福建省樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數測算分析

黃文仲

(福建省水利建設中心，福建 福州 350000)

福建省已建成大型水庫21座，中型水庫186座，小型水庫3 457座，此外還有眾多的小塘壩，水庫總庫容198億m3；其中以灌溉供水功能為主的大型水庫9座，中型水庫75座，小型水庫2 428座。2020年，福建省有效灌溉面積1 597.7萬畝，大型灌區(qū)4處，水源均為自流引水類型；中型灌區(qū)283處，其中：15～30萬畝的中型灌區(qū)5處；5～15萬畝的中型灌區(qū)63處；1～5萬畝的中型灌區(qū)215處。小型灌區(qū)1 229處，小型灌區(qū)按水源類型分為提水與自流引水兩類，其中：提水灌區(qū)26處；自流引水灌區(qū)1 203處。純井灌區(qū)4 019處，其中土渠渠道地面灌類型245處；防滲渠道地面灌類型344處；管道輸水地面灌100處、噴灌1550處、微灌1 780處。

根據《全國灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》，結合福建省灌區(qū)規(guī)模、水源類型、工程設施與管理狀況等實際，樣點灌區(qū)選擇結果具體如下：

1)大型灌區(qū)。選擇4個，分別為福清市東張灌區(qū)、東圳水庫灌區(qū)、泉州山美灌區(qū)、龍海北引灌區(qū)(原九龍江北溪引水灌區(qū))，均為自流引水類型。

2)中型灌區(qū)。選擇21個，分別為黃崗灌區(qū)、永定灌洋灌區(qū)、南平建甌東河灌區(qū)、浦城東風水庫灌區(qū)、福鼎桑園灌區(qū)、福安茜安灌區(qū)、蕉城區(qū)馬坂灌區(qū)、木蘭灌區(qū)、萩蘆溪灌區(qū)、惠安縣惠女灌區(qū)、南安后橋灌區(qū)、南安縣筍塔灌區(qū)、永春縣桂玉灌區(qū)、寧化縣沙坪灌區(qū)、寧化縣石淮灌區(qū)、尤溪縣坋頭灌區(qū)、漳浦縣朝陽灌區(qū)、詔安三姑娘灌區(qū)、龍文內林灌區(qū)、云霄向東灌區(qū)、長樂市蓮柄港灌區(qū)。均為自流引水類型。

3)小型灌區(qū)。選擇10個，其中自流引水類型9個，分別為上杭雙豐灌區(qū)、漳平楊梅坑水庫灌區(qū)、建陽香臺灌區(qū)、武夷山古亭水庫灌區(qū)、古田下龍港灌區(qū)、秀嶼區(qū)石塘灌區(qū)、將樂縣桃湖水利灌區(qū)、永安市青槐灌區(qū)、漳浦縣浯江橋閘灌區(qū)；提水類型1個，古田九渡橋灌區(qū)。

4)純井灌區(qū)。選擇21個，分布于平潭、安溪、東山、秀嶼等4個縣(區(qū))。其中土質渠道地面灌類型6個，防滲渠道地面灌類型6個，管道輸水地面灌類型3個，噴灌類型3個，微灌類型3個。

1 樣點灌區(qū)系數測算方法

1)大型灌區(qū)灌溉水有效利用系數。大型灌區(qū)灌溉水有效利用系數平均值，依據各灌區(qū)灌溉水有效利用系數與用水量加權平均后得到。計算公式為：

(1)

式中：η大i、W大i分別為第i個大型灌區(qū)灌溉水有效利用系數平均值和年毛灌溉用水量；N為大型灌區(qū)個數。

2)中型灌區(qū)灌溉水有效利用系數。首先以樣點灌區(qū)測算值為基礎，按算數平均法，分別計算1～5萬畝、5～15萬畝、15～30萬畝各規(guī)模灌區(qū)的灌溉水有效利用系數平均值；然后按統(tǒng)計的1～5萬畝、5～15萬畝、15～30萬畝灌區(qū)年毛灌溉用水量加權平均得到全省(區(qū)、市)中型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數平均值。計算公式如下：

(2)

式中：η1-5、η5-15、η15-30分別為1～5萬畝、5～15萬畝、15～30萬畝灌區(qū)的灌溉水有效利用系數平均值；W1-5、W5-15、W15-30分別為1～5萬畝、5～15萬畝、15～30萬畝灌區(qū)的年毛灌溉用水量。

3)小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數。小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數平均值按照小型樣點灌區(qū)算術平均值進行計算。

