全国灌区灌溉水利用系数测算.docx

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全国灌区灌溉水利用系数测算

附件2：

江苏省“十二五”农业灌溉用水有效利用系数测算分析技术指南

1目的意义

灌溉用水有效利用系数指灌入田间可被作物利用的水量与灌溉系统取用的灌溉总水量的比值，其与灌区自然条件、工程状况、用水管理、灌水技术等因素有关，是评价灌溉用水效率的重要指标。

跟踪分析灌溉用水有效利用系数变化情况，合理评价节水潜力与节水灌溉发展成效，对于促进灌溉节水健康发展具有重要意义。

为了统一和规范全省“十二五”农业灌溉用水有效利用系数测算分析方法和步骤，促进该项工作有序开展，特制定本技术指南。

2技术路线

灌溉用水有效利用系数采用点与面相结合、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进行测算分析。

各县（市、区）在对灌区综合调研的基础上，选择代表不同规模与类型（大、中、小型灌区和纯井灌区）的典型灌区作为样点灌区，搜集整理样点灌区有关资料，并开展必要的田间观测，通过综合分析，得出样点灌区灌溉用水有效利用系数；以此为基础，得到县级、市级灌溉用水有效利用系数平均值；再由市级数据推算全省的灌溉用水有效利用系数。

具体思路如下：

第一，各县（市、区）对灌区情况进行整体调查，分类统计灌区的灌溉面积、工程与用水状况等，确定代表不同规模与类型、不同工程状况、不同水源条件与管理水平的样点灌区，构建县级灌溉用水有效利用系数测算分析网络；

第二，搜集整理各样点灌区的相关灌溉用水管理、气象、灌溉试验等资料，并进行必要的田间观测，分析计算样点灌区的灌溉用水有效利用系数；以此为基础，根据不同规模灌区灌溉用水有效利用系数影响因素和分类灌区灌溉用水情况，分析推算县域内不同类型灌区灌溉用水有效利用系数平均值；

第三，根据各县（市、区）不同规模与类型灌区年毛灌溉用水量和平均灌溉用水有效利用系数，加权平均得到市级灌溉用水有效利用系数平均值；

第四，根据各市年毛灌溉用水总量和灌溉用水有效利用系数平均值，加权平均得出全国灌溉用水有效利用系数平均值。

技术路线流程如下图所示。

灌溉用水有效利用系数测算分析技术路线框图

3有关要求与说明

3.1样点灌区的选择

具体参照附件1要求。

3.2样点灌区典型田块选择与灌溉水量观测

为了合理确定和复核灌区实际灌溉情况（充分灌溉或非充分灌溉）、田间净灌溉用水量等，原则上样点灌区应对典型田块进行田间灌水次数、灌水方式与习惯等调查，并进行田间灌溉用水量观测。

基本要求如下：

（1）典型田块应面积适中、边界清楚、形状规则，同时综合考虑田间平整度、土质类型、地下水埋深、降雨气候条件、灌溉习惯和灌溉方式等因素的代表性。

如果以上因素差异较大，则应分区选择典型田块进行观测；对于范围较大的灌区，至少应在其上、中、下游针对主要作物选择典型田块进行观测。

（2）典型作物选择可根据其实灌面积在灌区内的比例确定。

原则上对于作物实灌面积超过灌区实灌面积10％以上的作物，均应进行田间毛灌溉水量（直接进入田块的灌溉水量）观测，灌水量观测位置应为田间进水口，水量进入田间的过程中无任何渠道输水；如不具备上述条件，也可根据其它方法估算田间毛灌溉用水量，如在斗（农）渠供水口计量，应考虑从计量口到田块入口过程的输水损失，或按照相近作物灌水情况进行估算。

