王海宇 張月珍 董平國

(1.甘肅省武威市河湖管理中心，甘肅 武威 733000;2.甘肅省武威市中心灌溉試驗站，甘肅 武威 733000；3.甘肅省武威市水利綜合事務中心，甘肅 武威 733000；4.甘肅省武威市農(nóng)村飲水安全服務站，甘肅 武威 733000)

灌溉水有效利用系數(shù)是在某次或某一時間內被農(nóng)作物利用的凈灌溉水量與水源渠首處總灌溉引水量的比值，是國家實行最嚴格水資源管理制度“三條紅線”控制目標及中央國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十四五”規(guī)劃主要指標之一，其為國家推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革、建立制定農(nóng)業(yè)用水計劃和用水定額提供科學依據(jù)。按照水利部安排部署，根據(jù)《全國灌溉水有效利用系數(shù)測算分析技術指南》《全國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析技術指導細則》的要求與方法，連續(xù)15年在武威市開展了灌溉水有效利用系數(shù)測算分析工作，本文研究武威市近5年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化規(guī)律，首先選擇具有代表性、穩(wěn)定性、可行性的大、中型和純井樣點灌區(qū)，采用首尾測算分析法得出各種類型樣點灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)，結合全市大、中、純井灌區(qū)毛灌溉總用水量，最終推算得出全市以及各種類型灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)。所測算的成果為有關部門研究制定相關政策和規(guī)劃提供科學依據(jù)，也為我國全面實施國家節(jié)水行動、實行最嚴格水資源管理制度、考核武威市農(nóng)田節(jié)水效率提供技術支撐。

1 武威市概況

武威市地處甘肅省中部、河西走廊起點，南部是祁連山，中部是綠洲平原，北部是騰格里和巴丹吉林沙漠，是全國生態(tài)格局中青藏高原生態(tài)安全屏障的核心區(qū)域和北方防沙帶的中心地帶?，F(xiàn)轄涼州區(qū)、民勤縣、古浪縣和天祝藏族自治縣，有93個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，1125個行政村，全市總土地面積3.23萬km2，常住人口182.5萬，全市荒漠化土地3178萬畝、沙漠化土地2227萬畝，分別占國土面積的65.5%、45.9%，是全國荒漠化、沙漠化最嚴重的地區(qū)之一。水資源主要來源于石羊河，全市多年平均自產(chǎn)水資源總量14.934億m3(地表水13.918億m3、地下水1.016億m3)，人均約700m3、耕地畝均約220m3，為全省的1/3、全國的1/9，是水資源短缺的地區(qū)之一。

武威市屬典型的西北干旱區(qū)，太陽輻射強、日照充足，晝夜溫差大、降水少、蒸發(fā)強烈、空氣干燥。自南向北大致劃分為3個氣候區(qū)。南部祁連山高寒半干旱半濕潤區(qū)：年降水量300～600mm，年蒸發(fā)量700～1200mm，干旱指數(shù)1～4；中部走廊平原溫涼干旱區(qū)：年降水量150～300mm，年蒸發(fā)量1300～2000mm，干旱指數(shù)4～15；北部溫暖干旱區(qū)：包括民勤全部，古浪北部，武威東北部，年降水量小于150mm，民勤北部沙漠邊緣地帶年降水量不足50mm，年蒸發(fā)量2600mm以上，干旱指數(shù)15～25。武威多年平均風速2.81m/s，土壤屬內陸性沙漠鈣質土，土壤通透性好。

2 武威市灌區(qū)現(xiàn)狀

武威市現(xiàn)有20個灌區(qū)，其中大型灌區(qū)3個，分別是西營、雜木、紅崖山灌區(qū)；中型灌區(qū)11個，分別是黃羊、金塔、張義、古浪河、黃羊川、大靖河、古豐、金強、松山、朱岔、安遠灌區(qū)；純井灌區(qū)6個，分別是清源、永昌、金羊、環(huán)河、昌寧、永黃灌區(qū)。全市經(jīng)多年水利建設改造，灌區(qū)灌排系統(tǒng)設施設備完善，灌溉渠系主要為干、支、斗、農(nóng)四級或支、斗、農(nóng)三級。全市高標準農(nóng)田水利灌溉工程的興建，為武威市現(xiàn)代生態(tài)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、穩(wěn)定和發(fā)展糧食生產(chǎn)奠定了可靠的物質基礎。武威市不同規(guī)模與水源類型灌區(qū)統(tǒng)計情況見表 1。

表1 武威市不同規(guī)模與水源類型灌區(qū)統(tǒng)計

3 武威市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析

3.1 樣點灌區(qū)和典型田塊的選取

根據(jù)《技術指導細則》，結合省市年度系數(shù)測算分析實施方案，綜合考慮灌區(qū)工程設施狀況、管理水平、灌溉水源條件(提水、自流引水)、作物種類和種植結構、地形地貌等因素，本文共選取12個樣點灌區(qū)測算灌溉水有效利用系數(shù)，具體情況見表2。同時，為采用直接量測法測算不同作物畝均凈灌溉用水量，在各個樣點灌區(qū)選擇田間平整、面積適中、邊界清楚、形狀規(guī)則以及土壤類型、種植作物、灌溉制度和灌溉方式具有代表性的田塊作為典型田塊，對典型田塊進出水量進行準確計量。

