田 園，劉 斌，馬濟元，顧 濤

（水利部世行節(jié)水灌溉項目辦公室，100054，北京）

ET是英文 Evaporation（蒸發(fā)）和 Transpiration（葉面蒸發(fā)、蒸騰）兩詞的詞頭，合起來表示蒸發(fā)蒸騰耗水量，簡稱騰發(fā)量或耗水量。

水利部利用世界銀行貸款，組織北京市、河北省、遼寧省沈陽市及山東省青島市，實施農業(yè)節(jié)水灌溉項目建設（2001—2005年）。在項目準備階段，世行官員提出以“真實節(jié)水”為指導思想，以達到農業(yè)增產增收、“真實節(jié)水”和可持續(xù)發(fā)展三大目標。在項目建設過程中，隨著工作的不斷深入和認識的提高，我們提出了項目區(qū)水資源管理要實行“ET管理”的新思路。

世行提出的“真實節(jié)水”理念，要求農業(yè)節(jié)水灌溉項目不僅要利用工程措施，減少灌溉用水的滲漏和流失，提高灌溉效率，更要加強農業(yè)和管理節(jié)水措施，減少農田水分騰發(fā)消耗量。因為灌溉滲漏和流失的水量換個地方和換一種方式仍可開發(fā)再利用，未失水資源的基本功能；而騰發(fā)消耗的水量難以采取經濟易行的方法再回收利用，故把降低ET稱為“真實節(jié)水”，其中并未含有否定或貶低工程措施提高灌溉效率的重要意義。

在農業(yè)節(jié)水灌溉項目中，為實現(xiàn)項目區(qū)水資源供耗平衡、可持續(xù)發(fā)展目標，開展了監(jiān)測評價工作。水分消耗量的監(jiān)測指標設置了單一作物的騰發(fā)耗水量ETi，耕地多種作物平均騰發(fā)耗水量ETn，以及項目區(qū)包括耕地（灌溉地）和非耕地（非灌溉地）綜合騰發(fā)耗水量ETz。在灌溉條件下，耕地和周邊非耕地有密切的水力聯(lián)系：井灌區(qū)，非耕地上降雨入滲補給的地下水，耕地可開采用于灌溉；地表水灌區(qū)，耕地灌溉滲漏補給的地下水向周邊擴散，非耕地上的植被可吸收利用。故應把耕地和非耕地的水分消耗看做一個整體進行研究，并通過供水、用水和排水管理，控制ETz，使之與項目區(qū)可消耗的水資源達到平衡。其中的用水管理，即利用工程的、農業(yè)的和管理的綜合節(jié)水措施，降低ETi、ETn并擴及ETz。我們把這一系列舉措概括起來，稱之為ET管理，或耗水管理。在ET管理中，把可供項目區(qū)消耗的水資源量（對資源性缺水地區(qū)）或最適合農業(yè)和經濟社會發(fā)展的水資源消耗量 （對水資源富裕地區(qū)）作為控制ETz的目標，稱為“目標ET”。由此可知，水資源ET管理就是在項目區(qū)采取綜合節(jié)水措施，通過供水、用水和排水管理，使項目區(qū)ETz達到目標ET，而并非直接管理看不見、摸不著的水分騰發(fā)量ET。由于供水、用水和排水的水量都可量測操控，所以，項目區(qū)內的各項ET也是可操控管理的。

一、農業(yè)節(jié)水灌溉ET管理的理論依據(jù)

為監(jiān)測項目區(qū)采取各種增產節(jié)水措施的效果和ET的變化，我們在四省（直轄市）10.67萬hm2（160萬畝）項目區(qū)內外共布設監(jiān)測點120處（項目區(qū)內61處，鄰近的非項目區(qū)59處），監(jiān)測降水量、灌水量、監(jiān)測區(qū)流入和流出水量、地下水開采量和水位動態(tài)、耕地1m土層的土壤含水量、地表水與地下水水質、農民采取的生產措施、農作物的生長發(fā)育狀況等，并委托專業(yè)農調隊，調查了解項目區(qū)和鄰近的非項目區(qū)的農作物產量，以及典型農戶的經濟收入情況。ET監(jiān)測分析的理論依據(jù)是水量平衡原理。

