灌溉用水有效利用系數(shù)測算與分析

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摘要：全國灌溉用水有效利用系數(shù)測算與分析采用點與面相結(jié)合、調(diào)查統(tǒng)計與觀測分析相結(jié)合、微觀研究與宏觀分析評價相結(jié)合的方法。樣點灌區(qū)采用首尾測算分析方法。在各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）代表不同規(guī)模與類型（大、中、小型灌區(qū)和純井灌區(qū)）的典型樣點灌區(qū)分析的基礎上，采用加權(quán)平均的方法得出不同規(guī)模與類型灌區(qū)和各省及全國灌溉用水有效利用系數(shù)平均值。樣點灌區(qū)具有廣泛的代表性，該成果可以作為灌溉用水效率宏觀評價的依據(jù)。 《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》將資源利用效率顯著提高作為經(jīng)濟社會發(fā)展的主要目標之一，明確要求到“十一五”末全國灌溉用水有效利用系數(shù)提高到0.5（預期性指標）。為了適應我國節(jié)約型社會建設和節(jié)水灌溉發(fā)展的要求，跟蹤灌溉用水效率動態(tài)變化情況，科學評估“十一五”規(guī)劃目標實現(xiàn)程度，為制定“十二五”灌區(qū)改造與節(jié)水灌溉發(fā)展規(guī)劃提供基礎依據(jù)，水利部于2005年底啟動了全國灌溉用水有效利用系數(shù)測算與分析工作。該工作涉及面廣、技術(shù)性強、工作量大。水利部領導高度重視，專門成立了以農(nóng)村水利司牽頭的工作組和由中國灌溉排水發(fā)展中心、中國水利水電科學研究院、武漢大學、中國農(nóng)業(yè)大學、水利部新鄉(xiāng)灌溉研究所等單位專家組成的專家組，分別負責組織協(xié)調(diào)與技術(shù)指導工作。各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設兵團（以下簡稱“新疆兵團”）根據(jù)統(tǒng)一技術(shù)指南要求，由農(nóng)水主管部門負責，以水科院（所）、灌溉試驗中心站、水利技術(shù)中心等單位為技術(shù)支撐單位，開展樣點灌區(qū)灌溉用水效率的測算分析以及?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆兵團資料匯總分析。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國參加本項工作的專家與技術(shù)人員達1 500多人。 灌溉用水有效利用系數(shù)是灌溉工程規(guī)劃設計中一個重要指標，在工程設計規(guī)范中對其分析計算方法有明確規(guī)定，從灌溉用水有效利用系數(shù)獲取的方式方法來看，綜合反映了設計水平年一個灌區(qū)“標準狀態(tài)”渠道系統(tǒng)工程狀況、能力和田間灌溉水平下的灌溉用水效率，但不能很好地反映包括管理在內(nèi)的其他因素的影響。 本文采用灌溉用水有效利用系數(shù)，作為宏觀評價灌溉用水效率的指標，其測算分析采用首尾測算分析法，直接量測統(tǒng)計灌區(qū)從水源引入（取用）的毛灌溉用水總量，并通過測算分析得到同期的田間實際凈灌溉用水總量，凈灌溉用水總量與毛灌溉用水總量的比值即為灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)。該指標表征了灌溉用水效率實際狀況與水平，綜合反映工程狀況、灌溉技術(shù)、管理水平等因素的影響。 一、技術(shù)路線與方法 1.技術(shù)路線 全國灌溉用水有效利用系數(shù)測算與分析采用點與面相結(jié)合、調(diào)查統(tǒng)計與觀測分析相結(jié)合、微觀研究與宏觀分析評價相結(jié)合的方法進行測算分析。各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）在對灌區(qū)與灌溉狀況綜合調(diào)研與分析的基礎上，選擇代表不同規(guī)模與類型（大、中、小型灌區(qū)和純井灌區(qū)）的典型灌區(qū)作為樣點灌區(qū)，構(gòu)建本?