首尾測算分析法在渦陽縣旱作物灌溉水利用系數(shù)測算中的應(yīng)用

劉 佳 徐大偉

（安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 合肥 230088）

首尾測算分析法是通過測量取水水源處的水量，然后計(jì)算出典型田塊的凈灌溉用水量，通過典型田塊的凈灌溉用水量推算灌區(qū)所有田塊凈灌溉用水總量，灌區(qū)所有田塊凈用水總量與毛灌溉用水總量的比值即為典型田塊灌溉水有效利用系數(shù)，通過計(jì)算典型田塊灌溉水利用系數(shù)來計(jì)算大、中、小型灌區(qū)以及井灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)，通過各類型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)加權(quán)平均測算全縣灌溉水利用系數(shù)。該方法減少了大量測量工作和不確定因素，結(jié)果可信且便于測算。渦陽縣主要種植小麥、玉米、大豆等旱作物，根據(jù)此方法計(jì)算渦陽縣2018年旱作物農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，計(jì)算方法具有可靠性。

1 區(qū)域概況

渦陽縣位于淮北平原中部，位于北緯33°27′～33°47′和東經(jīng)115°53′～116°33′之間。地面高程33.5～26.5m，年均氣溫14.6℃，10℃以上有效積溫4700℃；年均濕度70%左右；年日照時(shí)數(shù)2327h，無霜期215天；多年平均降雨量827mm，多年平均蒸發(fā)量為1974.5mm（Φ20cm）；年平均風(fēng)速3.1m/s。

2 測算方法

2.1 技術(shù)路線

首尾測算分析法是指田間凈灌溉用水總量與毛灌溉用水總量的比值，計(jì)算公式如下：

式中：ηw—灌溉水利用系數(shù)；Wj—凈灌溉用水總量，m3；Wa—毛灌溉用水總量，m3；

測算樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，首先各類型灌區(qū)在選取樣點(diǎn)灌區(qū)，各類型樣點(diǎn)灌區(qū)選取適當(dāng)?shù)湫吞飰K，根據(jù)觀測分析法計(jì)算出各類型樣點(diǎn)灌區(qū)典型田塊年畝均凈灌溉用水量，然后計(jì)算每個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水量，最后分析測算2018年渦陽縣農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。

2.2 典型田塊選取

渦陽沒有大、中型灌區(qū)，小型樣點(diǎn)灌區(qū)選擇主要根據(jù)渦陽縣具體地形、種植結(jié)構(gòu)、種植習(xí)慣等因素綜合考慮。全縣小型灌區(qū)共有398個(gè)，小型灌區(qū)李樓站位于渦陽縣東北部的包河沿岸，白果站、戴莊站、謝溝站灌區(qū)主要位于渦陽縣中部地區(qū)的渦河沿岸，其地理位置、作物種植、灌溉水平具有極好的代表性，因此選擇這四個(gè)小型灌區(qū)作為樣點(diǎn)灌區(qū)；井灌區(qū)選擇較為分散，手持軟管灌溉樣點(diǎn)地理位置主要位于渦陽縣中北部地區(qū)，低壓管灌樣點(diǎn)位于渦陽縣東南地區(qū)，噴灌樣點(diǎn)位于渦陽縣西北地區(qū)，微灌樣點(diǎn)位于渦陽縣東北地區(qū)，這些樣點(diǎn)灌區(qū)在井灌區(qū)范圍內(nèi)具有良好的代表性，其作物種植、灌溉水平也具有極好的代表性，井灌區(qū)根據(jù)選取規(guī)定選擇手持軟管灌溉、低壓管灌、噴灌、微灌，分別為12、9、8、4處，見表1。

2.3 凈灌溉用水量測算方法

根據(jù)當(dāng)年降雨情況，以及水文氣象資料，計(jì)算出各類旱作物凈灌溉定額，以此為依據(jù)計(jì)算旱作物凈灌溉用水量，計(jì)算平衡方程公式如下：

（1）作物全生育期需水量ETci的計(jì)算是由每月各旬作物蒸發(fā)量ET0與相應(yīng)時(shí)間的作物系數(shù)乘積累加得到，即：

式中：參考作物蒸發(fā)蒸騰量ET0i，采用1992年聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的最新修正彭曼—蒙特斯公式計(jì)算得出；作物系數(shù)Kci是反映該作物實(shí)際騰發(fā)量與參照作物騰發(fā)量關(guān)系的參數(shù)，與作物生長需要的土壤、氣候、環(huán)境有關(guān)，根據(jù)安徽省主要作物需水量等值線圖研究成果與FAO（聯(lián)合國糧農(nóng)組織）推薦的84種作物的標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)和修正公式及安徽省灌溉試驗(yàn)站近年的灌溉試驗(yàn)資料確定。