1.單一作物騰發(fā)耗水量ETi的監(jiān)測分析

通用公式：

式中，ETi為i作物生長期內田間水分騰發(fā)量，Pi為i作物生長期內的降水量，Ii為i作物生長期內的灌水量，β為降雨、灌溉滲漏補給地下水系數(shù)，Si入、Si出分別為作物生長期內地表水流入和流出量，ΔTi為i作物播前和收獲后1m土層土壤含水量的差值（播前含水量大于收獲后含水量取正號，反之取負號），Ei為i作物生長期內的潛水蒸發(fā)量。

各項水量均以mm計。

ETi的簡化計算：

①對地表水灌溉ETi的計算。作物生長期內，降雨有徑流流出，但無徑流流入；地下水平均埋深小于3.5 m，簡化計算式：

式中，α為降雨徑流系數(shù)，其他符號同前。

②對井灌區(qū)ETi的計算。井灌區(qū)地下水埋深，多已達5～20 m，通常降雨無徑流產生；偶遇日降水量超過150 mm的大暴雨，地面產生少量積水，也會在雨后一二日內滲入地下，不形成漬澇災害。井灌區(qū)的ETi簡化計算式：

2.耕地多種作物平均騰發(fā)耗水量ETn的監(jiān)測分析

將各種作物的耗水量ETi與各自的種植面積占耕地面積的百分比相乘，所得的乘積相加即得：

式中，A耕為耕地總面積，Ai為 i種作物的種植面積，ai為Ai/A耕，Σai為項目區(qū)耕地復種指數(shù)。

3.項目區(qū)綜合騰發(fā)量ETZ計算

計算項目區(qū)年度綜合騰發(fā)量的通用公式：

式中，p為項目區(qū)內全年降水量，S入、S出分別為全年地表水流入和流出量，G入、G出分別為全年地下水流入和流出量，ΔT、ΔS和ΔG分別為項目區(qū)年內土壤水蓄變量、地表水蓄變量和地下水蓄變量 （年初蓄水量大于年末蓄水量取正號，反之取負號）。

通用公式中需要監(jiān)測的因子較多，由群眾監(jiān)測有一定難度；可根據(jù)項目區(qū)具體情況，把影響不大的因子忽略不計，以減輕監(jiān)測工作量。例如，對無地表水流入、流出，單純依靠當?shù)亟邓S持用水的項目區(qū)，綜合騰發(fā)耗水量的計算可簡化：

式中，D末、D初分別為地下水水位年末和年初的埋深，μ為地下含水層的給水度。

4.利用經驗公式估算項目區(qū)綜合騰發(fā)耗水量ETZ

項目區(qū)綜合騰發(fā)耗水量包括耕地多種作物騰發(fā)耗水量ETn和非耕地上生產、生活和生態(tài)的各種消耗水量。后者包括的因素復雜且難以施測，所以需尋求間接方法，把非耕地上各種耗水量當作一個整體，估算其數(shù)值，方法如下：

在推導過程中，令：K=ETf/ETn

則：

由于ETn和ETZ均可通過監(jiān)測取得，η為土地利用系數(shù)，故ETf和K均可計算得出。

華北水利水電學院的研究人員于1989年調查黃淮海平原18個農業(yè)先進單位及試驗研究單位的觀測資料，利用其中資料比較齊全的觀測成果，分析得出K的變化范圍為0.42～0.67。建議初步估算ETZ時，取K為0.6。氣候干旱的井灌區(qū)，K值取較小數(shù)值；氣候濕潤的地表水灌區(qū)K值取較大數(shù)值。另外說明，調查研究的區(qū)域內沒有較大的城鎮(zhèn)和工業(yè)，也無大片的濕地。若項目區(qū)內包含較大的城鎮(zhèn)、工業(yè)區(qū)和濕地，則這些地方的騰發(fā)耗水量應單獨測算。