（3）原则上每次灌水期间都应进行典型田块毛灌溉水量观测，并据此确定田间毛灌溉定额。

田间毛灌溉定额与灌溉次数多少是判断是否充分灌溉的重要依据。

有条件的灌区也可以进行深入的田间灌水观测分析，确定田间净灌溉定额，为净灌溉用水量计算以及相关数据复核提供依据。

4首尾测算分析法

4.1测算公式

根据定义，灌区灌溉用水有效利用系数即为某时段灌区田间净灌溉用水总量与从灌溉系统取用的毛灌溉用水总量的比值。

计算公式如下：

（4-1）

式中

——灌区灌溉用水有效利用系数；

——灌区净灌溉用水总量，m3；

——灌区毛灌溉用水总量，m3，确定方法详见4.2；

在实际计算中，可先用下式计算灌区亩均综合净灌溉定额

:

（4-2）

式中

——灌区第

种作物净灌溉定额，m3/亩，确定方法详见4.3；

——灌区第

种作物实灌面积，亩；

——灌区作物种类总数；

——灌区实灌溉面积（不考虑复种指数情况），亩；

则灌溉用水有效利用系数为：

（4-3）

符号意义同前。

为了能够反映灌区灌溉水利用的整体情况，计算分析时段以测算分析年的日历年为准，即每年1月1日至12月31日；对于跨年度的作物则应分段计算（以下同），合理确定测算分析年该作物净灌溉用水量。

4.2年毛灌溉用水总量确定

4.2.1灌区毛灌溉用水量确定

（1）一般情况

年毛灌溉用水总量是指灌区全年从水源地引入（取用）用于农田灌溉的总水量，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）弃水量以及向灌区外的退水量。

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、工业或农村生活用水从渠道分水点反推到渠首的供水量。

年毛灌溉用水总量应根据灌区从水源地实际取水测量值统计取得，而非以计收水费等为目的的水量。

（2）灌区内结合塘堰坝或其它供水水源灌溉情况

在一些利用塘堰坝与骨干灌溉水源联合进行灌溉供水的灌区，其塘堰坝的蓄水一部分来自拦蓄当地降雨产生的地表径流，同时还可能有一部分来自渠道补水。

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，按以下要求测算：

①如有统计资料，则以统计资料数据为准。

但供水量中不包括灌区渠系引水蓄入塘堰坝的水量。

②如无统计资料，则应对测算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后进行估算。

有些灌区，在雨季往往有当地降雨产生的地表径流进入渠道，如果这些水量也用于农业灌溉，而且水量较大，则应进行降水径流分析，将进入渠道的水量计入到年毛灌溉用水总量中。

4.2.2灌区毛灌溉用水量测定方法

灌区毛灌溉用水总量主要采用流量法确定，即：

式中：

W-灌溉季节内总取水量；

--第i灌溉时段内的平均流量；

Ti---灌溉时段内的引水持续时间；

N—干渠条数。

根据各灌区特点，灌区进口流量主要采用以下方法：

1）利用水工建筑物量水。

主要用于自流灌区，通过测定引水闸（涵）的进、出口水位，根据建筑物尺寸和形式，选择适当的参数测定流量，然后定时测定水位变化，最后确定引水量。

2）利用水泵用电量估算。

主要用于提水灌区。

其基本原理是，在外河或井动水位变化不大的情况下，短历时内泵站的机械效率近似不变。

若能测定单位时间内的用电量、出水量、泵站净扬程之间的关系，则可利用耗电量推算出水量。

江苏省提水灌区，泵站出水口水位变化较小，但进水池水位在不同季节有所不同。

由于本省灌区多为平原性灌区，泵站设计扬程较小而流量较大，进水位的变动对出水量～耗电量关系影响较大，故应考虑水位变动对出水量的影响。

测试工程中，根据实际运行情况，选择不同进水位进行测定，绘制不同进水池水位下单位用电量的出水量。

使用时，根据测试时段前后的电表度数、进水池水位，即可测定各时段的提水量和累计提水量。

考虑泵站效率的老化，每年均对泵站的上述曲线进行一次率定。

水泵（泵站）的出水流量主要采用两种方法：

一是对于进（出）水管道较长，满足电磁流量计安装条件的水泵，采用电磁流量测定管道流速，进而计算单位时间内的出水量。

对于管道较短，不符合电磁流量计安装条件的提水灌区，在其出水渠道上采用量水堰或流速仪测定流量，流速，推算方法同上。

4.3净灌溉用水量确定

灌溉用水量应有专业技术人员通过现场实测法确定。

通过与标准灌溉定额的比较，确定有效灌溉水量。

水田与旱作物的净灌溉用水量（或有效水量）测定方法见后。

4.3.1水田净灌水定额测定

采用水位变化法测定（水田），即:

