全国现状农业灌溉水利用率测算分析

全国现状农业灌溉水利用率测算分析

技术方案*

1灌溉水利用率定义

灌溉水利用率是指某一时期灌入田间可被作物利用的水量与水源地灌溉取

表示。它反映全灌区渠系输水和田间用水状况，是衡量水总量的比值（％），用η

w

从水源取水到田间作物吸收利用过程中灌溉水利用程度的一个重要指标，能综合反映灌区灌溉工程状况、用水管理水平、灌溉技术水平。

2 技术路线

本次组织开展的全国现状灌溉水利用率测算工作，主要是通过选择不同规模、不同类型、不同工程状况和管理水平的典型代表灌区作为典型样点灌区，并依据典型样点灌区已有的灌溉用水管理资料、灌溉试验与观测资料和灌溉实践经验等，必要时补充典型观测，通过调查观测、计算分析，得出典型灌区现状灌溉水利用率。在典型灌区灌溉水利用率测算的基础上，采用点与面相结合，调查统计与观测分析相结合，微观研究与宏观分析评价相结合的方法，按不同分类灌区灌溉用水量进行加权平均，推算各省及全国的现况灌溉水利用率。具体技术路线如图1－1所示。

*说明：本技术方案仅限于此次测算应用，未来制度化的长期测算方法还要在此方案基础上进行修改。

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图1－1 全国现状农业灌溉水利用率测算技术路线

第一，各省对本省灌区情况进行整体调查分析，统计分析大、中、小型灌区和纯井灌区的灌溉状况。根据本省灌区实际情况，确定代表不同规模、不同水源类型、不同工程状况与管理水平的典型样点灌区；

第二，利用本技术方案中推荐的方法进行典型样点灌区的现状灌溉水利用率测算分析，得出各典型样点灌区现状灌溉水利用率测算值。根据灌溉水利用率影响因素和大、中、小型灌区、纯井灌区状况分析，以典型样点灌区测算值为基础，推算全省大、中、小、纯井灌区的灌溉水利用率平均值；

第三，根据本省大、中、小型灌区、纯井灌区等不同类型灌区的毛灌溉用水量和平均灌溉水利用率，按水量加权平均得到本省灌溉水利用率的现状平均值；

第四，根据各省（区、市）现状水平年灌溉用水总量和现状灌溉水利用率平均值，加权平均得出全国现状灌溉水利用率的平均值。

3 灌溉水利用率测算要求

3.1 测算方法要求

为了规范统一测算方法，便于分析汇总，点面结合，准确推算灌溉水利用率，要求各省灌溉水利用率的测算统一采用首尾测算分析法进行（方法见后）。有条件的省份或灌区，也可以同时采用其他方法进行核算，作为对比或深入分析的依据。

3.2 现状水平年与灌溉用水代表年

现状水平年为2005年，以该年的工程设施状况与管理水平为现状条件。

灌溉水利用率除了与灌溉规模、工程状况、管理水平等因素有关外，还受灌溉供水量和输水流量（降水及气象条件）的影响，为了代表灌区的平均灌溉用水条件，以年降水量等于或接近多年平均降水量的年份进行测算，得到的灌溉水利用率具有较好的代表性。

本次典型样点灌区测算，主要以2005年为灌溉用水代表年，如果2005年的降水与气象条件不代表一般情况，可选择相近的其它年份，具体要求如下：（1）2005年降水量等于多年平均降水量*（1±10％），可视为灌溉用水状况代表平均水平。

（2）对于干旱地区和灌溉用水有定额严格控制的地区，灌溉受水源来水影响较大，2005年水源来水量等于多年平均来水量*（1±10％），可视为灌溉用水状况代表平均水平。

（3）若2005年不符合上述条件（1）或（2）时，如果2005年前的其它年份灌溉用水情况代表平均状况，且有较为详细的观测资料和统计资料，而该年份的工程设施与管理状况同2005年差异不大，可以选择该年份为灌溉用水代表年进行分析。

