洪美玲郁昱王訥敏沈建

(1.江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇 南通 226000；2.江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局，江蘇 鹽城 224000)

1 概述

根據(jù)近年來的南通市水資源公報數(shù)據(jù)顯示，農(nóng)業(yè)用水量較大，占總用水量的52%左右，但灌溉效率較低，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。通過研究如皋市不同樣點(diǎn)的灌溉水有效利用系數(shù)，客觀上反映出如皋市的農(nóng)田灌溉現(xiàn)狀、管理水平及節(jié)水成效等，分析影響如皋市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的影響因素，并提出對應(yīng)意見和措施，以期望能促進(jìn)如皋市農(nóng)業(yè)節(jié)水和提高水資源優(yōu)化配置[1]。

1.1 如皋市基本情況

如皋市位于江蘇省東部，N32°00′～32°30′，E120°20′～120°50′。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬季低溫少雨、夏季高溫多雨，全年四季分明，雨熱同季，降水主要集中在5—9月，且6月中旬左右入梅，形成持續(xù)性連綿陰雨。如皋市多年平均降水量為1060mm，年均雨日120d左右，全年65.5%的降水集中在汛期。夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，常年多偏東風(fēng)，多年平均風(fēng)速3.4m·s-1。

如皋市總面積1477km2，其中市區(qū)面積20km2，長江岸線長48km，有通揚(yáng)運(yùn)河、如海運(yùn)河、如泰運(yùn)河、焦港等主要河道，總長度180.8km，耕地總面積81.67千hm2，農(nóng)田人口平均耕地面積0.068hm2。

1.2 如皋市灌區(qū)情況

如皋市現(xiàn)有大型灌區(qū)1個，中型灌區(qū)4個，5大灌區(qū)設(shè)計有效灌溉面積為73193.33hm2，2021年實(shí)際灌溉面積41280hm2，占比約56%。灌溉水源主要為泵站提水及自流引水。2021年，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》，樣點(diǎn)灌區(qū)應(yīng)具備代表性、可行性和穩(wěn)定性等原則，結(jié)合如皋市的灌溉面積分布、灌區(qū)節(jié)水改造等實(shí)際情況，確定選取如海、通揚(yáng)、焦港3個樣點(diǎn)灌區(qū)下的7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)21塊樣田進(jìn)行灌溉用水有效利用系數(shù)測算工作。

表1 2021年如皋市農(nóng)業(yè)灌溉面積統(tǒng)計表

1.3 工程建設(shè)情況

如皋市地處高沙土地區(qū)，土壤滲漏嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展?jié)摿^大，亟需大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉。全市從1998年開始大力發(fā)展以防滲明渠為主要內(nèi)容的節(jié)水工程建設(shè)，同時全面推廣水稻“淺濕灌溉”技術(shù)。2016年以來，國家加大對農(nóng)田水利的投入，如皋市以率先實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化為目標(biāo)，以保障和改善民生為根本出發(fā)點(diǎn)，以突出大中型灌區(qū)節(jié)水配套改造、小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣、新增千億斤糧田項(xiàng)目建設(shè)為載體，以科技水利為支撐，加大建設(shè)力度，規(guī)范項(xiàng)目建設(shè)管理，狠抓工程管護(hù)，全面提升灌、排、蓄能力，農(nóng)村水利得到了跨越式發(fā)展。2019年，如皋市水價改革全面推行以電折水計量技術(shù)，廣大干群節(jié)水、惜水意識更加強(qiáng)烈。近幾年如皋市憑借高效節(jié)水灌溉試點(diǎn)縣、小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣、大中型灌區(qū)節(jié)水改造等重點(diǎn)農(nóng)水項(xiàng)目大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉，到目前為止如皋市已發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積12200hm2，其中，管灌面積10066.67hm2，微灌面積1600hm2，噴灌面積533.33hm2。

2021年如皋市在農(nóng)業(yè)節(jié)水工程投入14736.49萬元，其中高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目投入14304.51萬元，農(nóng)業(yè)水價綜合改革項(xiàng)目投入431.98萬元。完成新建改造泵站73座，新建各級渠道254.16km，其中鋪設(shè)輸配水PVC(PE)管道9.73km，防滲明渠69.87km，混凝土暗渠174.56km。

2 測算方法

如皋市農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)師通過各樣點(diǎn)灌區(qū)的測算結(jié)果推求而來。在具體的測算分析工作中，技術(shù)人員按照測算的技術(shù)要求，開展灌區(qū)用水管理資料、灌區(qū)試驗(yàn)、觀測和調(diào)查統(tǒng)計等基礎(chǔ)資料的收集，查勘灌區(qū)測算樣本點(diǎn)現(xiàn)場，確定灌區(qū)的基本情況、工程現(xiàn)狀、用水狀況、水稻作物灌溉方式等，編制樣點(diǎn)灌區(qū)基本情況表，確定和復(fù)核灌區(qū)實(shí)際灌溉情況、田間凈灌溉用水量等?，F(xiàn)場測試人員根據(jù)“首尾測算分析法”，開展樣點(diǎn)灌區(qū)田間灌溉用水量的實(shí)測工作，采用GPS實(shí)測樣點(diǎn)灌區(qū)地形，標(biāo)明取水口位置、數(shù)量、作物種植布局等信息，核實(shí)各灌區(qū)水源和供水口基本情況，保證了灌區(qū)灌溉供用水量的準(zhǔn)確性。