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析網(wǎng)絡；搜集整理樣點灌區(qū)相關灌溉用水管理、氣象、灌溉試驗資料，并開展必要的田間觀測，通過綜合分析，得出樣點灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)；以樣點灌區(qū)測算分析結(jié)果為基礎，利用加權(quán)平均得到不同規(guī)模與類型灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)平均值，進而利用不同規(guī)模灌區(qū)灌溉用水量加權(quán)平均計算各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）平均值；在各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）測算分析結(jié)果的基礎上，根據(jù)灌溉用水量加權(quán)平均推算全國的灌溉用水有效利用系數(shù)。 2.測算分析方法 樣點灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)測算采用首尾測算分析法。灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)即為某時段（1年）灌區(qū)田間凈灌溉用水總量與從灌溉系統(tǒng)取用的毛灌溉用水總量的比值。計算公式如下： 式中為灌區(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）。 計算分析時段以測算分析年的日歷年為準，即每年1月1日至12月31日；對于跨年度的作物則應分段計算（以下同），合理確定測算分析年該作物凈灌溉用水量。 年毛灌溉用水總量Wa是指灌區(qū)全年從水源地等灌溉系統(tǒng)取用的用于農(nóng)田灌溉的總水量，其值等于取水總量中扣除由于工程保護、防洪除險等需要的渠道（管路）棄水量、向灌區(qū)外的退水量以及非農(nóng)業(yè)灌溉水量等。年毛灌溉用水總量應根據(jù)灌區(qū)從水源地等灌溉系統(tǒng)實際取水測量值統(tǒng)計分析取得。在一些利用塘堰壩或其他水源與灌溉水源聯(lián)合灌溉供水的灌區(qū)，塘堰壩蓄水和其他水源用于灌溉的供水量等根據(jù)實際情況采取合理方法進行分析后計入灌區(qū)毛灌溉用水總量中。 凈灌溉用水量分析計算針對旱作充分灌溉、旱作非充分灌溉、水稻常規(guī)灌溉和水稻節(jié)水灌溉等幾種主要灌溉方式分別采取典型觀測與相應計算分析方法等合理確定不同作物的凈灌溉定額，根據(jù)不同作物灌溉面積進而得到凈灌溉用水量。如果灌區(qū)范圍較大，不同區(qū)域之間氣候氣象條件、灌溉用水情況等差異明顯，則在灌區(qū)內(nèi)分區(qū)域進行典型分析測算，再以分區(qū)結(jié)果為依據(jù)匯總分析整個灌區(qū)凈灌溉用水量。對于非充分灌溉、有洗鹽要求和作物套種等情況分別采取相應方法進行分析計算。 對于井渠結(jié)合的灌區(qū)，如果井灌區(qū)和渠灌區(qū)交錯重疊，無法明確區(qū)分，則將灌溉系統(tǒng)作為一個整體進行考慮，分別統(tǒng)計井灌提水量和渠灌引水量，以兩者之和作為灌區(qū)總的灌溉用水量。有些渠灌區(qū)中雖包含有井灌面積，但兩者相對獨立，這種情況下井灌和渠灌作為兩種類型分別單獨計算。 各省（自治區(qū)、直轄市）和新疆兵團區(qū)域內(nèi)大、中、小型灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)平均值，根據(jù)大、中、小型灌區(qū)典型代表樣點灌區(qū)測算結(jié)果為基礎分析計算得到。對于井灌區(qū)，根據(jù)土渠輸水、渠道防滲、低壓管道輸水、噴灌、微灌等5類方式分別選擇代表樣點，利用各類樣點測算分析結(jié)果分別計算井灌土渠輸水、渠道防滲、低壓管道輸水、噴灌、微灌情況下的灌溉用水有效利用系數(shù)，然后利用灌溉用水量加權(quán)平均得到井灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)平均值。 各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆兵團的灌溉用水有效利用系數(shù)根據(jù)該省大、中、小型灌區(qū)和純井灌區(qū)的灌溉用水量加權(quán)平均得出。全國的灌溉用水有效利用系數(shù)根據(jù)各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆兵團的灌溉用水量加權(quán)平均得出。 二、主要成果 根據(jù)各省（自治區(qū)、直轄市）和新疆兵團實際情況，考慮水源條件與類型、工程狀況、管理水平等因素，確定了代表本?