凈灌溉用水總量，m3；

Wa——毛灌溉用水總量，m3。

計(jì)算分析時(shí)段以測算分析年的日歷年為準(zhǔn)，以2013年為例，測算時(shí)間段為2013年1月1日—12月31日；對(duì)于跨年度的作物油菜進(jìn)行了分段計(jì)算，上半年取灌區(qū)前一年所種植油菜的灌溉數(shù)據(jù)，下半年取當(dāng)年所種植油菜的灌溉數(shù)據(jù)。

2.1 毛灌溉用水總量的確定

毛灌溉用水總量是指灌區(qū)全年從水源地等灌溉系統(tǒng)取用的用于農(nóng)田灌溉的總水量。雙牌灌區(qū)是利用雙牌水庫水源與灌區(qū)結(jié)瓜塘堰壩聯(lián)合灌溉供水的灌區(qū)，灌區(qū)的毛灌溉用水總量等于從雙牌水庫取用的農(nóng)田灌溉總水量和從灌區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)水利設(shè)施山塘、堰、壩等取用的農(nóng)田灌溉總水量之和，同時(shí)考慮灌區(qū)集雨量。

a.2013年從雙牌水庫取水量23000萬m3，灌區(qū)放水前結(jié)瓜塘庫調(diào)查基礎(chǔ)水量1536萬m3。

b.灌區(qū)放水期間山塘、堰、壩等灌區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)水利設(shè)施系統(tǒng)中集雨量按徑流系數(shù)法計(jì)算，公式為

W=0.1aPFη

式中W——年內(nèi)山塘、堰、壩總集雨量，萬m3；

a——年徑流系數(shù)；

P——年降水量，mm；

F——山塘、堰、壩集水面積，km2；

η——山塘、堰、壩蓄水系數(shù)，考慮蒸發(fā)、滲漏、棄水等。

根據(jù)灌區(qū)內(nèi)水文氣象資料可確定：a=0.52，P=1465.2，F(xiàn)=145.15，η= 0.51，則

W=0.1×0.52×1465.2×145.15×0.51=5640萬m3

則2013年度雙牌灌區(qū)毛灌溉用水總量計(jì)算值為：

Wa=23000+5640+1536=30176.11萬m3

2.2 凈灌溉用水總量確定

雙牌灌區(qū)主要作物為水稻，其他作物主要有棉花、花生、油菜、紅薯。故灌區(qū)凈灌溉用水總量取水稻、棉花、花生、油菜、紅薯凈灌溉用水總量之和計(jì)算。以水稻為例說明測算過程。

水稻凈灌溉需水量包括泡田期灌溉用水量、生育期蒸騰蒸發(fā)量以及必要的滲漏水量、育秧需水量四部分，由于育秧需水量計(jì)算較復(fù)雜，用水量很小，在實(shí)際計(jì)算水稻全生育期凈灌溉定額時(shí)忽略不計(jì)。水稻全生育期(包括泡田)凈灌溉定額計(jì)算公式為：

Me=Etc+Fd+M0-Pe-Ge

式中Me——水稻凈灌溉定額，mm；

Etc——作物需水量,mm；

Pe——水稻生育期內(nèi)的有效降水量，mm；

Fd——水稻全生育期滲漏量，mm；

M0——插秧前的泡田定額，mm，

Ge——水稻全生育期地下水的利用量，mm。

2.2.1 作物需水量 Etc確定

作物需水量是指作物在適宜的土壤水分和肥力水平下，經(jīng)過正常生長發(fā)育，獲得高產(chǎn)時(shí)植株蒸騰、棵間蒸發(fā)以及構(gòu)成植株體的水量之和，采用按參考作物法計(jì)算，公式為

Etc=Et0Kci

式中Et0——第i階段參考作物蒸發(fā)蒸騰量，mm/d；

Kci——第i階段作物系數(shù)。

2.2.1.1 作物系數(shù)Kc的確定

雙牌灌區(qū)因缺乏試驗(yàn)實(shí)測資料，作物系數(shù)的取值計(jì)算參考《湖南省農(nóng)作物作物系數(shù)推薦值表》。2013年作物系數(shù)取值以早稻為例，分階段取值，灌溉前期平均數(shù)在0.8左右，灌溉中期在1.05左右，灌溉后期在1左右。

2.2.1.2 參考作物蒸發(fā)蒸騰量Et0計(jì)算

參考作物蒸發(fā)蒸騰量Et0采用彭曼-蒙蒂斯方法計(jì)算，公式為

式中Et0——參考作物蒸發(fā)蒸騰量，mm/d；

Δ——水汽壓關(guān)系在T處的切線斜率，kPa/℃

Rn——凈輻射，MJ/(m2·d)；

ed——實(shí)際水汽壓，kPa；

G——土壤熱通量，MJ/(m2·d)；

r——溫度表常數(shù)，kPa/℃；

U2——2m高處風(fēng)速，m/s；

Td、Td-1——第d、d-1天的日平均氣溫，℃。

由于Et0計(jì)算復(fù)雜，使用湖南省灌溉用水有效利用系數(shù)分析測算信息管理系統(tǒng)計(jì)算，計(jì)算時(shí)將灌區(qū)所在的永州國家一級(jí)站氣象站資料導(dǎo)入計(jì)算系統(tǒng)后，軟件自動(dòng)計(jì)算出Et0。

