2018年北海市农田灌溉水有效利用系数测算

2018年北海市农田灌溉水有效利用系数测算

谢颂磊1李文斌2

谢颂磊1李文斌2

1.北海市灌溉试验中心站广西北海536000；2.广西水利科学研究院广西南宁530023

摘要：2018年北海市农田灌溉水有效利用系数测算采用首尾测算法，选择18个样点灌区80个典型田块，测算得出北海市大中小型灌区的农田灌溉水有效利用系数分别是0.494、0.46、0.544，在此基础上进一步测算出2018年北海市农田灌溉水有效利用系数为0.496。

关键词：北海市；农田灌溉水有效利用系数；首尾测算法

1引言

农田灌溉水有效利用系数不仅是灌溉用水效率的重要评价指标，而且是国家实行最严格水资源管理制度、确立水资源管理“三条红线”控制目标的主要指标之一[1-3]。为提高水资源利用效率，推进节水型社会建设，北海市水利局开展2018年农田灌溉水有效利用系数测算分析工作，对进一步提高北海市农田灌溉水有效利用系数具有指导意义。

2样点灌区及典型田块的选择

2.1样点灌区的选择

根据《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》[4]的要求，综合考虑北海市灌区各种因素，选取了合浦县、海城区、银海区、铁山港区4个县区共18个样点灌区进行农田灌溉水有效利用系数测算。18个样点灌区中，包含2个大型灌区，3个中型灌区，13个小型灌区。

2018年北海市农田灌溉水有效利用系数测算样点灌区的选择，符合《技术指导细则》关于样点灌区的选取要求。样点灌区情况见表1。

表1样点灌区占全市同规模与类型的数量及面积比例表

2.2典型田块的选择

北海市农作物总播种面积为276.11万亩，其中，粮食种植面积118.49万亩，占总播种面积的43%；甘蔗种植面积46.45万亩，占总播种面积的17%；蔬菜种植面积56.64万亩，占总播种面积的21%。水稻、甘蔗、蔬菜作物播种面积比例大于10%，确定为北海市主要作物。2018年，北海市共选择了80个典型田块，所选典型田块与北海市主要种植作物相一致。其中水稻作物典型田块60个、甘蔗作物典型田块9个、蔬菜作物典型田块11个。其中：2个大型灌区选择18个水稻作物田块，甘蔗作物及蔬菜作物各9个，共计36个典型田块。3个中型灌区中，1～5万亩灌区选择12个水稻作物田块，5～15万亩选择6个水稻作物田块，共计18个典型田块。13个小型灌区中，选择24个水稻作物田块，2个蔬菜作物田块，共计26个典型田块。

3样点灌区测算方法

3.1首尾测算法

北海市2018年采用首尾测算法计算各样点灌区农田灌溉水有效利用系数，进而推算全市的农田灌区灌溉水有效利用系数。

首尾测算法是根据灌溉水有效利用系数的定义而提出的，是指直接测量统计灌区从水源引入（取用）的毛灌溉用水总量，通过典型田块测算得到田间实际净灌溉用水总量，田间实际净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值即为农田灌溉水有效利用系数，不必测定灌溉水输、配水过程中的损失，从而求得灌溉水有效利用系数。计算公式如下：

（1）

式中：为灌区灌溉水有效利用系数；为灌区净灌溉用水总量，m3；为灌区毛灌溉用水总量，m3。

3.1.1旱作物灌水量

对于灌后形成一定水深的沟灌旱作物，采用水深观测法测定灌水前后水深的变化。根据典型田块灌溉前后田面水深的变化来确定某次亩均净灌溉用水量，计算公式如下：

（2）

式中：—某次亩均净灌溉用水量，m3；—某次灌水前典型田块田面水深，mm；—某次灌水后典型田块田面水深，mm；η—典型田块沟灌水面面积与典型田块面积比例。

3.1.2水稻灌水量

根据典型田块灌溉前后田面水深的变化来确定某次亩均净灌溉用水量，计算公式如下：

（3）

式中：符号意义同前公式（2）。

3.1.3典型田块年亩均净灌溉用水量

在各次亩均净灌溉用水量的基础上，推算该作物年亩均净灌溉用水量，即：

（4）

式中：为某典型田块某作物年亩均净灌溉用水量，m3/亩；n为典型田块年内灌水次数，次。

3.1.4样点灌区年净灌溉用水总量测算

根据量测得出的某种作物典型田块的年亩均净灌溉用水量，计算某灌区同区域或同种灌溉类型第i种作物的年净灌溉用水量，计算公式如下：

（5）

式中：为样点灌区同片区或同灌溉类型第i种作物的亩均净灌溉用水量，m3/亩；N为同片区或同灌溉类型第i种作物典型田块数量，个；为同片区或同灌溉类型第i种作物第l个典型田块亩均净灌溉用水量，m3/亩。

再根据灌区内不同分区不同作物种类灌溉面积，结合不同作物在不同分区的年亩均净灌溉用水量，计算得出样点灌区年净灌溉用水总量。大、中、小型灌区样点灌区年净灌溉用水总量计算公式如下：

（6）

式中：为样点灌区年净灌溉用水总量，m3；为样点灌区j个片区内第i种作物亩均净灌溉用水量，m3/亩；为样点灌区j个片区内第i种作物灌溉面积，亩；m为样点灌区j个片区内的作物种类，种；n为样点灌区片区数量，个。