4)純井灌區(qū)灌溉水有效利用系數。對于純井灌區(qū)，首先采用算數平均法分別計算土質渠道地面灌、防滲渠道地面灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌5種灌溉工程類型樣點灌區(qū)的灌溉水有效利用系數；然后，按不同灌溉工程類型的年毛灌溉用水量加權平均計算全省(區(qū)、市)純井灌區(qū)的灌溉水有效利用系數平均值，計算公式如下：

(3)

式中：η土、η防、η管、η噴、η微分別為土質渠道地面灌、防滲渠道地面灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌等5種類型樣點灌區(qū)的灌溉水有效利用系數；W省土、W省防、W省管、W省噴、W省微分別為省級區(qū)域土質渠道地面灌、防滲渠道地面灌、管道輸水地面灌、噴灌、微灌等5種類型純井灌區(qū)的年毛灌溉用水量，萬m3[1-4]。

2 樣點灌區(qū)系數測算成果分析

2.1 灌區(qū)歷年測算分析結果縱向比較分析

2.1.1 大型樣點灌區(qū)

對比分析大型樣點灌區(qū)歷年灌溉水有效利用系數，基本趨勢逐年遞增，其中：東張灌區(qū)灌溉水有效利用系數由0.450(2011年)增加到0.481(2020年)；莆田東圳水庫灌區(qū)灌溉水有效利用系數由0.429(2009年)增加到0.484(2020年)；泉州山美灌區(qū)灌溉水有效利用系數由0.442(2009年)增加到0.499(2020年)，漳州龍海北引灌區(qū)灌溉水有效利用系數由0.440(2011年)增加到0.455(2020年)；4個大型樣點灌區(qū)2009-2020年灌溉水有效利用系數見表1。

表1 樣點灌區(qū)(大型灌區(qū))2009-2020年灌溉水有效利用系數

系數增長的主要原因是灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程建設投入持續(xù)，灌區(qū)的工程狀況得以持續(xù)改善。灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程有很大一部分是渠系工程，工程實施后，對減少渠道的輸水損失有一定的作用，從而能提高灌溉水有效利用系數。

2.1.2 中型樣點灌區(qū)

對比分析中型樣點灌區(qū)歷年灌溉水有效利用系數，基本趨勢逐年遞增，分析主要原因是：我省中型灌區(qū)灌溉面積的比重較大，近10年來我省對中型灌區(qū)改造的投入力度也最大，本次選擇連續(xù)多年開展骨干工程續(xù)建配套工程，且灌溉效益經逐年累積已基本體現的中型樣點灌區(qū)21個，如龍巖黃崗灌區(qū)、龍巖永定灌洋灌區(qū)、漳州朝陽灌區(qū)、莆田秋蘆灌區(qū)、泉州惠女灌區(qū)、寧德茜安灌區(qū)、三明石淮灌區(qū)、南平東河灌區(qū)、南平東風水庫灌區(qū)、三明坋頭灌區(qū)等。

龍巖黃崗灌區(qū)、寧德福安茜安灌區(qū)、寧德蕉城區(qū)馬坂灌區(qū)等7個中型樣點灌區(qū)有2009-2020年灌溉水有效利用系數數值，其他中型樣點灌區(qū)有2017-2020年灌溉水有效利用系數數值；總體來看，基本趨勢逐年遞增，主要是由于近幾年我省對田間工程的投入逐年加大；如龍巖黃崗灌區(qū)2009-2020年灌溉水有效利用系數由0.504～0.532。寧德福安茜安灌區(qū)2009-2020年灌溉水有效利用系數0.606～0.557，蕉城區(qū)馬坂灌區(qū)2009-2020年灌溉水有效利用系數0.617～0.528，主要原因是2012年7月，超強臺風“蘇拉”在寧德登陸，寧德馬坂灌區(qū)、寧德茜安灌區(qū)地處受災中心，田間設施水毀情況相對較重，造成2012年后灌區(qū)系數有所下降，近幾年災后重建工作基本完成，原受災灌區(qū)的系數增長逐步恢復正常水平。20個中型樣點灌區(qū) 2009-2020年灌溉水有效利用系數見表2。

表2 樣點灌區(qū)(中型灌區(qū))2009-2020年灌溉水有效利用系數

2.1.3 小型樣點灌區(qū)