表1 渦陽縣不同規(guī)模樣點(diǎn)灌區(qū)選擇方案表

（2）有效降雨量指總降雨量中能夠被作物所利用，或者生長環(huán)境需要的降水，不包括徑流和滲漏那部分水，有效降雨量的計(jì)算公式為：

式中：Pe—有效降雨量，mm；P—降雨總量，mm；P1—降雨的徑流水量，mm；P2—降雨的滲漏量，mm。

（3）地下水利用量是地下水通過土壤毛管作用被作物所利用的那部分水，主要與作物類型、生育期、地下水埋深、溫度、日照等因素有關(guān)。地下水對(duì)作物的補(bǔ)給主要存在淮河以北地區(qū)的作物上。根據(jù)新馬橋農(nóng)水綜合試驗(yàn)站研究成果，得出渦陽縣不同作物地下水利用量，見表2。

渦陽縣農(nóng)業(yè)種植以旱作為主，灌溉作物主要為冬小麥、玉米、大豆等，每年只在作物關(guān)鍵生育階段進(jìn)行灌溉，實(shí)行非充分灌溉，通過調(diào)查計(jì)算確定該地區(qū)2018年小麥、玉米、大豆基本實(shí)行非充分灌溉，非充分灌溉=充分灌溉×0.7。

2.4 毛灌溉水量計(jì)算

毛灌溉用水量是指本年度用于農(nóng)田灌溉的所有取水量之和，渦陽縣小型灌區(qū)中存在有溝河，這些溝河成為小型灌區(qū)的灌溉供水。對(duì)有實(shí)際溝河供水水源灌溉供水量統(tǒng)計(jì)資料，以統(tǒng)計(jì)資料為準(zhǔn)；對(duì)統(tǒng)計(jì)資料缺乏的典型灌區(qū)，灌溉用水代表年溝河供水水源灌溉供水情況進(jìn)行調(diào)查，并依據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行估算。

3 測算結(jié)果

3.1 小型灌區(qū)

渦陽縣小型灌區(qū)全部為提水灌區(qū)，共有398處，灌溉水源為地表溝河水源，本次測算選取陳大鎮(zhèn)白果灌區(qū)、西陽鎮(zhèn)謝溝灌區(qū)、石弓鎮(zhèn)李樓灌區(qū)、城關(guān)鎮(zhèn)城東街道戴莊灌區(qū)4處作為樣點(diǎn)灌區(qū)，各樣點(diǎn)灌區(qū)均種植小麥、玉米、大豆旱作物。依據(jù)首尾測算分析法計(jì)算出小型提水灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)在0.5506～0.5629之間，具體計(jì)算見表3。

表2 渦陽縣典型灌區(qū)主要作物凈灌溉定額表

表3 渦陽縣小型提水灌區(qū)各作物凈灌溉用水量及灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算表

3.2 井灌區(qū)

井灌是渦陽縣最為常見、分布最廣的灌溉方式。該縣井灌區(qū)灌溉形式主要為手持軟管、低壓管灌、噴灌與微灌。

以測算分析得出的各類型純井灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為基礎(chǔ)，采用算術(shù)平均法分別計(jì)算各類型灌區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)，然后依據(jù)不同類型灌區(qū)年毛灌溉用水量進(jìn)行加權(quán)平均，計(jì)算得出全縣純井灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)為0.6548。

3.3 全縣系數(shù)

根據(jù)《全國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》，在已計(jì)算出各類型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)和各類型灌區(qū)年毛灌溉用水量的情況下，全縣農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)計(jì)算公式如下：

根據(jù)以上方法計(jì)算出渦陽縣2018年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)為0.6312。

4 結(jié)語

渦陽縣2018年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)與實(shí)際基本相符，系數(shù)較大，主要是井灌灌溉用水量占比較大所致。首位測算分析法在算法上有優(yōu)勢，但也存在不足。優(yōu)點(diǎn)是工作量相對(duì)較小，計(jì)算結(jié)果較準(zhǔn)確；缺點(diǎn)是不能反映渠系輸水過程中造成的損失。