蔡晓东，陈新明,2，李普超(.西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 7200；2.旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西 杨凌 7200；.陕西省咸阳市水利局，陕西 咸阳 72000)

0 引 言

农田灌溉水有效利用系数的研究对于农田灌溉具有重要意义，本文选取了咸阳市内具有代表性的40个样点灌区进行测算，采用典型田块的作物净灌溉定额与典型田块面积加权平均来代替整个片区作物的净灌溉定额，高峰等[1]的农田灌溉水有效利用系数方法研究中，提出了综合测定方法，即用8个步骤来计算出农田灌溉水利用系数，可以省去传统测量方法中工作量大、需要很大人力的缺点，只需测量典型渠段推算整个灌区的农田灌溉水有效利用系数，最后进行渠道修正来得出结果。但是这样会使计算结果有误差，忽略了进入田块的渠道大多为土渠渗漏严重会对结果产生影响。按大型灌区、中型灌区、小型灌区、纯井灌区的类别进行测算，发现灌溉过程中导致农田灌溉水有效利用系数偏低的问题而改进灌溉方法，从而减小灌溉定额，提高灌溉水利用率，节约了灌溉用水，为农田灌溉提供有效的保障。

1 咸阳市农田基本情况

1.1 咸阳市农田灌溉情况概况

我国农业用水存在着资源性 、水质性 、工程性和用水结构性缺水问题, 农业用水供需矛盾突出[2]，因此农业用水效率极为重要。咸阳市位于陕西关中平原腹地，东接省会西安，西邻杨凌国家农业高新技术产业示范区，辖1市2区10县，总面积10 246 km2，全市耕地总面积36.62 万hm2，有效灌溉面积35 万hm2，是陕西省的农业大市，是全国最大的优质苹果生产基地。2016年，全市粮食产量总产187.09 万t，全年水果产量583.37 万t，增长1.1%。蔬菜产量443.07 万t，增长2.0%。其中咸阳市大型灌区3处，有效灌溉面积为19.74 万hm2；中型灌区有26处，有效灌溉面积为3.96 万hm2；小型抽水灌区共1 110处，有效灌溉面积3.26 万hm2；井灌区共有19 320处，有效灌溉面积7.12 万hm2。

1.2 灌区以及典型斗渠的选择

咸阳市40个样点灌区包括自流灌区、提水灌区、土渠、渠道防渗、低压管道、喷灌、微灌不同类型灌溉方式。其中如表1灌区选取了典型斗渠。

表1 典型斗渠的选择以及净灌溉用水量

1.3 典型田块的选择

典型田块需要有清楚地轮廓、面积适中、作物的种类、畦田规格、灌溉方式等的代表性。也需要在进水口和出水口有量水设施。选择典型田块的主要目的是计算田块的每公顷平均净灌溉用水量，其计算方法主要有：

(1)直接测量法：需要观测田块每次灌水的灌前及灌后的土壤含水率。再根据公式：

(1)

式中：γ为土壤容重，g/cm2；θg2、θg1为表示灌前与灌后的土壤质量含水率。

(2)观测分析法：需要测量进入田块的水量、排出田块的水量及典型田块的面积。再根据公式：

(2)

式中：W进、W出为表示进入以及排出田块的水量，m3/hm2；A田为田块面积，hm2。

其中大中型灌区采用了直接测量法，小型以及井灌区由于设备不足的原因采用了观测分析法，再根据水量平衡方程确定净灌溉定额[3]乘以折减系数与计算的每公顷平均净灌溉定额作比较来选用净灌溉定额。

1.4 农田灌溉水有效利用系数计算

农田灌溉水有效利用系数的计算是利用典型田块的代表性，采用双作物系数法将作物蒸发蒸腾量划分为作物蒸腾和土壤蒸发[4]再根据水量平衡方程来确定作物的净灌溉定额。利用公式(3)来计算每种作物的每公顷平均净灌溉定额然后计算出同片区内作物的净灌溉定额。然后利用公式(4)来计算出某种作物整个灌区内的净灌溉定额，最后通过作物的实灌面积来确定整个灌区的净灌溉定额。灌区内所有种植作物的净灌溉用水量的加和即为灌区净灌溉用水量，灌区净灌溉用水量与毛灌溉用水量的比值即为灌区的农田灌溉水有效利用系数(表2)。

(3)

式中：W为年净灌溉用水总量，m3；W田净,1为第1种作物年每公顷平均净灌溉用水量，m3/hm2；A田1为第1个田块的面积，hm2。

(4)

式中：W样净为年净灌溉用水总量，m3；Wij为第i片区第j种作物次每公顷平均净灌溉用水量，m3/(hm2·次)；Aij为第i片区第j种作物亩次灌溉面积，hm2；m为样点灌区片区数量，个。

利用各个灌区的农田灌溉水有效利用系数跟毛灌溉用水量加权平均根据公式(5)计算。

(5)

式中：η为灌区灌溉水有效利用系数；ηi为第i个灌区样点灌区灌溉水有效利用系数；W样毛i为第i个灌区样点灌区年毛灌溉用水量，万m3；n为灌区样点灌区数量，个。

表2 典型田块计算以及灌溉水利用系数

通过计算得出，η大=0.577 7，η中=0.565 0，η小=0.599 0，η井=0.761 3。

2 结果与分析

本文计算咸阳市大型样点灌区的数量和面积均为100%，中型灌区数量占全部中型灌区的34.6%大于15%，面积占42.4%大于20%，小型样点灌区数量占全部小型灌区的3.96%大于2%，面积占2.5%大于1%，纯井灌区各种作物至少选了2个样点，样点灌区的选择具有代表性，均符合水利部发布的《全国农田农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》的要求。如表3。