表2 武威市樣點灌區(qū)數(shù)量分布情況統(tǒng)計

3.2 測算分析方法

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)η市是指全市區(qū)域內年凈灌溉總用水量W市總凈與年毛灌溉總用水量W市總毛的比值，就是在不測定輸配水和灌水過程中的損失，直接測定灌區(qū)渠首(井口)引進的水量和灌入作物計劃濕潤層的水量，即“首尾測算分析法”。在計算大、中、純井樣點灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)和年毛灌溉用水量的基礎上，由點及面計算武威市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。全市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)計算公式為

(1)

式中：η市為全市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)；η市大、η市中、η市井分別為市級區(qū)域大、中、純井灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；W市大、W市中、W市井分別為市級區(qū)域大、中、純井灌區(qū)的年毛灌溉用水量，萬m3。

3.3 武威市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化趨勢分析

3.3.1 農(nóng)田毛、凈灌溉總用水量變化規(guī)律分析

2016—2020年武威市及各類型灌區(qū)年毛灌溉總用水量變化如圖1所示，全市毛灌溉總用水量逐年總體呈現(xiàn)下降趨勢，2017年稍有升高，主要原因是2017年武威市大面積推廣應用膜下滴灌水肥一體化技術，相比自流引水灌區(qū)，純井灌區(qū)由于自身引水量具有較大壓力，更容易實現(xiàn)水肥一體化，導致市純井灌區(qū)農(nóng)田毛總用水量明顯升高；市大型灌區(qū)、市中型灌區(qū)農(nóng)田毛總用水量呈現(xiàn)基本平穩(wěn)趨勢。

2016—2020年武威市及各類型灌區(qū)年凈灌溉總用水量變化如圖2所示，全市凈灌溉總用水量逐年總體呈現(xiàn)下降趨勢，2017年稍有升高，主要原因是由于2017年市純井灌區(qū)大面積應用膜下滴灌水肥一體化技術，同時，典型田塊全部選用直接量測法測算年畝均凈灌溉用水量，導致2017年市純井灌區(qū)農(nóng)田凈總用水量較高；市大型灌區(qū)、市中型灌區(qū)農(nóng)田凈總用水量呈現(xiàn)基本平穩(wěn)趨勢。

綜合分析圖1和圖2，武威市及各類型灌區(qū)年毛、凈總用水量變化與武威市大力實施高效節(jié)水工程關系較大。

圖1 2016—2020年武威市及各類型市級灌區(qū)年毛灌溉總用水量變化

圖2 2016—2020年武威市及各類型市級灌區(qū)年凈灌溉總用水量變化

3.3.2 2016—2020年武威市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化規(guī)律分析

2016—2020年武威市及各類型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化如圖3所示。2016—2020年武威市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)分別為0.613、0.625、0.628、0.633和0.635，逐年總體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，主要原因：一是連續(xù)5年甘肅省水利廳組織對測算技術人員進行測算分析方法培訓，各灌區(qū)技術人員對典型田塊全部選用直接量測法測算年畝均凈灌溉用水量，測算過程規(guī)范合理、測算結果準確且符合實際；二是隨著縣域節(jié)水型農(nóng)業(yè)建設，調整作物種植結構，大面積推廣應用高效節(jié)水灌溉技術，純井灌區(qū)水資源利用率較高；三是農(nóng)民節(jié)水意識增強。

由圖3可以看出，由于市純井灌區(qū)水源均由井口提水并通過管道直接將水輸送到田間，不存在水分無效蒸發(fā)和深層滲漏現(xiàn)象，水資源利用率高，所以市純井灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)相對市大型灌區(qū)、中型灌區(qū)較高。同時，市中型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)逐年呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，市大型灌區(qū)2016—2019年系數(shù)也呈上升趨勢，而2020年系數(shù)稍有降低，分析原因是由于2020年大型灌區(qū)種植面積有所擴增，同時自流引水渠道輸水灌溉，部分采用溝灌和畦灌普通灌溉方式，水分利用率相對較低，存在浪費水現(xiàn)象。

圖3 2016—2020年武威市及各類型市級灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)變化

圖4 2016—2020年武威市節(jié)水灌溉工程面積與農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化

3.3.3 2016—2020年武威市節(jié)水灌溉面積變化規(guī)律分析

2016—2020年武威市節(jié)水灌溉面積及農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化如圖4所示，隨著節(jié)水灌溉面積的增加，武威市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)逐年總體呈現(xiàn)上升趨勢。由此說明，武威市實行最嚴格水資源管理制度、大力開展農(nóng)業(yè)綜合水價改革、廣泛安裝田間智能灌溉控制系統(tǒng)、推廣應用高效節(jié)水灌溉技術、推進現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)等措施，提高了全市節(jié)水灌溉面積和農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。

