灌溉水利用系数分析及其影响因素探讨

吕阳霞

阿克苏地区渭干河流域管理局

摘要：我国水资源紧缺，经济发展迅速，水资源紧缺已成为制约我国农业发展的瓶颈。要想有效地解决农业用水问题，就必须发展节水灌溉技术。因此，对灌区水利用系数及其影响因子的研究具有重要的现实意义。根据新疆灌溉用水系数的测算和分析，提出了灌溉用水系数“首尾测”的数学模型，并对灌区规模、灌区类型、管理水平等因素对灌溉系数的影响进行了分析，以期对未来的节水灌溉技术发展有所裨益。

关键词：新疆农业灌溉  利用系数  影响因素  灌区

一、引言

根据《全国农田灌溉水有效利用系数测算方法研究》（GB16899—2003）和《全国农田灌溉水有效利用系数测算方法研究》（HGJ101-2009）等标准，对灌区灌溉水利用系数进行了测算，提出了新疆灌溉水利用系数的计算方法。

新疆地处祖国西北边陲，属干旱地区，是中国主要的粮食生产基地，也是中国最大的商品粮基地之一，在全国粮食生产中占有重要地位。但由于受自然条件的影响和历史欠账较多等因素制约，新疆农业用水仍以占农田总产30%的地下水为主。

2022年，库车市选择了两个大型灌区、一个中型灌区作为样点灌区，即渭干河灌区、库车河灌区和塔里木河灌区，采用首尾测算法测定库车市综合灌溉水有效利用系数为0.573。其中：（1）渭干河灌区总灌溉面积为193.7万亩，主要作物为小麦、棉花和林果。小麦灌溉面积42.12万亩占比22%、棉花灌溉面积98.12万亩占比51%、林果灌溉面积24.8万亩占比15.3%。渭干河灌区净灌溉用水量为6.61亿立方米，毛灌溉用水量为11.4亿立方米。经测算，综合净灌溉定额338.77m3/亩，综合毛灌溉定额588.54m3/亩，渭干河灌区灌溉水有效利用系数为0.5756。（2）库车河灌区总灌溉面积为54.62万亩，主要作物为小麦、棉花和玉米。小麦灌溉面积13.56万亩占比24.83%、棉花灌溉面积34.13万亩占比62.43%、玉米灌溉面积2.2万亩占比4.03%。库车河灌区净灌溉用水量为2.09亿立方米，毛灌溉用水量为3.7亿立方米。经测算，综合净灌溉定额383.18m3/亩，综合毛灌溉定额677.41m3/亩，库车河灌区灌溉水有效利用系数为0.566。（3）塔里木河灌区农田总灌溉面积为13.32万亩，主要作物为棉花，棉花灌溉面积13.315万亩占比为99.2%。塔里木河灌区净灌溉用水量为0.37亿立方米，毛灌溉用水量为0.65亿立方米。经测算，综合净灌溉定额275.04.m3/亩，综合毛灌溉定额487.99m3/亩，塔里木河灌区灌溉水有效利用系数为0.5636。

库车市综合灌溉水有效利用系数为0.573。

从灌溉面积、灌区管理水平、水资源等方面分析了制约灌区高效节水灌溉用水效率提高的主要因素，对灌区规划方案和灌溉水利用系数的测算分析进行了探讨。[2]

二、我国灌溉水利用系数测算方法和模型

本文所使用的数据均来自新疆维吾尔自治区统计局，该地区灌溉水利用系数的具体数据，可以在其官网上进行查询。

“首尾测算法”是我国自2000年开始推广实施的一种灌溉面积测算方法，它的原理就是：首先对灌区进行总体规划，然后对各灌区的灌溉面积进行统计，将其汇总到一起后再根据统计数据建立“首、尾”两个样本库；然后再将二者进行对比，计算出在某一时段内的“首、尾”两个样本库中的灌溉面积分别占该时段可灌溉区域总量的百分比和该时期平均每亩年浇灌次数；最后将两者相加，得出灌溉水利用系数。[3]

“首尾测算法”是我国近十年来研究成果比较突出以及推广应用比较成功的一种计量方法。它是以历史上某时期实际发生的灌水量为依据计算出灌溉水利用系数；同时也将灌区多年平均灌水量作为依据对各个时期灌区灌溉水利用系数进行分析预测。

三、研究区概况

新疆位于中国西北内陆，地跨东经86°~90°，北纬35°~43°之间，东临准噶尔盆地，西倚天山北麓，南靠帕米尔高原和塔里木盆地，北连蒙古、西伯利亚。

全疆陆地总面积约718万km2,占全国陆地总面积的1/6。新疆水资源总量为176亿m3 （按重复计算）。全疆多年平均降水量472.5 mm （2000年），多年平均蒸发量3049.5 mm （1981年）。新疆属典型的温带大陆性干旱气候、极端干旱气候和高温多雨气候类型。主要由东南疆四地州、北疆东疆一区、天山北坡一4地州所组成。全疆多年平均降水量为353.5 mm，蒸发量为1819.5 mm，降水多集中在5~9月。[4]

