灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算與分析

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摘要：全國(guó)灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算與分析采用點(diǎn)與面相結(jié)合、調(diào)查統(tǒng)計(jì)與觀測(cè)分析相結(jié)合、微觀研究與宏觀分析評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法。樣點(diǎn)灌區(qū)采用首尾測(cè)算分析方法。在各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）代表不同規(guī)模與類(lèi)型（大、中、小型灌區(qū)和純井灌區(qū)）的典型樣點(diǎn)灌區(qū)分析的基礎(chǔ)上，采用加權(quán)平均的方法得出不同規(guī)模與類(lèi)型灌區(qū)和各省及全國(guó)灌溉用水有效利用系數(shù)平均值。樣點(diǎn)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(píng)價(jià)的依據(jù)。 《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》將資源利用效率顯著提高作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要目標(biāo)之一，明確要求到“十一五”末全國(guó)灌溉用水有效利用系數(shù)提高到0.5（預(yù)期性指標(biāo)）。為了適應(yīng)我國(guó)節(jié)約型社會(huì)建設(shè)和節(jié)水灌溉發(fā)展的要求，跟蹤灌溉用水效率動(dòng)態(tài)變化情況，科學(xué)評(píng)估“十一五”規(guī)劃目標(biāo)實(shí)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(chǔ)依據(jù)，水利部于2005年底啟動(dòng)了全國(guó)灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算與分析工作。該工作涉及面廣、技術(shù)性強(qiáng)、工作量大。水利部領(lǐng)導(dǎo)高度重視，專(zhuān)門(mén)成立了以農(nóng)村水利司牽頭的工作組和由中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心、中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、武漢大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、水利部新鄉(xiāng)灌溉研究所等單位專(zhuān)家組成的專(zhuān)家組，分別負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)與技術(shù)指導(dǎo)工作。各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新疆兵團(tuán)”）根據(jù)統(tǒng)一技術(shù)指南要求，由農(nóng)水主管部門(mén)負(fù)責(zé)，以水科院（所）、灌溉試驗(yàn)中心站、水利技術(shù)中心等單位為技術(shù)支撐單位，開(kāi)展樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉用水效率的測(cè)算分析以及?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆兵團(tuán)資料匯總分析。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)參加本項(xiàng)工作的專(zhuān)家與技術(shù)人員達(dá)1 500多人。 灌溉用水有效利用系數(shù)是灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中一個(gè)重要指標(biāo)，在工程設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)其分析計(jì)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(lái)看，綜合反映了設(shè)計(jì)水平年一個(gè)灌區(qū)“標(biāo)準(zhǔn)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(píng)價(jià)灌溉用水效率的指標(biāo)，其測(cè)算分析采用首尾測(cè)算分析法，直接量測(cè)統(tǒng)計(jì)灌區(qū)從水源引入（取用）的毛灌溉用水總量，并通過(guò)測(cè)算分析得到同期的田間實(shí)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(biāo)表征了灌溉用水效率實(shí)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(xiàn)與方法 1.技術(shù)路線(xiàn) 全國(guó)灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算與分析采用點(diǎn)與面相結(jié)合、調(diào)查統(tǒng)計(jì)與觀測(cè)分析相結(jié)合、微觀研究與宏觀分析評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法進(jìn)行測(cè)算分析。各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）在對(duì)灌區(qū)與灌溉狀況綜合調(diào)研與分析的基礎(chǔ)上，選擇代表不同規(guī)模與類(lèi)型（大、中、小型灌區(qū)和純井灌區(qū)）的典型灌區(qū)作為樣點(diǎn)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(cè)算分析網(wǎng)絡(luò)；搜集整理樣點(diǎn)灌區(qū)相關(guān)灌溉用水管理、氣象、灌溉試驗(yàn)資料，并開(kāi)展必要的田間觀測(cè)，通過(guò)綜合分析，得出樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)；以樣點(diǎn)灌區(qū)測(cè)算分析結(jié)果為基礎(chǔ)，利用加權(quán)平均得到不同規(guī)模與類(lèi)型灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)平均值，進(jìn)而利用不同規(guī)模灌區(qū)灌溉用水量加權(quán)平均計(jì)算各省（自治區(qū)、直轄市）平均值；在各省（自治區(qū)、直轄市）測(cè)算分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)灌溉用水量加權(quán)平均推算全國(guó)的灌溉用水有效利用系數(shù)。 