二、本項目采取的綜合節(jié)水措施

本項目包括四省（直轄市）所屬的26個項目縣（市、區(qū)），項目區(qū)耕地面積共計10.67萬hm2，其中地表水灌區(qū)和井灌區(qū)約各占一半，種植作物以小麥、玉米、水稻、棉花為主，近年來蔬菜、果樹栽種面積有所增加，并且以棚栽方式發(fā)展較快。在項目實施過程中，水利、農業(yè)和管理等方面技術人員密切協(xié)作，力圖做到各種技術措施有機結合，相輔相成，實現(xiàn)增產、節(jié)水和減耗的目標。

1.水利工程節(jié)水措施

在地表水灌區(qū)里，進行灌排工程和渠系建筑物配套建設和渠道防滲。在井灌區(qū)里，普及管道輸水。普遍進行了平整土地，劃小畦塊，以降低灌水定額，提高灌水均勻度。設施農業(yè)采用膜下滴灌。部分農田采用了半固定式噴灌。

2.農業(yè)節(jié)水措施

普及高產優(yōu)質和耐旱優(yōu)良品種。實行科學灌溉，即根據(jù)作物個體和群體生長發(fā)育狀況，并參考天氣預報和土壤墑情，確定灌水時間和灌水量，摒棄按照作物發(fā)育階段或按照作物根層土壤含水量達到所謂 “最適含水量下限”的規(guī)定灌水，減少了灌水次數(shù)和水分騰發(fā)量。推廣秸稈覆蓋和配方施肥，減少了棵間蒸發(fā)，提高了土壤肥力。實行深耕深松，加深活土層，改善土壤物理性質，擴大作物吸收水肥空間。實行中耕松土和鎮(zhèn)壓保墑等傳統(tǒng)耕作技術，減少水分消耗。寬行作物地膜覆蓋，減少蒸發(fā)，提高地溫，延長生長期，并抑制雜草生長。施用旱地龍、抑蒸劑等化學藥劑，促進作物生長發(fā)育，減少水分消耗。調整產業(yè)結構和種植結構，在保證糧食產量前提下，增加經濟作物種植比例，以提高農民經濟收入，降低水分消耗。這些措施把我國傳統(tǒng)的農業(yè)耕作栽培技術與最新研究成果結合起來，形成整套的增產節(jié)水技術體系。

3.管理節(jié)水措施

在灌區(qū)安設量水設施，實行計劃用水，按用水量和成本水價收取水費。組建農民用水戶協(xié)會，組織農戶有序灌溉和維修管理灌排工程。推行灌排區(qū)自主管理，經濟自立管理制度，保證項目區(qū)可持續(xù)發(fā)展。按項目區(qū)可消耗的水資源量和農戶的耕地面積，分配農戶可消耗的水量，試行水權分配辦法。這一系列舉措使項目區(qū)工程設施和水資源管理，在組織上、制度上和經濟上有了保障，并奠定了牢固的群眾基礎。

三、項目建設取得的效果

為扼要說明本項目取得的效果，從《世界銀行貸款節(jié)水灌溉項目完工報告（ICR）》附件5《總項目監(jiān)測評價報告》中，摘取部分有代表性的數(shù)字和結論如下：

1.項目執(zhí)行期內的降水量

通過對四省 （直轄市）項目區(qū)項目執(zhí)行期內（2001—2005年）的5年降水量均值與多年降水量均值分析比對，河北省、北京市和沈陽市項目區(qū)均比較干旱，5年平均年降水量比多年平均值分別偏少12.4%、20.5%和10.7%，只有青島市年降水量與多年均值持平。

2.項目區(qū)農業(yè)增產

各縣農經調查專業(yè)隊對項目區(qū)主要農作物的增產情況作了統(tǒng)計。統(tǒng)計表明：各種作物單產顯著提高；總產量中，糧食和油料與項目實施前對比略有增加，蔬菜和果品增加45.6%（蔬菜果品總產增加325492t，折合標準糧398 223 t），棉花則增加132.3%；體現(xiàn)了保持糧油基本產量，大幅度提高經濟作物產量，增加農民經濟收入的經營方向。