四、数据来源与分析方法

根据上述测算方法，本文采用1978—2011年新疆农业灌溉用水的年度总量资料，按照国家统计局发布的《国民经济和社会发展统计公报》中的统计口径（即以自治区为单位，下同），计算新疆灌区（农垦区、农牧场、灌区、农场）灌溉水利用系数。

采用 SPSS统计软件，采用独立样本T检验和 Tukey检验法对原始数据进行检验分析。

其中：独立样本T检验是指当两个或多个独立样本的均值之差小于一个标准差时，认为该两个或多个样本服从正态分布； Tukey检验是指当两种或多种统计数据的均值之差小于一个标准差时认为其服从正态分布。

根据灌区面积、作物种植面积和灌溉面积占总耕地面积比例将新疆农田分为4类，分别为水稻种植区（耕地）、玉米种植区（耕地）和棉花种植区（耕地）。

根据新疆农田的灌溉面积数据和种植现状，确定新疆农田的灌溉水利用系数由四类土地组成：一类是水稻种植区；二类是小麦种植区；三类是棉花及设施农业种植区；四类是其他种植作物。[5]

五、新疆灌溉水利用系数测算实例

以天富灌区为例，该灌区位于新疆吐鲁番市，灌溉面积12.3万亩，其中滴灌面积4.1万亩。灌区灌溉管理水平较高，年平均降水量较少，全年蒸发量大。该灌区是典型的荒漠旱地农业区，由于没有地表水资源和地下水资源，全靠地表水和地下水对灌溉水进行有效补充。

为确定滴灌所需灌水次数、灌水时间和灌水量，在已有的资料基础上通过计算得出滴灌所需的灌水次数和灌水位。

以该灌区为例研究表明：采用滴灌技术对该灌区的灌溉水利用系数影响较大；由于各灌溉方式用水量基本相等、水量损失小、耗水量少且节水效果明显，因此采用滴灌技术对该灌区的灌溉水利用系数影响较大。

本研究结果表明：“首尾测算法”在新疆的应用比较成功；滴灌技术在新疆得到了广泛使用，对于新疆水资源匮乏、干旱缺水严重的地区具有重要意义；滴灌节水技术作为高效节能降耗节水减排项目之一得到政府及相关部门大力支持；由于滴灌设施不能完全利用地表水资源和地下水资源，所以一定程度上限制了滴灌在新疆农田中的应用；滴灌所需的灌水次数、灌水时间和灌水量远小于漫灌所需的灌溉次数、时间和灌水量。[6]

六、灌溉水利用系数影响因素分析

根据以上分析，我们可以得到以下结论：

（1）灌溉面积与供水保证率均呈显著正相关关系。

灌溉系数在不同的灌溉方式下，随着用水保证率的提高，都呈现先增大后减小的趋势；灌溉水利用系数在不同的水源类型下，随用水量增加而减小。

（2）灌溉定额、水资源费对灌溉水利用系数的影响较小；水资源费对灌区灌水利用系数影响较大。

（3）不同的管理水平对灌溉水利用系数具有显著影响。

灌区规模、灌水量、水价、机电井数量分别为管理水平1~2级和2~3级时，灌区灌水利用系数都随着管理水平的提高而增大；3级以上时，随着管理水平提高，灌水利用系数也随之提高。

灌区面积为5~6级时，随着灌水量和水价上升时，随着机电井数量增加到4级以上时，随着灌区管理水平和用水保障率提高时灌水量减少。[7]

七、结论

本文以新疆灌区为例，分析了灌溉水利用系数的计算方法，并结合实际案例验证了该技术的实用性。首先，本文根据新疆节水灌溉工程的现状和发展趋势，对已有的灌溉水利用系数进行计算、分析；其次，通过对比分析研究结果得出：在灌区规模、灌溉类型、管理水平等因素中，管理水平是影响新疆灌区灌溉水利用系数大小的主要要素。

参考文献

[1]http://www.xjbt.gov.cn/c/2020-09-17/7371525.shtml?COLLCC=1629563685&ad_check=1

[2]谢政璇穆月英. 农户节水灌溉技术采用的影响因素分析[J]. 节水灌溉, 2021(10):42-47.

[3]倪同坤, 王卫军. "首尾测算法"在灌溉水利用系数测算中的应用[J]. 现代农村科技, 2013(14):1.

[4]庞艳红. 我们新疆好地方[J]. 中国审计, 2000(11):61.

[5]新疆维吾尔自治区统计局, 国家统计局新疆调查总队. 新疆维吾尔自治区2018年国民经济和社会发展统计公报[J].  2019.

[6]周和平, 张明义, 周琪,等. 新疆地区农业灌溉水利用系数分析[J]. 农业工程学报, 2013(22):108-115.

[7]吴旭春, 周和平. 新疆灌区灌溉水利用系数影响因素研究[J]. 人民黄河, 2011, 33(009):93-97.