2.測(cè)算分析方法 樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算采用首尾測(cè)算分析法。灌區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)即為某時(shí)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(jì)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(jì)算分析時(shí)段以測(cè)算分析年的日歷年為準(zhǔn)，即每年1月1日至12月31日；對(duì)于跨年度的作物則應(yīng)分段計(jì)算（以下同），合理確定測(cè)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(hù)、防洪除險(xiǎn)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(yīng)根據(jù)灌區(qū)從水源地等灌溉系統(tǒng)實(shí)際取水測(cè)量值統(tǒng)計(jì)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(shí)際情況采取合理方法進(jìn)行分析后計(jì)入灌區(qū)毛灌溉用水總量中。 凈灌溉用水量分析計(jì)算針對(duì)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(cè)與相應(yīng)計(jì)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(jìn)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(jìn)行典型分析測(cè)算，再以分區(qū)結(jié)果為依據(jù)匯總分析整個(gè)灌區(qū)凈灌溉用水量。對(duì)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(yīng)方法進(jìn)行分析計(jì)算。 對(duì)于井渠結(jié)合的灌區(qū)，如果井灌區(qū)和渠灌區(qū)交錯(cuò)重疊，無(wú)法明確區(qū)分，則將灌溉系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，分別統(tǒng)計(jì)井灌提水量和渠灌引水量，以?xún)烧咧妥鳛楣鄥^(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(duì)獨(dú)立，這種情況下井灌和渠灌作為兩種類(lèi)型分別單獨(dú)計(jì)算。 各省（自治區(qū)、直轄市）和新疆兵團(tuán)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(diǎn)灌區(qū)測(cè)算結(jié)果為基礎(chǔ)分析計(jì)算得到。對(duì)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(lèi)方式分別選擇代表樣點(diǎn)，利用各類(lèi)樣點(diǎn)測(cè)算分析結(jié)果分別計(jì)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。 各省（自治區(qū)、直轄市）和新疆兵團(tuán)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(guó)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(tuán)的灌溉用水量加權(quán)平均得出。 二、主要成果 根據(jù)各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆兵團(tuán)實(shí)際情況，考慮水源條件與類(lèi)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(tuán)的大、中、小型灌區(qū)和純井灌區(qū)代表性樣點(diǎn)，構(gòu)成了全國(guó)測(cè)算分析網(wǎng)絡(luò)。在2006年確定樣點(diǎn)的基礎(chǔ)上，為了更加符合實(shí)際情況，2007年對(duì)樣點(diǎn)進(jìn)行了適當(dāng)補(bǔ)充完善，同時(shí)，兼顧樣點(diǎn)灌區(qū)的動(dòng)態(tài)代表性。 1.全國(guó)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(cè)算分析值，利用水量加權(quán)平均得到全國(guó)灌溉用水有效利用系數(shù)平均值，2007年為0.475，全國(guó)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(jiàn)表1。 從表1可以看出，灌區(qū)規(guī)模大，由于輸水距離長(zhǎng)，灌溉配水與用水環(huán)節(jié)多，水量損失相應(yīng)較大，則灌溉用水有效利用系數(shù)相對(duì)較小。與2006年相比，全國(guó)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(méi)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(méi)有改善，甚至個(gè)別地區(qū)還有退化趨勢(shì)，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(guó)31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆兵團(tuán)灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)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(guò)0.55的有5個(gè)、占15.6％，0.45～0.55的省份有15個(gè)、占46.9％，0.35～0.45的省份有12個(gè)、占37.5％。從省際差異來(lái)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(guò)0.55的省份比2006年增加了1個(gè)，0.45～0.55之間的省份比2006年增加了2個(gè)，0.45以下的省份減少了3個(gè)。 3.不同分區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù) 根據(jù)全國(guó)不同地理位置與水資源條件，對(duì)全國(guó)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(gè)不同區(qū)域進(jìn)行了分析，不同分區(qū)灌溉用水有效利用系數(shù)見(jiàn)表3。 