表3 样点灌区的数量跟面积占比

大、中、小、纯井灌区的净灌溉用水量利用典型田块的净灌溉定额与作物实灌面积来计算，农田灌溉水有效利用系数则用净灌溉用水量与毛灌溉用水量的比值来求得。

表4是大型灌区、中型灌区、小型灌区以及井灌区的农田灌溉水有效利用系数计算表，其中大型灌区和中型灌区由于渠道干支渠部分的损失系数偏小，而小型灌区及井灌区由于输水过程的损失水较小，计算的农田灌溉水有效利用系数偏大。

表4 大、中型灌区农田灌溉水有效利用系数

根据咸阳各县样点灌区分布，可计算出各县行政区域内的农田灌溉水有效利用系数(表5～表7)。

2016年咸阳市农田灌溉水有效利用系数采用首尾测算法，反映用水的总体情况，其中将首尾测算法与动水法进行了比较，首尾法考虑了回归水的利用[5]，其影响与回归水的利用率有关，其中大型灌区农田灌溉水有效利用系数偏高，可能由于典型田块选取不当导致的数据偏高，而中型灌区的数据略小于

表5 小型及井灌区农田灌溉水有效利用系数

表6 各类型灌区农田灌溉水有效利用系数

表7 各县市农田灌溉水有效利用系数及降雨量

大型灌区，由于土壤、地下水及河水中均含有一定数量的可溶盐，为使灌区内盐分平衡或脱盐，就必须通过排水排出一定数量的盐分；冷浸田灌溉也需有一部分回归水，以排除土壤中的有害物质。农田用水粗放及管理不当、自然条件、灌区的类型和规模、灌溉工程状况、灌水技术、用水管理水平等[6]，而小型灌区的农田灌溉水有效利用系数大于大中型灌区，纯井灌区大于小型灌区[7]。在Won-Ho Nam等的研究[8]中，介绍了一种方法来评估输水性能指标的开放灌溉渠道，确定存在问题的渠道，渠道防渗是提高渠系水利用系数最有效、应用最普遍的工程技术措施之一，应加强灌区管理，尽量使用低压管道输水，而我们的计算结果表明，做好渠道的防渗的灌区，农田灌溉水有效利用系数高于没有做节水灌溉工程的灌区。

3 讨 论

(1)2015年陕西省农田灌溉水有效利用系数为0.556，相比较而言2016年农田灌溉水有效利用系数为0.577 0，在田间观测的时候需要测定土壤含水率，在计算每公顷平均净灌溉定额的时候也需要用到，由于技术人员在测量土壤含水率时取完土时没有立刻称量，利用土壤中所含水量与干土重的比值，导致土壤含水率偏小，从而使得农田灌溉水有效利用系数偏小。

(2)水量损失可分解为渠系输水损失和田间灌水损失[9]，也就需要确定渠系农田灌溉水有效利用系数和田间水利用系数来分析水量的损失过程，由于测算过程过于复杂，渠系情况各不相同对测算造成了很大影响从而影响精度，而首尾测算法很好地避开了这一复杂的过程，数据显示：大型灌区、中型灌区、小型灌区、井灌区的农田灌溉水有效利用系数分别为：0.577 7、0.565 0、0.599 0、0.761 3，大、中型灌区输水渠道过长而导致水分损失增加，使农田灌溉水有效利用系数相比较小型及井灌区偏低。

(3)农田灌溉水有效利用系数与当地经济，灌区用水状况、作物规模与种类、地下水埋深、气候条件等有关系[10]，在用典型田块法测定农田灌溉水有效利用系数过程中，结果为：乾县降雨量为537.9 mm，农田灌溉水有效利用系数为0.557 9；武功县为552.6 mm，农田灌溉水有效利用系数为0.579 4；礼泉县为537 mm，农田灌溉水有效利用系数为0.577 2；兴平市为584.7 mm，农田灌溉水有效利用系数为0.579 4；泾阳县为584.7 mm，农田灌溉水有效利用系数为0.582 8；三原县为537.6 mm，农田灌溉水有效利用系数为0.546 9。发现农田灌溉水有效利用系数随着降雨量的增加而增加，由于礼泉县、三原县中小型灌区和井灌区偏多导致县区域的农田灌溉水有效利用系数偏高,可见用区域内包含的灌区不能完全反映区域的灌水水平。

4 结 语

(1)根据与毛灌溉用水量加权平均得出大型灌区、中型灌区、小型灌区及井型灌区的农田灌溉水有效利用系数分别为0.577 7、0.565 0、0.599 0、0.761 3，综合计算得出咸阳市的农田灌溉水有效利用系数为0.577 0。

(2)根据各县所在的灌区农田灌溉水有效利用系数与毛灌溉用水量加权平均得出乾县、武功县、礼泉县、兴平市、泾阳县、三原县的农田灌溉水有效利用系数分别为0.557 9、0.579 4、0.577 2、0.579 4、0.582 8、0.546 9。

[1] 高 峰, 赵竞成, 许建中，等.农田灌溉水有效利用系数测定方法研究[J]. 灌溉排水学报, 2004,23(1):14-20.

[2] 彭世彰,艾丽坤.提高农田灌溉水有效利用系数,保障国家粮食安全与水安全[J].水资源保护,2012,(3):79-82,87.

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[5] 崔远来, 谭 芳, 王建漳. 不同尺度首尾法及动水法测算农田灌溉水有效利用系数对比研究[J]. 灌溉排水学报, 2010,29(1):5-10.

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