灌溉水利用系数IWUE汇总20091011

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1、1、项目研究背景农业是江苏省第一用水大户，其用水量占全省总用水量的60以上。农业用水中， 90以上用于农田灌溉，因此灌溉用水量是水资 源规划与水利工程建设必须考虑的最重要因素之一。 灌溉用水量的多 少，一是取决于净灌溉用水量，二是灌溉水利用系数 (Irrigation Water Utilization Efficiency ，IWUE) 。因此， IWUE 是灌区规划、设计和水 资源调配的最基础数据之一。 大型水利工程规模的确定， 区域水资源 的配置，乃至一般灌溉工程的规划设计， 无不需要 IWUE 作为基础资 料，因此，合理确定 IWUE 具有非常重要的现实意义。所谓灌溉水利用系数是指某一

2、时期灌入田间可被作物利用的水 量与水源地灌溉取水总量的比值， 它反映全灌区渠系输水和田间用水 状况，是衡量从水源取水到田间作物吸收利用过程中灌溉水利用效率 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。此外， IWUE 还是节水潜力评价的依据，可为水资源宏 观调配决策提供依据。IWUE 与工程类型、管理水平和灌溉技术有关。江苏省南北自然 条件和经济水平、水利工程的建设和管理水平差异很大， IWUE 必然 有所差别。目前我省虽然开展过零星的 IWUE 测试工作，但规模小， 测点少，缺少对不同地区、 不同水源类型、不同规模等灌区的系统测 定工作，所得资料不多，且代表性较

3、差，难以满足目前水资源规划、 灌区规划和水土资源开发利用的要求。 为适应我省节水灌溉发展的新 形势和节约型社会建设的要求， 摸清全省农业灌溉水利用现状， 需要 全面开展农业 IWUE 测算分析工作， 以评估灌区节水潜力， 并为全省 水利工程的规划设计提供基本数据， 同时也为全国农业 IWUE 测算分 析工作提供必要的数据支撑。2、国内外研究现状IWUE 是衡量农业节水效果的关键指标，也是灌区规划设计、水 资源分配的基础数据。我国目前各地和各灌区所给出的 IWUE ，由于 分析方法和测定技术的差异，可比性较差。大部分文献资料认为，我 国 IWUE 总体在 0.45 左右（其中渠系水利用系数 0.

4、5 左右，田间水利 用系数 0.9 左右），而发达国家，如美国和以色列等国家和地区，一 般在 0.7-0.8 之间。与其相比，我国 IWUE 明显偏低，尚有较大节水 潜力。从我国目前各地区来测试资料分析，统计出的 IWUE 差异极大， 有的灌区仅有 0.2，而有的高达 0.78，很多数据明显地存在错误。在 这种模糊的数字指导下， 显然难以正确地制定各地区的水资源发展规 划，也无法对灌溉用水的节水潜力做出合理的评估， 难以有针对性地 指导节水灌溉的发展。影响 IWUE 测定精度的原因主要有以下几个方面： 一是灌区测定样点数据不足，样本代表性差。 IWUE 测试工作消 耗的人力、财力耗费巨大， 以

5、目前的科研组织体制和资金来源难以全 面实施， 只能通过样点测量，然后进行统计。目前 IWUE 的零星测 定工作主要由科研院所承担， 以科研课题的形式开展。 在科研经费和 人力投入不足的情况下， 国内尚无大规模灌区 IWUE 测定的先例。 取 点较少造成数据代表性差，难以获得足够的统计精度。二是测定条件难以保证， 测试设备精度不足， 造成测试精度较低。 在缺少量水设备的情况下， 我国主要采用水工建筑物量水或者流速仪 量水，当出现淹没流时，或者渠道断面不够规则（尤其是南方地区， 多采用河道输水）、流速较小时，量水精度便会降低。另外，由于绝 大部分灌区渠道缺少足够的专门量水建筑物， 渠道量水一般只能

6、测量 到干支渠， 斗渠及其以下量水较少。 采用渠系水利用系数和田间水利 用系数估算 IWUE 较为粗糙。三是灌区普遍存在渠道越级取水现象，如干渠上直接连接斗渠， 支渠连接农渠等， 即使能够较为准确地测定灌区某一级渠道的水利用 系数，但如何合理确定全灌区的 IWUE 仍然较为困难。四是目前的测试方法尚不统一， 测试原理和方法各有不同， 测试 结果可比性差。有的灌区采用渠系水利用系数与田间水利用系数之积 作为 IWUE ，这样就忽略了灌溉回归水的再利用，计算出的数值可能 偏小；有些灌区采用水量平衡法计算，考虑了回归水循环利用，测试 数值明显偏高（如漳河灌区，按照两种方法测试的节水可相差 20% 以

7、上）。江苏省共有大中小型灌区 26872个，灌区有效灌溉面积 4680 多 万亩，承担了江苏省三分之二以上耕地面积的灌溉任务， 是本省粮油 棉生产的主要来源。灌溉用水，除少量城区绿化用水外，绝大部分是 灌区灌溉用水，灌区IWUE的高低，基本代表了江苏省灌溉用水技术 与管理的总体水平。上世纪八十年代， 结合防渗渠道建设， 江苏省曾经在苏北一些灌 区进行过渠道水利用系数的测算， 并对灌区的渠系水利用系数进行了 测试。但由于缺少农田净灌溉定额的合理估算，难以对 IWUE进行合 理估算。如沿运河两岸的灌区，由于水稻超量灌水，田间水利用系数 很低，但渠系水利用系数较高， 若采用其他节水灌区的田间水利用系