式中：

--灌水深深度；

-灌水结束后田面水深；

--灌水开始时的田面水深。

具体测定方法如下：

1）灌水前有水层田块的测定方法：

在每个田块适当的测量位置，灌水前打入木桩，其上端与起始水位相平，灌水结束20分钟后，以此木桩上端作为起点，测定水深H1，忽略灌水过程中的入渗水量，该水深即为灌水深度。

为便于寻找木桩位置，在木桩附近插入树枝、旗帜作为标识。

2）灌水前无水层田块的测定方法：

在每个田块的适当位置，灌水前打入木桩，其上端与地面相平。

灌水结束20分钟后，以此木桩上端作为起点，测定水深，该水深即为不考虑入渗损失的灌水深度H1。

灌水前另外固定某点，采用无底的铁筒或者塑料筒（上下直径必须相同），埋于地面以下20cm以上，以防止侧渗（筒壁与土壤紧密结合）。

灌水前桶内须预铺设塑料布等起到防冲作用，灌水前还需在桶内预先打入木桩，其上端水平，高出地面H（H一般可取大田设计灌水深度）。

迅速加水与木桩顶端齐平，灌水结束20分钟后，以此木桩上端作为标准，测定筒内水位，此水位与木桩顶端的差值即为灌水过程中的入渗水量H2。

此次灌溉的实际灌水深度。

H=H1+H2

4.3.2旱作物净灌水定额测定

采用取土烘干法测定。

灌水前和水层消失后24h内，分别采用土钻分层取土，烘干法测定土壤含水率。

则某种作物的净灌水定额m为：

式中：

n-计划湿润层内取土的层数；

--第i层土壤的干容重；

第i层土壤在灌水结束后和灌水前的土壤含水率（占干土重的百分数）；ti-第i层土壤的深度，有：

H-计划湿润层深度。

则灌区净灌水量W为：

式中：

Ai-统计时段内灌区第i种作物的灌溉面积；N-统计期内第i种作物的灌水次数；其他意义同前。

净灌溉定额为测定时段内各次净灌水定额之和。

4.3.3特殊情况

（1）有洗碱要求时

若灌区有洗碱要求，则在测算灌溉净用水量时必须考虑洗碱水量，洗碱过程中的漫溢水量视为损失量，不予考虑。

所需的田间洗碱渗漏量（洗碱净定额）可根据灌区试验资料和生产经验科学合理地确定。

此时灌溉用水有效利用系数应按下式修正：

（4-7）

式中

——洗碱净定额，m3/亩；

——洗碱面积，亩；

其它符号意义同前。

（2）井渠结合灌溉情况

有些灌区采用井渠双灌，井灌区和渠灌区交错重叠，无法明确区分。

这时可将灌溉系统作为一个整体进行考虑，分别统计井灌提水量和渠灌引水量，以两者之和作为灌区总的灌溉用水量。

此时，灌溉用水有效利用系数则按下式计算：

（4-8）

式中

——渠灌年毛灌溉用水量，m3

——井灌年毛灌溉用水量，m3；

其它符号意义同前。

有些渠灌区中虽包含有井灌面积，但两者相对独立，这种情况下井灌和渠灌应作为两种类型分别单独计算。

4.3.4标准灌溉定额评价方法

结合江苏省灌溉试验站较多的特点，本次测试采用作物标准灌溉定额作为评价指标的方法，进一步保证测试效果的可信性、数据的可靠性。

所谓标准灌溉定额，是对于特定地区的特定作物，在适合当地的管理水平下，采用适宜的节水高产灌排模式，将土壤含水率控制在合理的变化范围内，并满足管理要求（如烤田、治虫）所必须的灌水要求，所需要的田间灌溉定额即为该作物标准灌溉定额。