如果灌区资料允许，也可以进行多年灌溉水利用率测算，分析历年来灌区灌溉水利用率变化趋势。

3.3 典型代表样点灌区的选择

为了能够使典型样点灌区具有代表性，并以其测算成果为基础由点到面分析估算不同规模、不同类型、不同工程状况与管理水平灌区的灌溉水利用率，进而推算全省乃至全国的现状灌溉水利用率值，典型样点灌区的选择应符合以下基本要求：

（1）选择的样点灌区应代表大型（30万亩以上）、中型（1－30万亩）、小型（1万亩以下）、纯井灌区四种不同灌溉规模的灌区。同时还应考虑灌区工程设施状况与管理水平现状、灌溉水源条件（提水、自流引水）、作物种植结构、地形地貌等因素，样点灌区选择统计表见表1。不同灌溉规模样点灌区选择的类型与个数以能够代表本省不同灌溉规模灌区灌溉用水的平均状况为原则。有条件的省份可以将不同灌溉规模的灌区的工程状况按“好、中、差”分类，按分类选取不同代表性样点灌区，适当增加样点数量，分类测算。工程状况和管理水平“好、中、差”分类标准由各省根据本省灌区实际情况确定。

不同规模灌区选择样点灌区个数的要求如下：

大型灌区：样点灌区个数不应少于大型灌区总数的10％，同时满足，提水、自流引水每个类型至少选取1个代表该类型工程设施与管理水平平均状况的样点，样点灌区现状有效灌溉面积不少于本省大型灌区有效灌溉面积的20％。

中型灌区：样点灌区个数不应少于中型灌区总数的4％，同时满足，提水、自流引水每个类型至少选取1个代表该类型工程设施与管理水平平均状况的样点，样点灌区现状有效灌溉面积不少于本省中型灌区有效灌溉面积的20％。

小型灌区：样点灌区个数应选择小型灌区（小型水利工程控制的灌溉区域）总数的0.5％左右，同时满足，提水、自流引水每个类型至少3个样点灌区。

纯井灌区：样点灌区（测算单元）个数参照小型灌区要求自行确定。纯井灌区以单井控制面积作为一个测算单元，有的省份纯井灌区范围大，井数多，可以选择代表不同类型（土渠、渠道防渗、低压管道、喷灌、微灌）的平均水平的适宜数量的样点灌区测算（如万分之一等），但至少每个类型应选择3个样点。

各省根据以上基本要求，结合本省灌区实际情况，具体确定测算样点灌区类型与数量，以能够据此分析各种不同类型灌区平均水平为原则。

（2）选择的典型样点灌区应具有一定的观测资料、灌溉试验资料、灌溉用水管理资料等，并具备相应的技术力量。

4 灌溉水利用率测算方法

传统灌溉水利用率的测算通常是通过实测获得不同级别典型渠道的渠道水利用率，加权平均得到灌区干、支、斗、农各级渠道的渠系水利用率；测量典型田块的田间水利用率，采用系数连乘的方法得出灌溉水利用率。传统测算方法主要存在以下困难和问题：(1) 测定工作量大；（2）测试条件要求严格，实际测量中难以满足；（3）对测试手段和技术人员需求大；（4）典型测量获得的灌溉水利用率的代表性差。

为了避免传统测算方法存在的上述困难与问题，同时又满足提高测算灌溉水利用率精度的要求，在总结以往研究成果与经验的基础上，本次测算灌溉水利用率统一采用以下方法。

4.1首尾测算分析法

首尾测算分析法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

分析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灌溉水利用率（％），计算公式如下：

%100)(?=W W a j w η

（1） 式中， ηw －灌溉水利用率，％；

W j

－净灌溉用水总量，m 3； W a

－毛灌溉用水总量，m 3； 为了能够反映灌区灌溉水利用状况的整体情况，要求以年作为计算时段。 通过统计灌区2005年灌溉用水总量、各种作物的实灌面积，根据计算分析、典型调查与观测确定实际净灌溉定额，以作物净灌溉定额近似替代亩均净灌溉用水量,即可用下式计算灌区该年度的灌溉水利用率ηw : %W A M .a N i i i w 10066701???=∑=η （2）