2.1 凈灌溉用水量測算

凈灌溉用水量是通過技術(shù)人員現(xiàn)場實(shí)測田間的凈灌溉用水量(或有效水量)確定。田間的凈灌溉用水量(或有效水量)測定方法如下所示。

2.1.1 田間凈灌溉用水量[2]

W=R×A

式中，R為灌水深深度，m；A為水田面積，m2。

2.1.2 灌水深度R采用水位變化法測定

R=H-L

式中，H為灌水前木樁上端至水面或泥面的距離，m；L為灌水后木樁上端至水面的距離，m。

2.2 毛灌溉用水量測算

由于樣點(diǎn)灌區(qū)類型不同，其毛灌溉用水量的測算方法也有所差異，主要采用水量—電量法或流量實(shí)測法。

2.2.1 渠首流量測驗(yàn)方法

毛灌溉用水量的計算方法中均要用到實(shí)測流量，2021年21個樣點(diǎn)灌區(qū)渠首流量采用旋槳式流速儀進(jìn)行流量測驗(yàn)，計算方法按GB 50179-2015《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》執(zhí)行。

2.2.2 水量—電量法

各次單位電量提水量的平均值為綜合單位電量的提水量?？偺崴縿t為綜合單位電量提水量與耗電量的乘積。

2.2.3 實(shí)測流量法

每次灌水時施測渠首流量，并記錄泵站開關(guān)機(jī)時間。泵站提水量即為渠首流量與開關(guān)機(jī)時間的乘積。

式中，W為毛灌水總量，m3；Qi為單次灌水渠首流量，m3·s-1；Ti為單次灌水時間，h。

2.3 有效利用系數(shù)測算

按照《江蘇省“十三五”農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析技術(shù)指南》中的要求，2021年如皋市農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)測算采用首尾測算法進(jìn)行測算。計算公式：

式中，ηw為灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)；Wj為灌區(qū)凈灌溉用水總量，m3；Wa為灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3。

3 影響因素

3.1 不同灌溉類型影響

不同灌溉類型客觀上反映如皋市的農(nóng)業(yè)水利建設(shè)水平高低，近年來如皋市將防滲明渠逐步改建成管道暗渠，因此如皋市整體上灌溉系數(shù)有所提高。2021年如皋市灌溉水利用系數(shù)數(shù)據(jù)分析看，蔣北片區(qū)典型樣點(diǎn)采用管道輸水，直接輸送至田頭，利用系數(shù)為樣點(diǎn)中最高；狄莊片區(qū)、長港片區(qū)和磨頭片區(qū)采用主干渠為暗渠管道，支渠為防滲明渠的灌溉方式，利用系數(shù)低于蔣北；桃園片區(qū)、謝埪片區(qū)和長園片區(qū)采用主干渠支渠為防滲明渠的灌溉方式，利用系數(shù)最低。綜上，不同的灌溉類型導(dǎo)致滲漏率的高低不同，因此，加大農(nóng)田水利基礎(chǔ)建設(shè)和投入，逐步改變傳統(tǒng)的灌溉方式，采用管道、微灌、噴灌等先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)能夠有效提高灌溉水利用率。

3.2 灌溉用水量的計量誤差

典型田塊的灌溉情況、觀測測量、數(shù)據(jù)記錄等依靠基層水利站人員，由于水利站缺少具有專業(yè)技術(shù)水平的技術(shù)人員，且觀測人員年齡偏大，學(xué)歷較低、技術(shù)水平達(dá)不到要求，觀測次數(shù)達(dá)不到保證，導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)存在誤差。蔣北地區(qū)的抽水泵采用智能化設(shè)計，節(jié)水效果明顯，并且安裝了電磁流量計，可以直接讀出取水量，一定程度上減小了人工觀測的誤差。

3.3 土壤類型的影響

據(jù)統(tǒng)計，如皋市現(xiàn)有耕地面積81333.33hm2，其中高沙土面積53333.33hm2左右，占耕地面積的65.5%左右，由于高沙土沙化、貧漬，蓄水力差，屬于沙瘦型土壤，在泵站提水輸送至田頭和灌進(jìn)田地中的過程中受土壤滲漏強(qiáng)度大的影響導(dǎo)致水資源損失嚴(yán)重。

3.4 管理水平的影響

如皋市節(jié)水工程建設(shè)、綜合水價改革、節(jié)水技術(shù)推廣等措施，對農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)的提高有一定的成效，但在具體操作時為了能夠達(dá)到預(yù)期的農(nóng)田灌溉水有效利用，需要應(yīng)用科學(xué)的方式進(jìn)行管理，不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)對輸水渠道、管道等的養(yǎng)護(hù)方式、頻次及水平有所差異，導(dǎo)致農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)也有所不同。