3.主要作物耗水量ETi降低

詳情見表1。

4.項目區(qū)多種作物平均耗水量和綜合耗水量降低

累計“真實節(jié)水”量為各?。ㄖ陛犑校v年ETn與基線調查ETn之差，乘以對應年份已完成節(jié)水灌溉面積，將5年所得的乘積相加而得。四?。ㄖ陛犑校?年間累計“真實節(jié)水”量之和為14494.7萬m3，見表 2。

5.主要作物水分生產率提高

項目區(qū)主要作物水分生產率見表3。

表1 主要作物耗水量ETi統(tǒng)計表

表2 項目區(qū)多種作物平均耗水量、綜合耗水量和累計真實節(jié)水量統(tǒng)計表

表3 主要作物水分生產率

水分生產率定義為作物的產量與其騰發(fā)耗水量的比值，或作物每耗水1m3所生成的產量（kg/m3）。水分生產率隨作物產量的增長和耗水量的減少而提高，是衡量農業(yè)技術水平的一項重要復合指標。

四、井灌項目區(qū)水資源供耗平衡分析

本項目執(zhí)行期為2001—2005年，前兩年缺乏經驗，各種措施都是在探索，節(jié)水效果尚不明顯；后3年經驗漸趨成熟，節(jié)水效果提高。因此，把2005年各井灌項目區(qū)的綜合騰發(fā)耗水量ETZ，與當?shù)囟嗄昶骄杲邓縋m對比，若Pm大于或等于ETZ，說明該區(qū)降水資源經地下水調節(jié)，在多年系列里可以滿足農業(yè)生產、群眾生活和周邊非耕地生態(tài)環(huán)境的水分需要。此項判斷還需利用地下水埋深的變化進一步說明。

1.青島市、沈陽市項目區(qū)

青島市多年平均年降水量672.5 mm，5年平均年降水量664.2 mm，均大于其2005年的綜合騰發(fā)耗水量616.4 mm，并且2005年井灌區(qū)的平均地下水水位比2000年基線調查值上升了0.12 m。沈陽市井灌項目區(qū)的多年平均年降水量621.7 mm，5年平均年降水量555.2 mm；2005年的綜合騰發(fā)耗水量為522.7 mm，井灌區(qū)地下水水位平均比2000年基線調查值上升1.4m。基于這些數(shù)字可以肯定，青島和沈陽兩市的井灌項目區(qū)，全面推廣節(jié)水灌溉經驗，地下水資源可以持續(xù)開發(fā)利用。

2.河北省、北京市項目區(qū)

河北省項目區(qū)多年平均年降水量564 mm，5年平均年降水量494.1 mm，2005年綜合騰發(fā)耗水量ETZ509 mm。北京市項目區(qū)多年平均年降水量585 mm，5年平均年降水量467 mm，2005綜合騰發(fā)量ETZ為507.5 mm。兩?。ㄖ陛犑校┒嗄昶骄杲邓侩m大于其2005年綜合騰發(fā)耗水量ETZ，但降水量的5年均值都小于其2005年的騰發(fā)耗水量ETZ。為此需要用井灌項目區(qū)的地下水水位5年的升降變幅，說明地下水資源可否持續(xù)利用。我們將河北省與北京市井灌項目區(qū)的歷年降水量、綜合騰發(fā)耗水量和地下水平均埋深等數(shù)據(jù)列表后進行了分析，分析發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：

①干旱年份為補充降水量的不足，開發(fā)地下水灌溉的水量多，地下水水位下降（埋深數(shù)值增加）；降水量多的年份開發(fā)地下水灌溉數(shù)量較少，地下水水位上升（埋深數(shù)值減少）。②綜合騰發(fā)耗水量ETZ的數(shù)值呈現(xiàn)由大到小的變化，后3年趨向穩(wěn)定狀態(tài)。這是因為前兩年建成的節(jié)水灌溉面積較小，而且節(jié)水措施還不完備；后3年建成的節(jié)水灌溉面積擴大，節(jié)水經驗也趨于成熟所致。③2003—2005年的降水量有較大差別，但ETZ值變化不大，說明ETZ受降水量的影響較小，遠不及灌溉用水量和地下水水位受降水影響的變化那么大。

