臺州市區(qū)域農(nóng)田灌溉用水量測算方法的研究

趙鐘威 張冶金 嚴欣雨

（1.臺州市水利水電勘測設計院，浙江 臺州 318000；2.臺州市水利局，浙江 臺州 318000）

農(nóng)業(yè)用水是經(jīng)濟社會用水的重要組成部分，農(nóng)業(yè)用水量數(shù)據(jù)的真實性和合理性對農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計起到至關重要的作用。市級區(qū)域內(nèi)灌區(qū)較多且分布廣泛，部分灌區(qū)跨行政區(qū)域。目前用水總量統(tǒng)計工作中以灌區(qū)為基礎單元，采用大戶逐一計量統(tǒng)計、一般用水戶抽樣調(diào)查、綜合推算區(qū)域農(nóng)業(yè)用水量的技術方法。然而在實際工作中存在一些問題[2]：①實際農(nóng)業(yè)用水可逐一統(tǒng)計的樣本（用水大戶合作社）較少，難以滿足統(tǒng)計要求；②多水源灌區(qū)水量計量困難；③計量設施安裝率低，后期維修養(yǎng)護不夠。結(jié)合農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算工作，針對不同規(guī)模灌區(qū)的特點，選取具有代表性的灌區(qū)進行實測并推廣以測算區(qū)域農(nóng)田灌溉用水量。

1 灌溉用水量測算辦法

區(qū)域內(nèi)按照設計灌溉面積大小，分為大、中、小3類灌區(qū)。針對大中型灌區(qū)個數(shù)少、范圍廣、灌片多及小型灌區(qū)個數(shù)量多面積小的基本特點，分別提出不同的測算方法：

（1）大型灌區(qū)：全體與典型片區(qū)測算。計算公式如下：

式中：W大——區(qū)域大型灌區(qū)年灌溉用水量（萬m3）；Wi——區(qū)域第i個大型樣點灌區(qū)年灌溉用水量（萬m3）。

（2）中型灌區(qū)：計算方法采用分檔、典型灌區(qū)與灌片分區(qū)測算。中型灌區(qū)雖然數(shù)量少，但是灌區(qū)范圍廣數(shù)量多，不能全部實測工作，故將中型灌區(qū)按照有效灌溉面積分成3檔：“1-5中型，5-15中型，15-30中型”，每檔次的中型用水量等于各檔次的典型灌區(qū)中的典型灌片分類自流和提水后的面積加權計算獲得。不同檔次的灌區(qū)算法類似，以1-5中型為例[1]：

式中：W中——區(qū)域中型灌區(qū)年灌溉用水量（萬m3）；W中1-5、A中1-5——1-5中型灌區(qū)灌溉用水量（萬m3）和實際灌溉面積（m2）；W中1-5i、A中1-5i——第i個1-5中型典型灌區(qū)灌溉用水量（萬m3）和實際灌溉面積（m2）；W中1-5im、A中1-5im——第i個1-5中型典型灌區(qū)第m個灌片灌溉用水量（萬m3）和實際灌溉面積（m2）；W中1-5imt、A中1-5imt——第i個1-5中型典型灌區(qū)第m個灌片內(nèi)提水灌溉用水量（萬m3）和實際灌溉面積（m2）；W中1-5imz、A中1-5imz——第i個1-5中型典型灌區(qū)第m個灌片內(nèi)自流灌溉用水量（萬m3）和實際灌溉面積（m2）。

（3）小型灌區(qū)。

小型灌區(qū)計算方法采用典型灌區(qū)、典型灌片實測。小型灌區(qū)數(shù)量龐大，挨個布置測點顯然不切合實際。根據(jù)小型灌區(qū)的灌溉條件分類提水小型灌區(qū)和自流小型灌區(qū)進行典型。

式中：W小、W小i、W小im——分別為小型灌區(qū)、第i個小型典型灌區(qū)及第i個小型典型灌區(qū)第m個灌片灌溉用水量（萬m3）；W小imt、A小imt——第i個小型典型灌區(qū)第m個灌片內(nèi)提水灌溉用水量（萬m3）和實際灌溉面積（m2）；W小imz、A小imz——第i個小型典型灌區(qū)第m個灌片內(nèi)自流灌溉用水量（萬m3）和實際灌溉面積（m2）。