2.2.2 水稻泡田水量M0及滲漏量Fd計(jì)算

雙牌灌區(qū)泡田水量根據(jù)歷史資料和灌溉經(jīng)驗(yàn)確定，具體為：早稻45mm，中稻80mm，晚稻60mm。水稻全發(fā)育期滲漏量采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.2.3 有效降雨量Pe計(jì)算

從水稻灌溉定額計(jì)算分析表中分析得出，計(jì)算公式為

降雨量+降雨時(shí)的灌水量-降雨時(shí)的排水量=有效降雨量

2.2.4 地下水補(bǔ)給量Ge計(jì)算

雙牌灌區(qū)屬丘陵山區(qū)，地下水埋深較低，不采用地下水灌溉，故取Ge=0。

2.2.5 凈灌溉用水總量計(jì)算

由湖南省灌溉用水有效利用系數(shù)分析測算信息管理系統(tǒng)計(jì)算得出水稻等作物凈灌溉定額，同時(shí)調(diào)查統(tǒng)計(jì)出2013年度灌區(qū)種植面積。2013年度灌區(qū)實(shí)灌播種面積和灌溉定額如下：

A早稻=21.67萬畝(223.75m3/畝)， A單季稻=1.61萬畝(426.94m3/畝)，A晚稻=21.03萬畝(371.51m3/畝)，A花生=1.37萬畝(299.85m3/畝)，A紅薯=1.33萬畝(441.84m3/畝)，A棉花=0.36萬畝(355.51m3/畝)，A油菜=3.37萬畝(190.86m3/畝)。凈灌溉用水總量Wj由下式計(jì)算：

式中N——灌區(qū)播種作物種類總數(shù)；

Mi——第i種作物凈灌溉定額，m3/畝；

Ai——第i種作物實(shí)灌面積，萬畝。

代入數(shù)據(jù)得

Wj=21.67×223.75+1.61×426.94+21.03×371.51+1.37×299.85+1.33×441.84+0.36×355.51+3.37×190.86=15118.51萬m3

雙牌灌區(qū)2013年灌溉用水有效利用系數(shù)為

w =15118.51/30176.11 =0.5010

3 雙牌灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)影響因素分析

雙牌灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)從2005年開始進(jìn)行測算，系數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢，2015年已上升至0.5010。

3.1 工程改造后輸水能力大幅上升

雙牌灌區(qū)對(duì)長達(dá)73.26km的渠道進(jìn)行了升級(jí)改造，減少了渠水的滲漏量，渠道輸水能力增強(qiáng)，擴(kuò)大了灌區(qū)有效灌溉面積，目前有效灌溉面積從改造前的24.3萬畝增加到31.2萬畝。

3.2 加強(qiáng)管理對(duì)灌溉用水有效利用系數(shù)的影響

管理因素對(duì)提高灌溉用水有效利用系數(shù)至關(guān)重要。從雙牌灌區(qū)的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)來看，主要取決于兩個(gè)方面：

a.科學(xué)調(diào)度灌溉用水。雙牌灌區(qū)管理人員通過走訪灌區(qū)充分了解灌區(qū)的用水需求，并依照用戶的用水需求科學(xué)制定供水方案，嚴(yán)格按照方案配水。同時(shí)，基層管理所控制斗渠放水流量，推行節(jié)水灌溉。

b.農(nóng)民用水戶協(xié)會(huì)建設(shè)。雙牌灌區(qū)范圍內(nèi)有32個(gè)農(nóng)民用水戶協(xié)會(huì)，協(xié)會(huì)內(nèi)的斗渠、農(nóng)渠有人養(yǎng)護(hù)，結(jié)瓜塘庫有人管理，農(nóng)民用水有人協(xié)調(diào)，極大地減少了灌溉用水在末端渠系的沿程損失和浪費(fèi)。同時(shí)，灌區(qū)管理單位能及時(shí)了解用水戶的實(shí)際情況，進(jìn)行精確配水。

4 結(jié) 語

綜合來看，渠系工程改造使渠道水滲漏量大幅減少，輸水能力上升，對(duì)提升灌溉用水有效利用系數(shù)立竿見影。加強(qiáng)灌區(qū)管理工作，增加水資源分配合理性，是發(fā)揮灌溉效益的根本保障。

Calculation and analysis on irrigation water effective utilization coefficient in Shuangpai Irrigation District

QIAO Wen

(Hunan Shuangpai Reservoir Administration, Yongzhou 425000, China)

In the paper, the significance of measuring irrigation water effective utilization coefficient in Shuangpai Irrigation District is analyzed. Measurement methods of irrigation water effective utilization coefficient are described systematically. Concrete factors affecting irrigation water effective utilization coefficient are discussed. The research results can provide theoretical basis for the calculation of irrigation water effective utilization coefficient in the irrigation district and water management of irrigation district.

Shuangpai Irrigation District; irrigation water effective utilization coefficient; calculation analysis

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.07.015

TV93

A

2096- 0131(2016)07- 0051- 03