可以看出，标准灌溉定额除收作物、土壤、气象因素外，还与当地的灌排模式与管理水平有关。

江苏省灌溉试验站所较多，分布较为均匀，具有良好的代表性。

在灌溉试验设备、田间观测资料与技术力量比较齐全的情况下，开展标准灌溉定额的测试较为可行。

因此，本次测试，主要通过各个灌溉试验站所的同步试验，获得不同作物的标准灌溉定额，作为IWUE测试的依据。

该方法原理明确，并考虑了当地实际灌排管理水平，具有较好的可操作性。

将灌区各测点采集的实际净灌溉定额并与标准灌溉定额进行比较，若低于标准灌溉定额，则采用实际净灌溉定额，否则以标准灌溉定额作为实际净灌溉定额。

即：

式中：

—某种作物的净灌溉定额；

—某种作物的实际灌溉定额；

—标准灌溉定额

实际灌水定额超过标准灌溉定额时，表明当地的灌水技术落后，产生了水量浪费，此时以标准灌溉定额作为田间净灌溉定额；当实际灌水定额小于标准灌溉定额时，表明采用了非充分灌溉或者节水灌溉，此时采用实际灌水定额作为净灌溉定额。

为消除灌溉的后效性，测定时，建议秋粮作物（水稻、棉花等不跨越自然年度的植物），采用作物整个生育期（秋粮作物）作为测定时段；小麦等跨年作物分从播种-自然年底和年初-收获两个阶段作为测定时段。

具体操作如下：

（1）在全省各试验站点同时开展不同作物的灌溉试验，测定各种作物当年作物需水量和净灌溉定额作为标准需水量和标准灌溉定额。

旱作物和水田灌溉技术，均采用当地最常用、推广面积最大的节水高产灌水技术。

主要控制不同生育阶段的土壤含水率和水层深度。

（2）考虑到不同地区土壤和作物差异，除在灌溉试验站进行试验外，各灌区选择2-3个具有较好代表性的大田测点，由专业人员按照节水灌溉模式，根据土壤水分控制指标或水层深度控制指标，测定田块的实际灌水定额和灌溉定额，并测算其田间水利用系数，得到标准净灌水定额和净灌溉定额。