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆兵團的大、中、小型灌區(qū)和純井灌區(qū)代表性樣點，構(gòu)成了全國測算分析網(wǎng)絡。在2006年確定樣點的基礎上，為了更加符合實際情況，2007年對樣點進行了適當補充完善，同時，兼顧樣點灌區(qū)的動態(tài)代表性。 1.全國及不同規(guī)模灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù) 根據(jù)各省不同規(guī)模灌區(qū)灌溉用水量和灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析值，利用水量加權(quán)平均得到全國灌溉用水有效利用系數(shù)平均值，2007年為0.475，全國大、中、小型和井灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)平均值分別為0.430、0.433、0.471和0.683，2007年與2006年分析結(jié)果比較見表1。 從表1可以看出，灌區(qū)規(guī)模大，由于輸水距離長，灌溉配水與用水環(huán)節(jié)多，水量損失相應較大，則灌溉用水有效利用系數(shù)相對較小。與2006年相比，全國灌溉用水有效利用系數(shù)提高了約2.6%，其中，由于大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造持續(xù)穩(wěn)定投入，節(jié)水效益逐步發(fā)揮，其灌溉用水有效利用系數(shù)增幅最大，為3.4%。近年，井灌區(qū)沒有穩(wěn)定投入渠道，且多數(shù)由農(nóng)民自建自管，工程條件基本沒有改善，甚至個別地區(qū)還有退化趨勢，使其灌溉用水有效利用系數(shù)徘徊在0.68左右。 2.各省灌溉用水有效利用系數(shù)分布 根據(jù)全國31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆兵團灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析結(jié)果，2007年灌溉用水有效利用系數(shù)均值均在0.35以上，其中，超過0.55的有5個、占15.6％，0.45～0.55的省份有15個、占46.9％，0.35～0.45的省份有12個、占37.5％。從省際差異來看，小型灌區(qū)面積、井灌區(qū)面積、節(jié)水灌溉工程面積占灌溉面積比例較大的省份，灌溉用水有效利用系數(shù)較高，反之，則較低。 隨著工程條件的改善與管理水平的提高，各省灌溉用水效率均有不同程度提高。與2006年相比，超過0.55的省份比2006年增加了1個，0.45～0.55之間的省份比2006年增加了2個，0.45以下的省份減少了3個。 3.不同分區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù) 根據(jù)全國不同地理位置與水資源條件，對全國華北地區(qū)、西北地區(qū)、東北地區(qū)、中部地區(qū)、東南沿海地區(qū)和西南地區(qū)等6個不同區(qū)域進行了分析，不同分區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)見表3。 由于全國各地地理位置、氣候、土壤、工程條件、管理水平等差異較大，灌溉用水有效利用系數(shù)也有明顯差異。從表3可以看出，華北地區(qū)是缺水較為嚴重的地區(qū)之一，工程設施條件相對較好，井灌區(qū)面積、節(jié)水灌溉面積占灌溉面積比例大，灌溉用水有效利用系數(shù)最高，東北地區(qū)次之；西南地區(qū)水資源相對豐富，工程設施相對薄弱，灌溉用水有效利用系數(shù)最低。 三、主要結(jié)論 總結(jié)兩年來的灌溉用水有效利用系數(shù)測算與分析工作，可以得出以下主要結(jié)論： ① 首尾測算分析法科學合理、簡單易行，取得成果可以作為灌溉用水效率宏觀評價的依據(jù)。樣點灌區(qū)具有廣泛的代表性，專家與技術(shù)人員對于樣點灌區(qū)的數(shù)據(jù)進行了認真分析，反復校核，由于采用統(tǒng)一的技術(shù)方法，各省的測算分析結(jié)果具有共同的基準，本次測算分析得出的各省與全國灌溉用水有效利用系數(shù)具有較好的基礎。另外，全國灌溉用水有效利用系數(shù)平均值有各省數(shù)據(jù)和不同規(guī)模樣點灌區(qū)數(shù)據(jù)的支撐，其與各省灌溉用水有效利用系數(shù)和不同規(guī)模灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)相協(xié)調(diào)。 ② 工程狀況與管理水平對于灌溉用水有效利用系數(shù)影響突出。根據(jù)樣點灌區(qū)測算結(jié)果，在大型灌區(qū)中，進行節(jié)水改造的大型灌區(qū)其灌溉用水有效利用系數(shù)明顯高于沒有改造的灌區(qū)，尤其是通過節(jié)水改造，可以有力地促進水價改革與管理水平的提高，從而顯著提高灌溉用水有效利用系數(shù)。由于一些中、小型灌區(qū)工程老化破舊，喪失了原有功能，管理更加落后，有些還處于管理缺位的狀態(tài)，其灌溉用水有效利用系數(shù)甚至低于大型灌區(qū)，尤其是在西南地區(qū)更為突出。今后應加大灌區(qū)節(jié)水改造力度，改善輸水工程與田間工程，提高管理水平與管理能力，顯著提高灌溉用水效率。 ③ 現(xiàn)狀灌溉用水有效利用系數(shù)與節(jié)水灌溉要求相比還有較大差距。2007年全國大、中、小型、純井灌區(qū)的平均灌溉用水有效利用系數(shù)分別為0.430、0.433、0.471和0.683。而從工程建設角度，《節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50363－2006）中規(guī)定，達到節(jié)水灌溉工程標準時則大、中、小型和純井灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)應該分別達到0.50、0.60、0.70和0.80，由此可以看出，現(xiàn)狀灌溉用水有效利用系數(shù)與達到節(jié)水灌溉的能力要求還有較大差距。 四、存在問題及下一步打算 灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析工作取得了一些成果，但也存在一些問題，如技術(shù)支撐力量有待加強；基于樣點灌區(qū)的測算分析網(wǎng)絡需要完善；典型觀測工作相對薄弱；數(shù)據(jù)整理分析工作有待進一步規(guī)范等。這些問題的存在，不同程度影響了測算分析工作的順利開展和成果質(zhì)量。為了更好地開展灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析工作，不斷提高成果質(zhì)量，為政府宏觀決策提供可靠的基礎依據(jù)，今后將進一步做好以下工作： ① 強化測算分析的技術(shù)支撐力量。宣傳灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析工作的重要意義，爭取各級水行政主管領導的重視和支持，保障工作經(jīng)費，建立并穩(wěn)定技術(shù)支撐隊伍。 ② 完善各省及全國測算分析網(wǎng)絡，跟蹤分析灌溉用水有效利用系數(shù)動態(tài)變化。根據(jù)實際要求，既要保證樣點的穩(wěn)定性，又要兼顧樣點的動態(tài)代表性，構(gòu)建好全國和各省灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析網(wǎng)絡，建立有效工作機制，跟蹤分析“十一五”期間各省和全國灌溉用水效率變化。 ③ 開發(fā)完成省級測算分析計算軟件和全國灌溉用水有效利用系數(shù)信息管理系統(tǒng)。進一步統(tǒng)一規(guī)范測算分析技術(shù)方法，完善數(shù)據(jù)整理分析工作程序，充分利用計算機與信息技術(shù)，不斷提高技術(shù)工作效率與成果準確性。 ④ 完善量水設施，加強典型觀測。根據(jù)灌區(qū)實際情況，確定好典型觀測區(qū)與觀測任務，結(jié)合工程改造等完善灌區(qū)量水設施和必要的觀測試驗設備，加強基礎數(shù)據(jù)的觀測與積累，為測算分析提供基礎支持。 ⑤ 進一步加強灌溉用水有效利用系數(shù)測算分析與節(jié)水潛力研究，為灌溉工程節(jié)水改造宏觀決策提供基礎支撐。除了面上測算分析外，結(jié)合樣點灌區(qū)開展深入研究，分析工程改造（骨干工程、田間工程）、管理措施等不同措施對灌溉用水效率提高的貢獻度；評價灌區(qū)不同環(huán)節(jié)節(jié)水改造投入對灌溉用水效率的影響；基于技術(shù)經(jīng)濟和生態(tài)效應的灌溉用水效率閾值；研究不同類型地區(qū)適宜的節(jié)水模式和節(jié)水方案、節(jié)水措施的優(yōu)化和調(diào)控方法等，分析評估我國不同類型地區(qū)灌溉節(jié)水潛力和節(jié)水閾值等。