王彧坤

( 黑龍江省水文局，哈爾濱150001)

我國目前灌區(qū)平均灌溉水利用系數(shù)很低，節(jié)約用水潛力很大。因此，研究分析灌溉水利用系數(shù)，探討其測定和計(jì)算方法，對了解我省灌區(qū)灌溉水利用水平的現(xiàn)狀和存在問題，提高灌溉水的利用率，促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用有著積極的意義［1］。

1. 工作流程

1.1 外業(yè)測量工作

2011年4月開始籌劃外業(yè)測量工作，5月—9月開展渠系水利用系數(shù)及田間水利用系數(shù)測驗(yàn)工作。九龍灌區(qū)、馬場灌區(qū)全年共施測流量186 份，其中有效測次160 份，整個(gè)流量測次分布在水稻生長的返青期、孕穗期、乳熟期、黃熟期，全年共取土樣分析32個(gè)。

1.2 田間水利用系數(shù)測算

田間水利用系數(shù)為灌溉水貯存到作物計(jì)劃濕潤層中的凈水量與從渠系末端進(jìn)入田間水量的比值［2］，可采用計(jì)算法或?qū)崪y法進(jìn)行分析:

1.2.1 計(jì)算法

式中: ηt為田間水利用系數(shù); m 為設(shè)計(jì)灌水定額，m3/hm2; A 為末級固定渠道控制的實(shí)灌面積，hm2; W為末級固定渠道放出的總水量，m3。

1.2.2 實(shí)測法

在灌區(qū)中應(yīng)選擇具有代表性的田間地塊，通過實(shí)測灌水前后3 d內(nèi)土壤含水量的變化，計(jì)算凈灌水定額，求得田間水利用系數(shù)，計(jì)算公式為:

式中: β2、β1分別為灌水前后計(jì)劃濕潤層的土壤含水率( 以干土重的百分?jǐn)?shù)表示) ; γ 為土的干容重，t/m3; H 為計(jì)劃濕潤深度，m。

1.3 測算結(jié)果

經(jīng)全年測算，九龍灌區(qū)、馬場灌區(qū)渠系水利用系數(shù)分別為0.557 和0.531，平均值為0.554;田間水利用系數(shù)為0.727 和0.682，平均值為0.705。本年實(shí)驗(yàn)灌溉水利用系數(shù)為0.391。

2 灌區(qū)水資源、土地利用及工程現(xiàn)狀

2.1 灌區(qū)水資源

2.1.1 地表水

九龍灌區(qū)、馬場灌區(qū)位于雅魯河左岸，取雅魯河水進(jìn)行自流灌溉，水質(zhì)好，是本區(qū)可靠的灌溉水源。

2000年九龍灌區(qū)取水口處P =75%保證年份年來水量為9.04 ×108m3，5—8月灌溉期來水量為5.21 ×108m3;2010年九龍灌區(qū)取水口處P =75%保證年份年來水量為8.92 ×108m3，5—8月灌溉期來水量為5.11 ×108m3。

2000年馬場灌區(qū)取水口處P =75%保證年份年來水量為8.80 ×108m3，5—8月灌溉期來水量為4.98 ×108m3;2010年馬場灌區(qū)取水口處P =75%保證年份年來水量為8.72 ×108m3，5—8月灌溉期來水量為4.86 ×108m3。

2.1.2 地下水

根據(jù)齊齊哈爾市和龍江縣地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃報(bào)告中按平均布井法確定的可開采模數(shù)估算區(qū)域地下水可開采量，區(qū)域地下水可開采量總計(jì)為550.8×104m3/a。開發(fā)水田后增加渠系入滲和田間灌溉滲入量兩項(xiàng)，前者由渠首引水量乘以渠系入滲系數(shù)估算，本區(qū)渠系入滲系數(shù)為0.13 ～0.14;田間灌溉滲入量由進(jìn)入田間灌溉水量乘田間灌溉滲入系數(shù)估算，田間灌溉滲入系數(shù)0.18，兩者入滲量為412.29 ×104m3/a。本灌區(qū)地下水可采量為963.09×104m3/a。

2.1.3 水資源現(xiàn)狀

九龍灌區(qū)現(xiàn)狀水田面積1 667 hm2，現(xiàn)狀平均灌溉定額18 000 m3/hm2，年地表水資源利用量3000 ×104m3。馬場灌區(qū)現(xiàn)狀水田面積967 hm2，現(xiàn)狀平均灌溉定額18 000 m3/hm2，現(xiàn)狀年地表水資源利用量1740 ×104m3。

2.2 灌區(qū)土地利用現(xiàn)狀

九龍灌區(qū)內(nèi)總土地面積4 587 hm2。其中耕地面積3 667 hm2，居民及其它占地面積533 hm2，水面30 hm2，其它用地367 hm2。水稻、玉米、雜糧的種植比例為1∶1∶0.2，現(xiàn)有水田實(shí)灌面積1 667 hm2。

馬場灌區(qū)內(nèi)總土地面積4 600 hm2。其中耕地面積3 467 hm2，居民及其它占地面積533 hm2，水面253 hm2，其它用地347 hm2。水稻、玉米、雜糧的種植比例為1∶2.35∶0.15，現(xiàn)有水田實(shí)灌面積967 hm2。

2.3 灌區(qū)工程現(xiàn)狀

九龍灌區(qū)水源為雅魯河水，渠首為有壩取水，自流灌溉。進(jìn)水閘3 孔，開敞式結(jié)構(gòu)，引水流量為9.47 m3/s。現(xiàn)有輸水總干渠1 條，長1.45 km; 干渠2 條，總長23.65 km; 支渠13 條，總長29 km; 干溝1條，長16 km; 支溝8 條，總長15.58 km; 已有建筑物56 座，其中攔河壩2 座、閘22 座、橋涵29 座、跌水1座、渡槽2 座。