5灌溉水利用系数均值推算

5.1县（市、区）灌溉水利用系数平均值计算公式

县（市、区）灌溉水利用系数是指全县净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值。

计算公式如下：

式中，

——全县（市、区）灌溉水利用系数平均值，％；

——全县净灌溉用水总量，万m3；

——全县毛灌溉用水总量，万m3。

根据这一定义，在已知各样点灌区灌溉水利用系数和灌溉用水量的情况下，全县灌溉水利用系数计算公式为：

式中，

—第i个样点灌区的灌溉水利用系数，％；

—第i个灌区的灌溉用水量，m3；

—全县毛灌溉用水总量，m3，其计算公式为：

式中，m—灌区总个数。

本次参与县级灌溉水利用系数均值计算的样点灌区仅为6个小型样点灌区，大、中型、纯井灌区不参与计算。

5.2市级灌溉水利用系数平均值计算公式

各市灌溉水利用系数平均值根据各县（市、区）灌溉水利用系数均值以县级灌溉用水总量加权平均得出，计算公式如下：

式中，

—第i县（市、区）灌溉水利用系数均值。

—第i县（市、区）毛灌溉用水总量，万m3。

6灌溉用水有效利用系数测算样表

为了便于对灌溉用水有效利用系数进行分析计算与汇总，以下提供样表，供各县（区、市）进行测算时使用。

附表：

一、样点灌区基本资料调查表

附表1：

年灌区（样点）基本信息调查表

附表2：

年纯井灌区（样点）基本信息调查表

附表3：

年灌区（样点）气象信息调查表

附表4：

年灌区（样点）作物与田间灌溉情况调查表

附表1：

年灌区（样点）基本信息调查表

基

础

信

息

灌区名称：

灌区位置：

省（区市）市县

经度：

纬度：

灌区规模与类型：

□大□中□小

水源类型：

□自流引水□提水

灌区地形：

□山区□丘陵□平原

设计取水流量（m3/s）

设计灌溉面积（万亩）

当年实灌面积（万亩）

当年有效灌溉面积（万亩）

当年降水量（mm）

多年平均降水量（mm）

当年完成节水工程投资（万元）

综合净灌溉定额（m3/亩）

灌区主要土质类型

灌区地下水埋深范围（m）

累计达到节水灌溉工程面积（万亩）

合计

渠道防渗

低压管道

喷灌

微灌

渠

系

信

息

渠道长度与防渗

渠道级别

条数

总长度（km）

渠道防渗长度（km）

防渗率

（％）

混凝土

浆砌石

其它

干渠

支渠

斗渠

农渠

其中骨干渠系（≥1m3/s）

毛

灌

溉

用

水

情

况

渠首引水量（万m3）

地下水取水量（万m3）

塘堰坝供水量（万m3）

其它水源引水量（万m3）

塘堰坝取水：

□有□无

塘堰坝供水量计算方式：

□径流系数法□复蓄次数法

径流系数法参数

年径流系数

蓄水系数

集水面积（km2）

重复蓄满次数

重复蓄满次数

有效容积（万m3）

其它

末级计量渠道（渠）灌溉供水总量（万m3）

洗碱水量

灌区洗碱：

□有□无

洗碱面积（万亩）

洗碱净定额（m3/亩）

填表人：

联系电话：

填表说明：

1、经纬度填写大致范围，如东经A°B′—C°D′，北纬E°F′—G°H′。

也可以填写样点灌区大致中心处或灌区管理单位所在地（必须在灌区范围内）的经纬度。

2、地下水埋深范围填写灌溉期间灌区平均最高、最低地下水埋深。

3、完成节水工程投资包括当年灌区骨干工程改造、田间工程建设等已完成工程投资。

4、灌区主要土质类型，根据分布面积大小按其所占百分比依次填写1-3种，格式如：

粘土30%，沙壤土30%，粉壤土20%。

5、由于灌区情况差别较大，渠系级别多样，各地根据典型样点灌区情况可以对样表进行补充，如干渠级可以分为总干、分干等，以灌区实际情况分别填写；

6、当年实灌面积是与有效灌溉面积对应的实灌面积，不考虑复种指数；

7、如果灌区综合净灌溉定额有观测或统计结果则填写，如无可不填写此项；

8、防渗率是指某一级渠道设计超高水位下的已防渗断面面积与土渠断面总面积之比，该值根据灌区渠系资料计算分析后直接填入。

9、毛灌溉用水量根据各自的实际情况分项进行填写。

其中渠首取水量和塘堰坝取水量等均应为考虑弃水、退水和工业与城市、农村生活等非灌溉用水后的水量数值；其它水源取水量包括当地降雨产生的地表径流进入渠道的用于农业灌溉的水量等。