值得注意的問題是，兩省（直轄市）5年期間的綜合騰發(fā)耗水量ETZ均大于降水量，而2005年地下水埋深與基線調查值（2000年）卻相差無幾。這種情況說明，兩省（直轄市）井灌項目區(qū)均地處河流沖洪積扇地帶，地下水有側向補給。地下水側向補給監(jiān)測比較復雜，本項目未安排此項監(jiān)測工作。因此，對項目區(qū)地下水的側向補給或排泄，需通過理論分析進行估算。

河北省與北京市的井灌項目區(qū)，在1960—1980年期間，多數(shù)地下水埋藏較淺，有漬澇和鹽漬化威脅。之后打井提取地下水灌溉，到2000年的20年期間，河北省井灌項目區(qū)淺層地下水水位下降約20m，年均下降1 m；北京市井灌項目區(qū)淺層地下水水位下降約9m，年均下降0.45 m。

通過計算（過程省略）得出地下水平衡分析成果：

①河北省井灌項目區(qū)，地下水年平均側向補給量62.4 mm；項目實施前20年平均綜合騰發(fā)耗水量676.4 mm，項目實施5年期間年平均綜合騰發(fā)耗水量553.6 mm，年平均減少耗水量（“真實節(jié)水”）142.8mm。②北京市井灌項目區(qū)，地下水年平均側向補給量88mm，項目實施前20年年平均綜合騰發(fā)耗水量718mm，項目實施5年期間年平均綜合騰發(fā)耗水量558mm，年平均減少耗水量（“真實節(jié)水”）160mm。

以上事實說明，農業(yè)節(jié)水灌溉項目實施水資源ET管理是可行的，實現(xiàn)了項目區(qū)農業(yè)增產增收、“真實”節(jié)水和水資源可持續(xù)利用的三大目標。實施水資源ET管理，有些因素的耗水量不能直接監(jiān)測，可利用間接方法估算，估算數(shù)值肯定有較大誤差，但無礙ET管理的實施。因為農業(yè)用水或耗水本身就有較大的變化幅度。以冬小麥灌溉為例，有些試驗資料表明，小麥生長季節(jié)降水量150 mm情況下，澆二水的小麥產量比澆一水的增產不多，澆三水的產量反而減少。在固定點進行農作物需水量試驗，取得的資料用以計算大面積生產條件下的農田耗水量，也會有較大的誤差。所以，農業(yè)節(jié)水灌溉耗水量計算精度不應要求太高；要達到較高的精度，就需付出很高的代價，這既不可能，也無必要。因為實施節(jié)水灌溉就是在試驗探索，如果當年生產監(jiān)測的綜合騰發(fā)耗水量ETZ與目標ET有較大差距，則應調整下年生產的綜合節(jié)水措施，使兩者趨向一致。

五、ET管理應作為農業(yè)節(jié)水灌溉水資源管理的方向

我國的水資源管理，在20世紀90年代以前，是水資源主管部門修建供水工程，按用水部門的需求，給用水部門供水。這種水資源管理方式稱作“供水管理”。20世紀90年代由于水資源過度開發(fā)，無以為繼，水資源主管部門提出，要根據(jù)水資源承載能力，分配供水量；用水部門依據(jù)供水量，安排本部門的需水量。這種水資源管理方式稱作“需水管理”。需水管理方式的水資源分配原則是“總量控制、定額管理”。

需水管理方式實施10余年來，成績顯著。例如，對黃河、新疆塔里木河、流經甘肅與內蒙古境內的黑河，嚴格限制沿河地方從河道的取水量，使這幾條經常斷流的河道恢復了流量，干涸多年的尾閭湖泊重新蓄了水，煥發(fā)了生機。但從農業(yè)節(jié)水灌溉的水資源管理方面考察，需水管理方式仍存在問題。

1.水資源需水管理方式存在的問題

農業(yè)灌溉用水有顯著的特點。第一，農業(yè)灌溉用水和當?shù)亟邓暗叵滤忻芮嘘P系；第二，農田灌溉分布面廣，灌區(qū)內的農業(yè)生產、群眾生活和生態(tài)環(huán)境都處在同一境域內，關系密切。基于這些情況觀察水資源需水管理存在以下問題。