龍巖上杭雙豐灌區(qū)、龍巖漳平楊梅坑水庫灌區(qū)等5個小型樣點灌區(qū)有2009-2020年灌溉水有效利用系數數值，其他小型樣點灌區(qū)有2017-2020年灌溉水有效利用系數數值；對比分析小型樣點灌區(qū)歷年灌溉水有效利用系數，基本趨勢逐年遞增，主要是由于近幾年我省對田間工程的投入逐年加大，如本次選擇的小型典型灌區(qū)中上杭、古田、建陽、武夷山、永春、仙游等縣(市)在各年度建設任務完成后，田間灌排等小農水設施得到加強，有利于提高小型灌區(qū)農田灌溉水有效利用系數。所以，總體上小型灌區(qū)較上一年度略微增長。

另，三明永安市青槐灌區(qū)灌溉2017年灌溉水有效利用系數0.540低于2016年0.653；分析原因主要是青槐灌區(qū)由于局部水毀以及工程建設施工等原因，部分灌溉渠道未正常使用，灌溉水有效利用系數相對低。10個小型樣點灌區(qū) 2009-2020年灌溉水有效利用系數見表3。

2.1.4 純井樣點灌區(qū)

平潭(漁莊)灌區(qū)、平潭(東坑)灌區(qū)、莆田秀嶼區(qū)東湖純井灌區(qū)等9個純井樣點灌區(qū)有2009-2020年灌溉水有效利用系數數值，其他純井樣點灌區(qū)有2017-2020年灌溉水有效利用系數數值；對比分析純井樣點灌區(qū)歷年灌溉水有效利用系數，農田灌溉水有效利用系數維持在較高水平。主要是由于純井灌區(qū)覆蓋的范圍小，輸水過程的水量損失也相對小，影響農田灌溉水有效利用系數的關鍵是用水管理水平的高低，隨著我省小型水利工程產權制度改革的深入，由農民自主經營管理的純井灌區(qū)(灌片)數量逐年增加，使全省純井灌區(qū)工程的總體管理水平逐年提高，此外，純井灌區(qū)主要抽取地下水灌溉，灌溉可供水總量有限，為節(jié)省提水成本及節(jié)約用水，純井灌區(qū)已逐步調整為種植低耗水作物，再加上農民的灌溉習慣與管理方式比較固定，每年的灌溉用水量與采用的灌水定額無太大差異，所以純井灌區(qū)每年的農田灌溉水有效利用系數測算結果基本能維持在較高水平[5-8]。21個純井樣點灌區(qū) 2009-2020年灌溉水有效利用系數見表4。

表4 樣點灌區(qū)(純井灌區(qū))2009-2020年灌溉水有效利用系數

2.2 灌區(qū)歷年測算分析結果橫向比較分析

2008～2020年，樣點灌區(qū)年度間相比測算成果略有提高，大型灌區(qū)、中型灌區(qū)、小型灌區(qū)、井灌區(qū)樣點同類規(guī)模間與不同規(guī)模間系數變化情況符合一般趨勢規(guī)律，見表5。一方面是由于節(jié)水工程建設提高了樣點灌區(qū)的農田灌溉水有效利用系數，另一方面，通過多年開展系數測算工作，各樣點灌區(qū)積累了一定的工作經驗，在分析確定作物畝均灌溉用水量，如何計量調查典型單元的取、用水量等方面提高了質量與精度，確保系數測算成果合理，最終反應到整體的系數測算成果可靠、可行[9]。

表5 2008-2020年樣點灌區(qū)測算系數統(tǒng)計分析表

3 結論與建議

3.1 結論

1)選擇的樣點灌區(qū)類型與個數是可行的，能夠代表福建不同灌溉規(guī)模灌區(qū)灌溉用水的平均狀況。推算

出樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數基本合理的，基本準確地反映福建省灌溉用水現狀水平。

2)福建省灌溉水有效利用系數滿足大型灌區(qū)<中型灌區(qū)<小型灌區(qū)<純井灌區(qū)的一般規(guī)律。

3.2 建議

1)加強典型灌區(qū)的計量設施建設。根據測算工作安排情況，督促各典型灌區(qū)健全渠首、斗口等計量設施。

2)加強典型觀測。根據作物種植結構調整趨勢，適當增加部分作物的觀測試驗、調查數據。

3)加強全省灌溉試驗工作，針對性地扶持相關的灌溉試驗重點課題研究。

4)組織開展灌溉試驗資料整編，南方自流灌區(qū)尤其是我省在枯水或偏枯年份大多采用需水關鍵期灌溉制度，在生長關鍵期灌溉用水方面需要進一步加強數據對比支撐[10]。