2 區(qū)域農(nóng)田灌溉用水量

區(qū)域農(nóng)田灌溉用水量等于該區(qū)域內(nèi)各類不同灌區(qū)農(nóng)田灌溉用水的總和。計算公式如下：

式中：W大、W中、W小——分別為大中小型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉用水量（萬m3）。

3 農(nóng)田灌溉用水量測算分析典型案例

此次典型案例以臺州市為例，案例中的數(shù)據(jù)都經(jīng)過相關部門認可，可信度較高。

（1）臺州市灌區(qū)情況。

據(jù)統(tǒng)計2018年，臺州市灌區(qū)共計有2 503處，其中大型灌區(qū)2處，有效灌溉面積92.631 萬畝，實際灌溉面積84.298 萬畝；中型灌區(qū)14處，有效灌溉面積25.802萬畝，實際灌溉面積23.982 萬畝；小型灌區(qū)2 487處，有效灌溉面積62.693 萬畝，實際灌溉面積62.656 萬畝。

（2）選取典型灌區(qū)。

大型灌區(qū)2處，長潭灌區(qū)和牛頭山灌區(qū)都作為典型灌區(qū)進行測算，中型灌區(qū)按照1～5 萬畝、5～10 萬畝、15～30 萬畝分檔選擇灌區(qū)樣點4處，以北三縣作為典型代表。小型灌區(qū)8處分布在全市各地。

（3）量水設施運作情況。

全市14個樣點灌區(qū)，形成了28個渠首計量點和63個典型田塊的測算網(wǎng)絡。臺州市數(shù)據(jù)平臺采用B/S架構，將計量點量水設備測量數(shù)據(jù)進行計算并展示，在線計量率在90%以上?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)測量硬件設備包括：

智能電表。智能電表實時測量現(xiàn)場用電量并將數(shù)據(jù)通過有線傳輸形勢傳輸給數(shù)據(jù)終端，數(shù)據(jù)終端將電表信息通過無線網(wǎng)絡傳輸至平臺。智能電表在線計量，以電換水的測量方式在我市渠首泵站中普遍使用。

智能水表。智能水表通過將機械水表進行智能化改造，加裝智能測量、傳輸設備實現(xiàn)對用水量的遠程監(jiān)控。由于實操性較好，臺州市典型田塊基本以智能水表測量為主。

浮子式水位計。浮子式水位計安裝在標準量水坎內(nèi)，通過測量水坎內(nèi)水位數(shù)據(jù)，測定量水坎內(nèi)水位-流速關系，綜合計算出量水坎內(nèi)的流水量。該方案解決了管道灌溉的管道鋪設問題和渠道灌溉人工計量不及時數(shù)據(jù)量記錄不齊全的問題。浮子式水位計在臺州市小型灌區(qū)分布廣泛。

激光水位計。激光水位計采用激光測距傳感器，對田塊內(nèi)水位變化幅度進行測量，結(jié)合田塊面積綜合計算田塊用水量。該方案用于田塊面積大，水表、量水坎等設備需求量較多的田塊。以臺州市椒江區(qū)三甲街道堅決村為代表。

各類設備安裝調(diào)試完畢后，測量數(shù)據(jù)實時自動發(fā)送數(shù)據(jù)到軟件平臺。平臺的報表功能可自動生成一段時間內(nèi)的灌溉用水量，如日用水量、月用水量和年用水量。統(tǒng)計人員還可以根據(jù)日期時間段自動導出用水量，大大提高了統(tǒng)計數(shù)據(jù)的效率。

（4）計量成果。

通過觀察分析平臺數(shù)據(jù)，由點推面推算全市的典型灌區(qū)用水量。據(jù)測算，臺州市大型灌區(qū)平均用水量5 895 m3/hm2，中型灌區(qū)平均用水量5 452 m3/hm2，小型灌區(qū)平均用水量4 963 m3/hm2。結(jié)合不同規(guī)模的實際灌溉面積，大型、中型和小型灌溉用水量分別為3.3、0.8和2.1 億m3。本次依據(jù)實測數(shù)據(jù)確定的全市農(nóng)田灌溉用水量，計算結(jié)果較定額計算更加符合實際。

4 結(jié)語

根據(jù)不同灌區(qū)規(guī)模分類計算灌區(qū)的用水量在臺州市農(nóng)田灌溉用水量測算工作中應用中去取得了較好的成效，測算成果有實測數(shù)據(jù)支撐，相比于水資源公報的現(xiàn)行灌溉定額與實灌面積數(shù)據(jù)匡算得到的數(shù)據(jù)更為接近實際。