李 佳

(绥中县水利事务服务中心，辽宁 绥中 125200)

1 灌区概况

王石灌区位于葫芦岛市绥中县境内，是多水源联合开发、统一调度管理的灌区，灌区内总耕地40.2万亩，实际灌溉1.4万hm2。该灌区属于北温带季风区大陆性气候，年均降雨量619.5mm，降雨量年内分配很不均匀，7月份最多，12月份最小，汛期(6-9月)降水量约占全年的82%。径流的河流大部分由天然降雨形成，小流域多为季节性河流，年际及年内径流量变化较大，流域面积超过100km2的河流5条，从西至东依次为石河、狗河、猫眼河、王宝河、六股河，多年平均总径流量4.6亿m3。水源工程现有龙屯、大风口两座大(2)型水库，拦河引水工程有前朱、选将、程家、新开河、古塔、长江、大官、狼洞子、六股河共9处。渠系工程现有总干渠2条长53.9km，建筑物254座，已衬砌长度7.9km；干渠17条长113.94km，建筑物422座，已衬砌长度16.88km；支渠57条长114.5km，建筑物1142座。灌区充分利用回归水量、径流量、过境水量，初步形成能够体积开发综合利用，跨流域调水的供水网络。

王石灌区建成于1978年底，受当时社会因素和资金不足的影响，工程设计标准较低，尾工大。后经维修改造，大部分渠道能正常供水，但由于投入的资金有限，无法彻底解决建筑物老化失修和渠道渗漏等一系列问题，输水损失严重。渠系工程不配套，使得大部分土地无法灌溉，并引起严重的水资源浪费。因此，为充分发挥灌区的灌溉能力，节约水资源必须对灌区进行续建配套与节水改造。2019～2020年继续改造王石灌区部分设施，维修改建内容主要有：

1)渠道防渗衬砌，渠段干渠防渗衬砌总长度12387m，其中矩形防渗渠道2714m，包括新建2065m和重建649m；梯形防渗渠道9673m，包括新建8194m、重建1069m和维修加高410m，暗渠1406m，包括新建353m和维修改造1053m。

2)渠道建筑物维修改造，干渠渠道建筑物维修改造共69座，其中：农桥19座，包括重建9座和维修10座；渡槽14座，包括重建3座和维修改造12座；水闸21座，包括重建8座和维修改造13座；山洪排水山涵15座，包括重建2座、续建4座和维修改造9座。

文章通过测定灌区续建配套节水改造前、后的灌溉水利用系数，评价分析灌区改造工程实施效果，并总结出近几年王石灌区节水改造的经验及其实施效果，可为其它灌区节水改造方案的科学设计提供一定指导。

2 试验方案

2.1 试验方法

目前，测试灌溉水有效利用系数比较常用的方法有经验公式法、渗透仪法、双环入渗法、动水法、静水法等[1-5]。其中，经验公式法大多应用于缺乏实测资料或规划设计阶段的渠道渗漏损失估算；渗透仪一般适用于土壤渗漏损失估算；双环入渗法测试时需要将不同直径、同一轴心的两个钢质圆环压入土质渠床20cm深，测试过程较为复杂，主要适用于土质渠床渗漏损失的测定；动水法不会对正常灌溉用水造成影响，操作简单，可适用于渗漏损失较大或渠道较长的土质渠道；静水法主要适用于净水渠段的渗漏损失测试[6]。考虑到王石灌区灌溉水利用系数整体偏低，渠系渗漏较为严重的实际情况，表层土质以轻壤土为主，土质疏松，故选用动水法测定渠道防渗效果[7]。

结合相关要求，采用动水法测定灌溉水有效利用系数时必须考虑渠道断面流量大小，合理确定典型渠道长度，渠道流量Q<1m3/s、1≤Q<10m3/s、10≤Q<30m3/s时，所测试的渠道长度3000>L≥1000m、5000>L≥3000m、L≥5000m[8-10]。

2.2 方案设计

选择改造前(2019年)和改造后(2021年)的春浇供水期(3-4月)作为测试时间，即灌区改造前、后每年的3月1-10日测试，测算龙屯总干渠和7支渠、11支渠、17支渠等典型渠系的灌溉水有效利用系数。由于龙屯总干渠的分水闸和节制闸都是梯形断面的平板闸门，水流条件优越且工程完整率高，所以干渠选用“流速仪校核、建筑物量水”的方式来测算。支渠灌溉水有效通过计算干开口闸门处和支开口各闸门处流量确定。采用流速仪测定各支渠输水利用系数，对长度足够且梯形规则断面的渠道，利用流量仪测定初始和终点断面流速，结合两个断面的流量数据确定相应的输水系数。