①需水管理主要內容是管理可控地表水資源的分配利用；對地下水資源的管理，雖然三令五申要求超采區(qū)限采和禁采，但一直沒有拿出有效管理措施，所以未見成效；至于對天然降水的充分利用，在灌區(qū)水資源管理中則很少提及。這些情況證明，需水管理尚未做到對水資源全面管理。

②灌區(qū)農業(yè)生產、農民生活和生態(tài)環(huán)境同處一域，用水共用一源，但以往主管部門只管灌溉用水，不管生活和生態(tài)用水。近年黨和政府把解決農村飲水安全問題作為民生水利的第一要務，增加了投資，水務主管部門也加強了農村供水工程建設；但對灌溉、生活和生態(tài)用水，多未從制度上統(tǒng)籌安排，而是各行其是。

③農業(yè)灌溉用水與降水量多寡呈反相關，干旱年份降水少，地表水與地下水產水量也少，而灌溉需水量多；濕潤年份降水多，地表水與地下水產水量也多，而灌溉需水量少。面對如此現(xiàn)象，主管部門很難根據(jù)“總量控制、定額管理”原則，確定適當?shù)墓┧笜?。實踐中常常是干旱年來多少水，供多少水，限制用水；豐水年鼓勵群眾多用水，增加水費收入；很少考慮水資源多年調節(jié)，節(jié)約用水。

④灌溉管理部門重視利用工程措施，提高灌溉水的利用率，不重視利用農業(yè)技術和管理措施，減少農田水分騰發(fā)量；對提高包括降雨在內的水資源利用率，也重視不夠。

以上事實說明水資源需水管理方式還需要改革，改革的方向是實施ET管理，即耗水管理。

2.水資源E T管理的關鍵措施

世行貸款農業(yè)節(jié)水灌溉項目推行水資源ET管理取得成功，是靠完善的工程設施和嚴格執(zhí)行管理規(guī)章制度來保證的。其基本經驗概括如下：

①多部門、多學科人員密切協(xié)作，采取工程的、農業(yè)的和管理的綜合節(jié)水措施，降低各種作物的田間耗水量，使項目區(qū)綜合耗水量與項目區(qū)可消耗的水資源量達到基本平衡。

②把打井開發(fā)利用地下水灌溉，以灌代排；或井渠合用，灌排并舉，地表水與地下水統(tǒng)一管理運用，作為項目建設的基礎設施，解決灌區(qū)旱澇鹽堿綜合防治問題；其中打井提取地下水灌溉或豎井排水，發(fā)揮的關鍵作用是降低和控制地下水水位，抑制潛水蒸發(fā)和擴大地下調蓄容量，將豐水年多余的降水和境外來水存儲起來，供干旱年利用。推行節(jié)水灌溉不光要采取渠道防滲和管道輸水等措施，提高灌溉水利用率，更重要的是打井提取地下水灌溉，使一切滲入地下的水得到開發(fā)再利用，提高水資源的利用率。

③依據(jù)水資源監(jiān)測評價和主管部門許可的水資源消耗量，確定項目區(qū)目標ET值，給“總量控制、定額管理”以明確的定量指標。

④開展監(jiān)測評價工作，跟蹤農民生產，監(jiān)測項目區(qū)實際發(fā)生的ETZ，調整生產管理措施，使實測ETZ趨向等于或小于目標ET。同時還要監(jiān)測地下水水位動態(tài)變化情況，用兩種監(jiān)測成果，評價水資源是否達到供耗平衡。

⑤推行灌排區(qū)自主管理制度和組建農民用水戶協(xié)會參與項目管理；明確灌排工程設施的產權歸屬和業(yè)主單位的權利、義務；貫徹按用水量和成本水價和成本水價收取水費政策，實現(xiàn)灌排區(qū)經濟自立，可持續(xù)發(fā)展。

[1]水利部世行節(jié)水灌溉項目辦公室.世界銀行貸款節(jié)水灌溉項目完工報告[R].2006.

[2]田園水利文集[M].北京：中國水利水電出版社，1998.

[3]水利部世行節(jié)水灌溉項目辦公室.世界銀行貸款節(jié)水灌溉項目完工報告附件與總項目監(jiān)測評價報告[R].2006.