4 提升農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的主要措施

4.1 大力實施高效節(jié)水灌溉工程

武威市近5年逐年加大高效節(jié)水灌溉工程投資，大力推進農(nóng)田水利建設，改善農(nóng)田水利基礎設施條件，健全農(nóng)業(yè)高效節(jié)水工程運行管理體制機制，是武威市灌溉水有效利用系數(shù)穩(wěn)步增長的首要措施。節(jié)水灌溉工程改造是提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的基礎，由于運行持久性較差，須持續(xù)穩(wěn)定投入農(nóng)業(yè)節(jié)水行動專項投資，對大中型灌區(qū)渠系灌溉輸水配套設施進行更新改造，進而縮短輸水時間和減少滲漏損失。

4.2 推廣普及高效節(jié)水灌溉技術

武威市近5年全面普及膜下滴灌、水肥一體化、低壓管道輸水地面灌溉、壟膜溝灌等高效節(jié)水灌溉技術，是武威市提高灌溉水有效利用系數(shù)的重要保證。同時，通過高效節(jié)水技術指導和示范培訓，各灌區(qū)根據(jù)區(qū)域實際特點，因地制宜，規(guī)?；?、規(guī)范化地選擇適宜的節(jié)水技術，且大力推廣節(jié)水高效品種、地膜覆蓋、耕作保墑等農(nóng)藝節(jié)水技術，積極推廣土壤保水和作物蒸騰調控等生物節(jié)水技術，實現(xiàn)農(nóng)藝節(jié)水技術全覆蓋。

4.3 充分調整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構

武威市近5年來堅持以水調種植結構，合理布局區(qū)域農(nóng)業(yè)結構，圍繞打造沿山、沿川、沿沙三大特色產(chǎn)業(yè)帶，大力推廣低耗水、高效益作物，因地制宜發(fā)展“牛羊雞菜果菌薯藥”八大特色產(chǎn)業(yè)，是武威市提高灌溉水有效利用系數(shù)的重要措施。制定出臺促進土地流轉的優(yōu)惠政策，加快高標準農(nóng)田建設，持續(xù)擴大設施農(nóng)牧業(yè)高效集約型生產(chǎn)規(guī)模，推動特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)規(guī)?；藴驶l(fā)展，提高農(nóng)業(yè)用水效益。

4.4 建立節(jié)水激勵機制、加快水價改革

武威市近5年來通過修訂武威市行業(yè)用水定額，建立覆蓋主要農(nóng)作物的先進用水定額；實施水資源消耗總量和強度雙控行動，建立健全水資源承載能力監(jiān)測預警機制；制定出臺了《武威市節(jié)約用水條例》，強化節(jié)水剛性約束，規(guī)制不合理用水行為；實行取水許可動態(tài)管理，嚴格落實節(jié)水“三同時”制度；制定地下水用水成本高于地表水供水水價制度，促進優(yōu)先使用地表水。健全完善農(nóng)業(yè)用水分類、分檔水價制度，農(nóng)村飲水工程水價考慮農(nóng)民承受能力，按照“補償成本、公平負擔”原則，合理確定成本水價。

4.5 加強灌區(qū)智能化管理、增強節(jié)水意識

武威市近5年來推進水資源管理信息化、智能化進程，構建布局合理、動態(tài)監(jiān)測、科學決策的水利智能應用體系，農(nóng)業(yè)灌溉用水地表水灌區(qū)計量設施配套到斗口及以下，地下水灌區(qū)機井全部安裝智能化計量設施，已安裝的進行升級改造，精準計量取用水，對灌溉水有效利用系數(shù)提高有促進作用。同時，灌區(qū)水管單位積極宣傳推廣節(jié)水技術、提高田間管理水平，普及科學灌溉技術、增強農(nóng)民節(jié)水意識，把節(jié)水作為灌區(qū)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收的重點，提升便民惠民水平，為實施國家節(jié)水行動提供決策依據(jù)和支持。

5 結 語

通過分析武威市近五年來農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化規(guī)律，總結出了以下結論：

武威市不同規(guī)模類型灌區(qū)中，純井(提水)灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)均高于大中型(自流引水)灌區(qū)，且所有類型灌區(qū)系數(shù)在2016—2020年中均逐步提升。 這主要與全市2016—2020年逐步加大高效節(jié)水灌溉工程投資、大力推廣應用高效節(jié)水灌溉技術和農(nóng)藝節(jié)水技術、灌區(qū)智能化計量設施改造安裝、農(nóng)業(yè)水價改革政策以及農(nóng)民節(jié)水意識提高等有關。

探究出武威市農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中存在的問題后，得出影響農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的主要因素是灌區(qū)節(jié)水灌溉工程面積和作物灌溉定額。針對武威市農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉潛力，分別從工程投資、節(jié)水技術、產(chǎn)業(yè)結構、節(jié)水政策機制、灌區(qū)管理層面等提出相應的對策，為今后武威市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算的準確性提供基礎保障。

武威市水資源嚴重缺乏，地表水來水量不穩(wěn)定，部分農(nóng)戶仍然選用大水漫灌，地下水超采現(xiàn)象比較嚴重，針對這些，還需進一步加強節(jié)水灌溉宣傳和培訓，建立節(jié)水灌溉激勵政策，從而全面深入推進實施國家節(jié)水行動。