3 效益评价

3.1 灌溉水有效利用系数

1)节水改造前。王石灌区续建配套节水改造前、后的灌溉水有效利用系数如图1。

(a)改造前 (b)改造后

由图1(a)可知，节水改造前，龙屯总干渠灌溉水有效利用系数在0.505～0.643之间波动变化，整体平均值0.564，处于较低水平；7支渠、11支渠、17支渠的灌溉水有效利用系数在0.455～0.507、0.402～0.552、0.388～0.522之间波动变化，整体平均值依次为0.483、0.476、0.489，相较于干渠处于更低水平。支渠低于干渠的灌溉水有效利用系数，这可能与防渗等级有关，在前期渠道防渗改造工程中干渠、支渠的混凝土防渗等级为P10和P8。龙屯总干渠的灌溉水有效利用系数总体表现出不断上升趋势，灌溉水有效利用系数随输水时间的延长而增大，支渠灌溉水有效利用系数未表现出明显规律性，总体呈动态变化特征。究其原因是干渠长期处于输水状态，随着输水时间的延长渗漏损失量不断减小，土质渠床渗漏饱和后不再渗漏，所以干渠灌溉水有效利用系数呈上升趋势，而支渠只有在分配水资源时才会供水，并非时刻处于输水状态，所以渠道渗漏呈现出波动变化的特征[11]。

由图1(b)可知，灌区节水改造后的灌溉水有效利用系数明显提升，龙屯总干渠灌溉水有效利用系数在0.700～0.800之间波动变化，整体平均值0.777，处于较高水平；7支渠、11支渠、17支渠的灌溉水有效利用系数在0.621～0.722、0.591～0.672、0.525～0.650之间波动变化，整体平均值依次为0.660、0.624、0.610，整体处于更高水平。因此，续建配套节水改造工程的实施不仅明显提高了灌溉水有效利用系数，而且使灌溉系统更加稳定，通过增加量水设施实现了渠道水量的精准控制，为维持渠系供水稳定提供了可靠保障。

3.2 防渗效益

王石灌区续建配套节水改造前、后的渠系防渗效果如图2所示。

图2 灌区改造前后灌溉水有效利用系数

由图2可知，灌区节水改造后7支渠灌溉水利用系数从0.483增大到0.660，增长率达到36.5%，11支渠灌溉水利用系数从0.476增大到0.624，增长率达到31.1%，17支渠灌溉水利用系数从0.476增大到0.610，增长率达到24.7%，龙屯总干渠灌溉水利用系数从0.564增大到0.777，增长率达到37.7%；因此，续建配套节水改造工程的实施明显提高了王石灌区灌溉水利用系数，平均增长率达到32.5%。

3.3 经济效益

截至2021年，王石灌区节水改造工程实施后，可以新发展经济田灌溉586.67hm2，发展水田灌溉346.67hm2，每年可获净效益442.57万元，主要由作物种植结构调整净效益和节水效益两部分组成，其中作物种植结构调整和改善中低产田效益428.2万元；节水改造措施实施后，由于采取渠道防渗，提高渠系水利用系数，年节水量287.33万m3，按现行水费价格0.05元/m3，年节省水费支出14.37万元，减少60%以上灌溉成本。

此外，通过王石灌区节水改造工程封闭了1085眼水井和620眼机井，大大降低了灌区灌溉对地下水的依赖，经现场检测地下水位抬升了3～4m，有效防止了灌区耕地土壤盐碱化，具有显著的生态效益[12-13]。

4 结 论

王石灌区是葫芦岛市绥中县境内的一个大型灌区，灌区内多年平均过境水量3.216亿m3，径流量1.384亿m3，总径流量为4.6亿m3，规划灌溉面积2.08万hm2。然而，由于部分区段缺少量水设施使得渠道灌溉管理受到严重影响。现场试验表明，多年来的节水改造大幅度提升了干支渠灌溉水有效利用率，干渠达到0.75以上，支渠达到0.60以上，龙屯总干渠增长率37.7%，节水改造工程的防渗、经济和生态效益显著。

本研究仅利用1年的数据评价灌区节水改造效果，为保证评价结果和测量数据科学准确性，尽可能降低偶然测量误差，未来仍需利用多年观测数据做进一步研究分析。