式中：M i

－灌区第i 种作物净灌溉用水量，mm ； A i

－灌区第i 种作物实灌面积，亩； N －灌区作物种类总数；

W a

－灌区全年毛灌溉用水总量，m 3。 需要注意的是，计算时段以2005年日历年为准，有的作物不是全生育期；0.667为单位换算系数，若亩均净灌溉用水量用m 3/亩，则不需要单位换算，以下相同。

4.1.1 毛灌溉用水总量确定

（1）一般情况

灌溉用水总量W a 是指灌区全年用于农田灌溉的从水源地引入（取用）的总水

量，其等于从水源地取水总量扣除由于工程保护、防洪除险等需要的渠道（管路）弃水量。

当农田灌溉输水与城市、工业或农村生活供水使用同一渠道或管路时，还应扣除相应的城市、工业或农村生活供水量。

年毛灌溉用水总量是根据灌区从水源地实际取水测量值统计取得，而非其它如计收水费等目的收费计量水量数值。

（2）灌区内结合塘堰坝或其它供水水源灌溉情况

在一些灌区中存在有大量的塘堰坝，这些塘堰坝与骨干灌溉水源联合对灌区进行灌溉供水。塘堰坝的蓄水一部分来自拦蓄当地降雨产生的地表径流，同时可能还有一部分来自渠道的补水。因此在统计灌区毛灌溉用水总量时，应考虑将塘堰坝拦蓄降雨径流增加的供水量或其它水源灌溉供水量加进来。塘堰坝或其它供水水源灌溉供水量按以下要求测算：

① 如果有实际塘堰坝或其它供水水源灌溉供水量统计资料，则以统计资料为准，需要说明的是供水量中不包括灌区渠系引水蓄入塘堰坝的水量。

② 如果没有统计资料，应对2005年塘堰坝或其它供水水源灌溉供水情况进行代表性典型调查，并依据调查结果进行估算。

4.1.2 净灌溉用水量确定

不同灌区种植结构、灌溉水源、灌溉方式等均有不同，本技术方案中只针对充分灌溉、非充分灌溉、水稻灌区等几种主要灌溉情况，提出相应的净灌溉用水量测算方法。

如果灌区范围较大，不同区域气候气象条件、灌溉用水实际情况差异明显，则应在灌区内分区域进行典型分析测算，再以分区结果为依据汇总分析整个灌区净灌溉用水量。

4.1.2.1旱作充分灌溉情况

（1）若样点灌区有2005年各类种植作物净灌溉用水量的试验观测或统计资料，则可直接采用进行净灌溉用水量的计算。

（2）若样点灌区缺乏2005年各类种植作物净灌溉用水量的试验观测或统计资料，可依据2005年的水文气象资料，通过计算分析得出各类作物的净灌溉定额和灌溉制度，并对当年实际灌溉情况进行调查，根据调查结果对净灌溉定额进行适当调整，以此为依据测算实际净灌溉用水量（在充分灌溉条件下，作物实际净灌溉用水量应能充分满足净灌溉需水量的要求）。

对于各类旱作物，其生育期净灌溉定额分析计算采用水量平衡原理确定，平衡方程式如下：

W G Pe ET M ei

ci i ?+--= （3）

式中：M

－为第i种作物净灌溉定额，mm；

i

－为第i种作物的蒸发蒸腾量，mm；

ET ci

－为作物生育期内的有效降雨量，mm；

Pe

G ei－为第i种作物生育期内地下水利用量，mm；

W

－为生育期始末土壤储水量的变化值，mm。

需要注意的是，计算时段以2005年日历年为准，有的作物不是全生育期。作物净灌溉需水量和净灌溉定额的具体计算方法见《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）。