4 建議

通過開展如皋市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析工作，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道對節(jié)水意識、節(jié)水管理規(guī)章制度建設(shè)、節(jié)水科技知識普及等方面有所加強(qiáng)和提高，但仍存在一些不足，提出以下建議。

4.1 加強(qiáng)節(jié)水工程建設(shè)

如皋市從1998年開始大力發(fā)展以防滲明渠為主要內(nèi)容的節(jié)水工程建設(shè)，是灌溉有效利用系數(shù)逐年穩(wěn)步提升的重要原因，因此持續(xù)注入水利專項(xiàng)資金以進(jìn)行泵站改造，改造排灌系統(tǒng)，提高渠系的襯砌率和渠系建筑物配套率，減少滲漏損失和輸水時間[3]，才能做到科學(xué)節(jié)水。

4.2 普及高效灌溉技術(shù)

高效的節(jié)水灌溉技術(shù)普及是提高農(nóng)田灌溉水利用率的方法之一[4]，現(xiàn)如皋市的提水灌溉主要以水稻灌溉為主，水稻種植以家庭承包制為多，這就導(dǎo)致灌溉技術(shù)參差不齊，難以統(tǒng)一，如皋市灌溉現(xiàn)狀與節(jié)水灌溉技術(shù)在管理體制與運(yùn)營機(jī)制上存在矛盾，以致高效的灌溉技術(shù)難以大規(guī)模推行。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府可制定鼓勵優(yōu)惠政策，鼓勵個人從農(nóng)村居民戶地中承包土地，用于水稻或其他農(nóng)作物的大規(guī)模種植，如此可推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)。另外，灌區(qū)根據(jù)自身特點(diǎn)，選擇適宜的節(jié)水灌溉方式[5]，有計劃地增加、規(guī)范節(jié)水灌溉工程，逐年提高噴灌、微灌、管灌面積。

4.3 普及現(xiàn)代智能化計水量水設(shè)施

如皋市近年來在大力發(fā)展基礎(chǔ)節(jié)水工程配套建設(shè)的同時，也要在當(dāng)?shù)靥崴谜酒占爸悄芑挠嬎克O(shè)施，進(jìn)行智能化管理，不僅保證了用水的使用成本，也保證用水質(zhì)量的管控，對用水?dāng)?shù)據(jù)的管理更加便捷高效，不僅水量偏差率降低，用水狀況還能及時查看。

4.4 加強(qiáng)節(jié)水宣傳

如皋市在實(shí)際農(nóng)田灌溉中依然存在漫灌等現(xiàn)象，因此需加強(qiáng)節(jié)水宣傳，提高發(fā)展節(jié)水灌溉的必要性、重要性的認(rèn)識，在鄉(xiāng)村普及科學(xué)灌溉技術(shù)，政府進(jìn)行資金支持，落實(shí)獎勵政策，讓農(nóng)民從節(jié)水中得到效益[6]，促進(jìn)如皋市農(nóng)田灌溉節(jié)水高效良性發(fā)展。

4.5 加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)及業(yè)務(wù)培訓(xùn)

普及灌區(qū)群眾節(jié)水科技知識，加強(qiáng)對灌區(qū)農(nóng)技人員的專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)和業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高測算分析技術(shù)能力和理論水平[2]，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的水稻作物灌溉方式，真正做到“節(jié)水灌溉，提高產(chǎn)量”。

5 結(jié)語

通過對不同的灌溉方式、土壤類型、管理水平等方面，分析影響農(nóng)田灌溉有效率的因素，得到以下結(jié)論：土壤滲透強(qiáng)度越大，農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)越?。惠斔喔确绞降姆缆┏潭群娃r(nóng)田灌溉水利用系數(shù)呈負(fù)相關(guān)；管理水平越高，人員培訓(xùn)到位，農(nóng)田灌溉水系數(shù)越高。

2021年如皋市農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)測算工作采用首尾測算分析法，嚴(yán)格按照工作方案實(shí)施。對3大灌區(qū)的樣點(diǎn)選擇進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母淖?，使之能更好地代表以水稻作物為主的如皋市農(nóng)田灌溉的平均水平；在選擇典型田塊時，同時綜合考慮田間平整度、土壤類型、基礎(chǔ)設(shè)施配套水平、灌溉習(xí)慣和灌溉方式等諸多因素，代表性較強(qiáng)；技術(shù)人員加強(qiáng)觀測、測算以及前期調(diào)查工作，并在灌溉前對所有的量水設(shè)施進(jìn)行檢查和復(fù)核，從而減小偶然誤差和人為誤差[7]。

此次農(nóng)田灌溉水測算系數(shù)和往年的系數(shù)呈現(xiàn)逐年緩慢上升的趨勢，主要原因是除了對灌區(qū)選點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整外，如皋市近幾年自身節(jié)水灌溉工程已基本覆蓋全市各個樣點(diǎn)，所以每個灌溉水利用情況也比較平均化和高效化。