馬場灌區(qū)灌溉渠道工程共有輸水總干渠1 條，長6.2 km;干渠4 條，總長25.60 km; 支渠24 條，總長41.80 km;干溝2 條，長6.75 km; 支溝20 條，總長27.20 km。支溝排水進(jìn)入干溝后，在西甸子村附近排入八岔河。

3 灌溉水利用系數(shù)測驗(yàn)

3.1 土壤含水量測算步驟

按規(guī)范規(guī)定在試驗(yàn)田地灌水前后進(jìn)行分土層取樣，烘干處理、稱重，計(jì)算土壤含水量。

3.1.1 田間水利用系數(shù)計(jì)算

田間水利用系數(shù)計(jì)算公式為:

式中: β2、β1分別為灌水前后計(jì)劃濕潤層的土壤含水率( 以干土重的百分?jǐn)?shù)表示) ; γ 為土的干容重，t/m3; H 為計(jì)劃濕潤深度，m; A 為實(shí)灌面積，hm2; W為實(shí)灌水量，m3。具體測量步驟如下:

1) 將盛土的鉛盒( 直徑6 0mm，高30 mm) 洗凈烘干，放入干燥器中冷卻至室溫，迅速用感量為1/100 g的普通天平準(zhǔn)確稱重，即W1) 。

2) 按采樣要求，取新鮮潮濕土樣約25 g放入鉛盒中，平鋪后蓋好，迅速稱重( 要有3個(gè)重復(fù)) ，濕土加鉛盒重為W2。

3) 將裝入濕土的鉛盒蓋子打開，鉛盒的蓋子平放在盒下，一同放入烘箱內(nèi)保持105 ～110 ℃烘烤8 h，取出加蓋，放在干燥器中冷卻至室溫，迅速稱重，即W3。

3.1.2 土壤含水量計(jì)算計(jì)算公式為:

式中: W 為土壤含水量，即單位重量干土中含有的水分重量，%; W1為鉛盒重量，g; W2為濕土加鉛盒重量，g; W3為干土加鉛盒重量，g。

3.2 土壤容重測算

土壤容重大小反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能以及保水能力的高低，測定土壤容重的方法很多，本次實(shí)驗(yàn)采用環(huán)刀法，計(jì)算公式為:

式中: V 為環(huán)刀容積，cm3; r 為環(huán)刀內(nèi)半徑，cm; h 為環(huán)刀高度，cm; л 為圓周率，即3.1416。

土壤容重計(jì)算公式為:

式中: rs 為土壤容重，g/cm3; G 為環(huán)刀內(nèi)濕樣重，g;V 為環(huán)刀容積，cm3; W 為樣品含水量，%。

此法允許平行絕對誤差＜0.03 g/cm3，取算術(shù)平均值。本次土壤容重值采用九龍灌區(qū)實(shí)驗(yàn)站的實(shí)測資料。

4 九龍灌區(qū)渠系水利用系數(shù)

本年渠系水利用系數(shù)測驗(yàn)，共施測總干渠流量4次，有效測次4 次，計(jì)算得出渠系水利用系數(shù)為0.949;共施測分干渠流量11 次，有效測次11 次，計(jì)算得出渠系水利用系數(shù)為0.897;支渠共施測15 次，有效測次12 次，計(jì)算得出支渠渠系水利用系數(shù)為0.871;共施測斗渠流量4 次，有效測次4 次，計(jì)算得出渠系水利用系數(shù)為0.880; 共施測農(nóng)渠流量7 次，有效測次7 次，計(jì)算得出渠系水利用系數(shù)為0.853。本次測算流量＞1.0 的取小數(shù)后兩位數(shù)字; ＞0.1 的取小數(shù)后三位數(shù)字; ＜0.1 的取小數(shù)后四位數(shù)字。詳見表1 ～表4。

灌區(qū)渠系水利用系數(shù)為各級渠道水利用系數(shù)的乘積，即η渠系= η總干×η分干×η支×η斗×η農(nóng)，經(jīng)計(jì)算得出九龍灌區(qū)渠系水利用系數(shù)為0.557。

5 結(jié) 論

1) 灌區(qū)水利用系數(shù)不高，渠道滲漏較大，各級渠道沒有量水設(shè)備，水量損失較大，水資源存在浪費(fèi)現(xiàn)象，影響了灌區(qū)的發(fā)展，應(yīng)實(shí)行用水總量控制和用水效率控制制度，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

2) 為合理利用水資源，充分發(fā)揮灌溉水量的最大效益，應(yīng)在高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的前提下考慮節(jié)約用水，采取先進(jìn)的灌水技術(shù)，逐步實(shí)施控灌模式。

3) 灌區(qū)用水渠道多為填方渠道，沿程輸水滲漏損失比較嚴(yán)重，應(yīng)采取相應(yīng)的工程措施，進(jìn)行渠道防滲處理。

表1 總干渠渠系水利用系數(shù)計(jì)算成果表

表2 分干渠渠系水利用系數(shù)計(jì)算成果表

表3 斗渠渠系水利用系數(shù)計(jì)算成果表

表4 農(nóng)渠渠系水利用系數(shù)計(jì)算成果表

［1］李瑞軒，趙志嘉. 灌溉渠道水有效利用系數(shù)的測量與計(jì)算［J］. 水利與建筑工程學(xué)報(bào)，1992(01) :14 －20.

［2］中華人民共和國水利部.GB50288—99 灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］. 北京:中國計(jì)劃出版社，1999.