具体计算参见指南4.2。

10、如样点灌区的塘堰坝灌溉供水量有统计资料，则直接填写统计值，有关参数均不用填写；如无统计资料，可在径流系数法参数和复蓄次数法参数中选择其一填写相关信息。

11、末级渠道灌溉供水总量是指在具有量水设施的末级固定渠道计量得到的实际灌溉供水量，末级固定渠道量水点可以是斗口、农口或其它级别渠道量水点等。

如果灌区只在支渠有量水设施，可以填支渠口测量值。

在括号中应注明量水口级别。

12、洗碱净定额可根据灌区试验资料和生产经验科学合理确定。

附表2：

年纯井灌区（样点）基本信息调查表

灌区位置：

省（区市）市县

经度：

纬度：

井灌类型：

□土渠地面灌□渠道防渗□低压管道□喷灌□微灌

灌区地形：

□山区□丘陵□平原

当年实灌面积（万亩）

灌溉取水总量（万m3）

当年降水量（mm）

多年平均降水量（mm）

综合净灌溉定额（m3/亩）

灌区地下水埋深范围（m）

灌区主要土质类型

填表人：

联系电话：

填表说明：

1、地下水埋深范围填写灌溉期间灌区平均最高、最低地下水埋深。

2、完成节水工程投资包括当年灌区骨干工程改造、田间工程建设等已完成工程投资。

3、灌区主要土质类型，根据分布面积大小按其所占百分比依次填写1-3种，格式如：

粘土30%，沙壤土30%，粉壤土20%。

4、当年实灌面积是与有效灌溉面积对应的实灌面积，不考虑复种指数。

5、如果灌区综合净灌溉定额有观测或统计结果则填写，如无可不填写此项。

附表3：

年灌区（样点）气象信息调查表

气象站点名称

多年平均降水量（mm）

气象站地

理信息

经度

纬度

高程（m）

日气象数据

月

日

日最高

温度（℃）

日最低

温度（℃）

日平均相对

湿度（%）

日照时数

（h）

2米处风速

（m/s）

降水量

（mm）

1

1

2

…

31

…

…

…

…

…

…

…

…

12

1

2

…

31

填表人：

联系电话：

填表说明：

1、经度和纬度至少精确到分，如X°Y′。

2、气象站点原则上应该在灌区内部选择，观测值在整个灌区或灌区部分区域范围内具有代表性；如果灌区内部无气象站，可使用与该样点灌区邻近的气象站点数据。

3、气象站的个数要根据需要而定。

如果样点灌区面积较大，同时灌区内气象条件差异较大，则需要根据实际情况尽量多地选取气象站个数，使气象资料能具有代表性。

附表4：

　年灌区（样点）作物与田间灌溉情况调查表

基础信息

作物类型：

□一般作物□水稻□套种□跨年作物

灌溉模式：

□旱作充分灌溉□旱作非充分灌溉□水稻常规灌溉□水稻节水灌溉

土质类型

标准灌溉定额（m3/亩）

观测田间毛灌溉定额（m3/亩）

水稻育秧净用水量（万m3）

水稻泡田定额（m3/亩）

水稻生育期内渗漏量（m3/亩））

作物系数：

□分月法□分段法

分月法

作物1

作物名称

平均亩产（kg/亩）

播种面积（万亩）

实灌面积（万亩）

播种日期

年月日

收获日期

年月日

分月作物系数

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

作物2

作物名称

平均亩产（kg/亩）

播种面积（万亩）

实灌面积（万亩）

播种日期

年月日

收获日期

年月日

分月作物系数

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

分段法

作物名称

平均亩产（kg/亩）

播种面积（万亩）

实灌面积（万亩）

Kcini

Kcmid

Kcend

播种/返青

快速发育开始

生育中期开始

成熟期开始

成熟期结束

月日

月日

月日

月日

月日

地下水利用

种植期内地下水利用量（mm）

种植期内平均地下水埋深（m）

极限埋深（m）

经验指数P

作物修正系数k

有效降水利用

种植期内有效降水利用量（mm）

降水量p（mm）

有效利用系数：

P<5

5≤p<30

30≤p<50

50≤p<100

100≤p<150

P>150

填表人:

联系电话:

填表说明：

1、该调查表内所列作物应该在种植范围内土质类型、地下水埋深、降水/气象条件、灌溉习惯和灌溉方式等方面具有一致性。

如果差别较大，则应对灌区分区调查，按分区分别填写。

2、一般作物指当年种当年收的旱作物，如春玉米；跨年作物为前一年种，当年收的作物，如冬小麦。

3、灌溉模式一栏，旱作填写“充分灌溉”或“非充分灌溉”；水稻填写“常规灌溉”或“节水灌溉”。

4、试验站净灌溉定额是指当年灌区灌溉试验确定的值；观测田间毛灌溉定额是指典型田块实际量