3.1.5样点灌区年毛灌溉用水总量测算

样点灌区年毛灌溉用水总量是指样点灌区全年从水源取用的用于农田灌溉的总水量，该水量应通过实测确定，其值等于取水总量中扣除非农田灌溉用水量。计算公式如下：

（7）

式中：为样点灌区年毛灌溉用水总量，m3；为样点灌区第i个水源取水量，m3；n为样点灌区水源数量，个。

3.2样点灌区灌溉水有效利用系数计算

样点灌区灌溉水有效利用系数计算公式如下：

（8）

式中：为样点灌区灌溉水有效利用系数；为样点灌区净灌溉用水量，m3；为样点灌区毛灌溉用水量，m3。

根据公式（8），计算2018年北海市开展农田灌溉水有效利用系数测算的18个样点灌区的农田灌溉水有效利用系数。18个样点灌区灌溉水有效利用系数测算结果见表2。

表218个样点灌区灌溉水有效利用系数测算结果表

4.2018年北海市灌溉水有效利用系数测算

4.1全市不同规模灌溉水有效利用系数

4.1.1全市大型灌区灌溉水有效利用系数平均值计算

依据各大型灌区样点灌区灌溉水有效利用系数与用水量加权平均后得出全市大型灌区灌溉水有效利用系数。计算公式如下：

（9）

式中：大型灌区灌溉水有效利用系数；第i个大型灌区样点灌区灌溉水有效利用系数；第i个大型灌区样点灌区年毛灌溉用水量，万m3；大型灌区样点灌区数量，=2，个。

4.1.2全市中型灌区灌溉水有效利用系数计算

以北海地区1～5万亩、5～15万亩2个中型灌区档次样点灌区灌溉水有效利用系数为基础采用算数平均值法分别计算1～5万亩、5～15万亩灌区样点灌区的灌溉水有效利用系数。计算公式如下：

（10）

式中：为中型灌区灌溉水有效利用系数；为第i个样点灌区的灌溉水有效利用系数；N为中型灌区样点灌区数量，个。

将计算得出的1～5万亩、5～15万亩灌区（所有灌区）年毛灌溉用水量加权平均得出全市中型灌区的灌溉水有效利用系数。计算公式如下：

（11）

式中：为全市中型灌区灌溉水有效利用系数；、分别为1～5万亩、5～15万亩不同规模样点灌区灌溉水有效利用系数；、分别为市级区域内1～5万亩、5～15万亩不同规模灌区年毛灌溉用水量，万m3。

4.1.3全市小型灌区灌溉水有效利用系数计算

以测算分析得出的全市各个小型灌区样点灌区灌溉水有效利用系数为基础，采用算术平均法分别计算全市高效节水、渠灌小型灌区灌溉水有效利用系数。计算公式如下：

（12）

式中：为全市高效节水或渠灌小型灌区灌溉水有效利用系数；为第i个高效节水或渠灌小型灌区样点灌区灌溉水有效利用系数；为全市高效节水或渠灌小型灌区样点灌区数量。

然后，在高效节水、渠灌小型灌区系数平均值基础上，按水量加权平均全市小型灌区系数平均值，计算公式如下。

（13）

式中：、分别为高效节水灌区、渠灌灌区的灌溉水有效利用系数平均值；、分别为高效节水灌区、渠灌灌区的年毛灌溉用水量。北海市大、中、小型灌区灌溉水有效利用系数计算结果见表3。

表3北海市大、中、小型灌区灌溉水有效利用系数计算表

4.1.4北海市毛灌溉用水量确定

由于北海市大部分灌区水源量水设备配套不够完善，不同规模与类型灌区毛灌溉用水量以及当年灌溉用水总量数据无法通过量水设备一一测量得出，主要需通过不同规模与类型灌区的样点灌区亩均灌溉用水量、相应规模与类型灌区有效灌溉面积计算毛灌溉用水量。

在计算北海市不同规模与类型灌区灌溉水有效利用系数时，毛灌溉用水量仅作为计算系数的权重，不同于实灌面积上的毛灌溉用水量，可根据不同规模与类型灌区样点灌区的实灌面积、亩均毛灌溉用水量及北海市不同规模与类型灌区的有效灌溉面积，推算北海市不同规模灌区毛灌溉用水量见表4。

不同规模灌区水量权重计算公式如下：

（15）

式中：为北海市年毛灌溉用水量，m3；为北海市i型灌区年毛灌溉用水量，m3；为北海市i型灌区水量权重。

4.1.5全市农田灌区灌溉水有效利用系数计算

在各个类型与规模灌区农田灌溉水有效利用系数测算和水量权重计算的基础上，计算全市农田灌溉水有效利用系数，计算公式如下：

（16）

式中：为全市农田灌溉水有效利用系数；为分别为全市范围内大、中、小型灌区农田灌溉水有效利用系数；为分别为全市大、中、小型灌区水量权重。

将计算得到的全市大中小型灌区农田灌溉水有效利用系数和相应灌区水量权重代入公式（16），计算得到全市灌区农田灌溉水有效利用系数，见表5。

表5市级农田灌溉水有效利用系数计算表

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