4.1.2.2旱作非充分灌溉情况

旱作非充分灌溉分为两种情况：一是在每次灌水期间都达不到作物的净灌水定额；二是减少灌水次数，保证作物关键生育期的充分灌溉，即减少了对作物生长影响不大的灌水。应通过对作物灌水情况的典型调查，有条件的灌区可以对某次典型灌水进行实测，估算进入田间（毛渠）的实际灌水量，与根据气象条件分析计算的净灌水定额和灌溉制度进行比较，依此确定作物的净灌水定额和净灌溉定额。

(1) 当进入田间的实际亩均灌水量小于分析计算的净灌溉定额时，认为进入田间（毛渠）的实际灌水量就是净灌溉水量，可对作物不同生育期的实际灌水次数进行典型样点调查，统计得到相应生育期的净灌溉水量。若无观测条件，则可用式（3）计算的作物净灌溉定额乘以折减系数，计算得出非充分灌溉时的亩均净灌溉用水量。折减系数根据各地实际灌水情况或非充分灌溉资料，由专家经验确定。

(2) 当进入田间的实际亩均灌水量大于分析计算的净灌水定额时，以分析计算的净灌水定额作为田间亩均实际净灌水定额，典型调查相应作物生育阶段实际灌水次数，据此计算作物的亩均净灌溉用水量。

4.1.2.3水稻灌溉情况

水稻的淹灌种植方式不同于旱作，水稻的净灌溉需水量包括泡田水量、蒸发蒸腾水量以及必要的渗漏水量三部分。水稻全生育期（包括泡田）净灌溉定额计算式为：

G P M F ET M e

e o d c i --++= （4）

式中：

M——水稻净灌溉定额，mm；

i

ET c——水稻的蒸发蒸腾量，mm；

P e——水稻生育期内的有效降雨量，mm；

F d——水稻全生育期渗漏量，mm；

M o——插秧前的泡田定额，mm；

G e——水稻全生育期间地下水的利用量，mm。

应特别注意，在地下水埋深较浅的水稻灌区，必须扣除水稻的地下水利用量（具体计算方法见《灌溉与排水工程设计规范》），水稻地下水利用量根据当地相近地下水埋深和土质条件的试验观测值估算，而对于地下水埋深较深的水稻灌区，则可对水稻的地下水利用量不予考虑。泡田定额可根据当地灌溉试验或灌溉经验确定。以水稻净灌溉定额近似代替亩均净灌溉用水量分析计算水稻净灌溉用水量。

对于采用“浅、薄、湿、晒”等水稻控制灌溉制度的区域，可根据2005年水稻控制灌溉设计的净灌溉定额作为亩均净灌溉用水量，以此推算水稻净灌溉用水量。有观测资料的灌区可以根据实际观测值计算净灌溉用水量，或者采用相近灌溉试验站的相关灌溉试验资料进行估算。

4.1.2.4作物套种情况

在农田耕作中，许多地方采用两种作物或多种作物间作套种，如玉米与大豆，棉花与大豆等。

套种期间：在灌溉实践中，一般以满足主体作物的需水为主，净灌溉定额是根据满足主体作物需水要求确定的，即两种作物中，以需水量大的作物或以经济效益高的作物需水为基础制定灌溉制度。针对这种情况，根据当地灌溉实际，依据主体作物确定净灌溉定额，实灌面积以套种作物实灌面积计。具体净灌溉定额的确定如前所述。

非套种期间：根据前述方法，分析计算与典型调查相结合确定生长中的作物的亩均净灌溉用水量即可。

4.1.2.5 净灌溉用水量计算

根据以上方法，分析得到的作物净灌溉定额即作为作物亩均净灌溉用水量，灌区净灌溉用水总量用下式计算：

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