由于全國(guó)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(yán)重的地區(qū)之一，工程設(shè)施條件相對(duì)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(duì)豐富，工程設(shè)施相對(duì)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(lái)的灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算與分析工作，可以得出以下主要結(jié)論： ① 首尾測(cè)算分析法科學(xué)合理、簡(jiǎn)單易行，取得成果可以作為灌溉用水效率宏觀評(píng)價(jià)的依據(jù)。樣點(diǎn)灌區(qū)具有廣泛的代表性，專(zhuān)家與技術(shù)人員對(duì)于樣點(diǎn)灌區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了認(rèn)真分析，反復(fù)校核，由于采用統(tǒng)一的技術(shù)方法，各省的測(cè)算分析結(jié)果具有共同的基準(zhǔn)，本次測(cè)算分析得出的各省與全國(guó)灌溉用水有效利用系數(shù)具有較好的基礎(chǔ)。另外，全國(guó)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(diǎn)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(duì)于灌溉用水有效利用系數(shù)影響突出。根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)測(cè)算結(jié)果，在大型灌區(qū)中，進(jìn)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(méi)有改造的灌區(qū)，尤其是通過(guò)節(jié)水改造，可以有力地促進(jìn)水價(jià)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(yīng)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(guó)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(shè)角度，《節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50363－2006）中規(guī)定，達(dá)到節(jié)水灌溉工程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)則大、中、小型和純井灌區(qū)的灌溉用水有效利用系數(shù)應(yīng)該分別達(dá)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(dá)到節(jié)水灌溉的能力要求還有較大差距。 四、存在問(wèn)題及下一步打算 灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算分析工作取得了一些成果，但也存在一些問(wèn)題，如技術(shù)支撐力量有待加強(qiáng)；基于樣點(diǎn)灌區(qū)的測(cè)算分析網(wǎng)絡(luò)需要完善；典型觀測(cè)工作相對(duì)薄弱；數(shù)據(jù)整理分析工作有待進(jìn)一步規(guī)范等。這些問(wèn)題的存在，不同程度影響了測(cè)算分析工作的順利開(kāi)展和成果質(zhì)量。為了更好地開(kāi)展灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)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(chǔ)依據(jù)，今后將進(jìn)一步做好以下工作： ① 強(qiáng)化測(cè)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(cè)算分析工作的重要意義，爭(zhēng)取各級(jí)水行政主管領(lǐng)導(dǎo)的重視和支持，保障工作經(jīng)費(fèi)，建立并穩(wěn)定技術(shù)支撐隊(duì)伍。 ② 完善各省及全國(guó)測(cè)算分析網(wǎng)絡(luò)，跟蹤分析灌溉用水有效利用系數(shù)動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)實(shí)際要求，既要保證樣點(diǎn)的穩(wěn)定性，又要兼顧樣點(diǎn)的動(dòng)態(tài)代表性，構(gòu)建好全國(guó)和各省灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)算分析網(wǎng)絡(luò)，建立有效工作機(jī)制，跟蹤分析“十一五”期間各省和全國(guó)灌溉用水效率變化。 ③ 開(kāi)發(fā)完成省級(jí)測(cè)算分析計(jì)算軟件和全國(guó)灌溉用水有效利用系數(shù)信息管理系統(tǒng)。進(jìn)一步統(tǒng)一規(guī)范測(cè)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(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，不斷提高技術(shù)工作效率與成果準(zhǔn)確性。 ④ 完善量水設(shè)施，加強(qiáng)典型觀測(cè)。根據(jù)灌區(qū)實(shí)際情況，確定好典型觀測(cè)區(qū)與觀測(cè)任務(wù)，結(jié)合工程改造等完善灌區(qū)量水設(shè)施和必要的觀測(cè)試驗(yàn)設(shè)備，加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的觀測(cè)與積累，為測(cè)算分析提供基礎(chǔ)支持。 ⑤ 進(jìn)一步加強(qiáng)灌溉用水有效利用系數(shù)測(cè)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(chǔ)支撐。除了面上測(cè)算分析外，結(jié)合樣點(diǎn)灌區(qū)開(kāi)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(duì)灌溉用水效率提高的貢獻(xiàn)度；評(píng)價(jià)灌區(qū)不同環(huán)節(jié)節(jié)水改造投入對(duì)灌溉用水效率的影響；基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效應(yīng)的灌溉用水效率閾值；研究不同類(lèi)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(píng)估我國(guó)不同類(lèi)型地區(qū)灌溉節(jié)水潛力和節(jié)水閾值等。