8、 数，将导致IWUE的虚高。另外由于缺少足够的测点和连续资料，数 据的可靠性、代表性均不高。目前工程规划设计所用的IWUE通常采用专家估计或借鉴临近地区的数字，存在较大的模糊性和争议性。 农业作为江苏省的第一用水大户， 该数值的不准确将直接影响灌区规 划和水资源的合理配置。如江苏省淮北地区，水质性缺水较为严重， 需要从长江远距离提水北送。IWUE的高低，将直接影响南水北调东 线工程的规模和投资。但直到项目开始为止，江苏省IWUE的全面测定仍未开展，给水利工程，尤其是灌溉过程的规划设计带来很大不便， 水资源配置和工程规划设计的依据不足。3、样点灌区的选择和代表性分析3.1 样点灌区的选择的原则与

9、依据3.1.1 江苏省灌区概况江苏省共有以地面水位水源的大中小型灌区 26872 个，其中大型 灌区共 29 个，有效灌溉面积 1162.32 万亩，其中提水灌区 12 个，有 效灌溉面积 495.01 万亩、自流灌区 17 个，有效灌溉面积 667.31 万 亩；中型灌区 228 个，有效灌溉面积 1353.54 万亩，其中提水灌区 145 个，有效灌溉面积 980.02 万亩、自流灌区 83个，有效灌溉面积 373.52 万亩；小型灌区 26615 个，有效灌溉面积 2094.29 万亩，其 中提水灌区 21894 个，有效灌溉面积 1978.64 万亩、自流灌区 4721 个，有效灌溉面

10、积 115.65 万亩。江苏省共有纯井灌区 13719 个，有效灌溉面积 71.72 万亩。其中 采用土渠 +地面灌溉形式的有 8906 个，有效灌溉面积 56.1 万亩、渠 道防渗形式的有 5 个，有效灌溉面积 0.04 万亩、低压管道灌区 647 个，有效灌溉面积 3.48 万亩、喷灌区 4150 个，有效灌溉面积 12 万 亩、微灌区 11 个，有效灌溉面积 0.1 万亩（ 2008年统计数据）。3.1.2 影响灌溉用水有效利用系数的主要因素分析IWU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 水总量的比值。二者之间的差值，包括输水损失和田间灌水损失（主要是灌溉技术不佳造成的田

11、间深层渗漏、超量灌溉导致的无效腾发 等）。影响水量损失的因素，在自然条件方面，主要受土壤类型、地 下水埋深、作物类型等因素一项；在技术和管理层面上，主要受渠道 衬砌状况、建筑物配套、 灌区运行管理水平和灌溉实施者的灌水习惯 有关，而管理水平的高低，往往与经济发展水平和水价的高低有关。 因此，IWUE受到不同地区自然条件、经济水平和管理因素的多重影 响。在选择样点灌区时，应考虑上述因素。选取的样点，应能够代表 不同条件的灌区。3.1.3 样点灌区的选择的原则与依据江苏省灌区数量超过 4万个，数量巨大。IWUE测定人力、财力耗费巨大，难以也无需对所有灌区全面展开测定。因此，本次测定主 要采用抽样法

12、进行。抽样法的核心是样本特征能代表总体特征。根据灌区 IWUE的影响因素，本次测定样点灌区的选择原则主要包括以下两个方面：一是保证所选择的样本具有代表性， 即样本的特征能够反映总体 特征。这是开展IWUE量测的必备条件，必须加以保证。对于样点的代表性，根据IWUE的影响因素分析，本次样点灌区的选择主要考虑以下因素：1）灌区所在区域的代表性区域代表性主要影响灌区降雨量、 土壤类型等自然因素， 进而影 响作物的种植比例、灌水习惯。另外，江苏省经济水平呈现明显的南 北地域特征差异，即从苏南向苏中和苏北，经济水平逐渐下降，对节 水灌溉的投入也逐渐减少。因此，在样点灌区选择时，将全省分为苏 南、苏中和苏

13、北三个大区， 在各区内分别选点， 保证地域上的代表性。2）灌区面积的代表性IWUE具有明显的尺度效应，灌区面积影响分析尺度，而且从实 际管理来看， 灌区面积影响到灌区管理组织的完善程度， 在一定长度 上反映了管理水平的高低。 本次测试按照大、 中、小灌区进行了分类。 各规模等级内，均取一定数量的灌区作为样本。3）灌溉水源的代表性水作为准公共产品， 其价格不完全反映其价值。 灌溉水源的差异 影响取水的难易程度和农民灌水习惯。 对于自流取水灌区， 由于目前 尚未实施按量计费， 灌水定额和灌溉定额普遍偏高， 对节水灌溉的投 入 相对较少，IWUE-般偏低。相反，对于提水灌区，由于成本较高， 衬砌和其

14、他节水灌溉的投入较大，IWUE较高。因此，在按照面积分 类的基础上， 本次测试按照自流灌区、 提水灌区和纯井灌区进行了分 类。4）灌区管理水平的代表性 在评价灌区管理水平时，本次研究主要考虑了以下因素： 硬件的建设水平， 包括渠道衬砌率、渠系建筑物配套率、节水灌溉工程覆盖面积率。组织管理机构。 包括灌区管理人员的配备、技术人员数量、规章 制度、基层用水协会组织数量等。节水灌溉技术推广状况。 水稻为主的灌区， 主要是水稻节水灌溉 模式、节水模式推广面积及其比例；旱作物为主的灌区，考虑田间节 水灌溉模式，沟、畦规格和灌水习惯（主要考察灌水定额） 。管理水平，按照好、中、差进行评估，每个档次均抽取一

15、定数量 的灌区进行测试，保证样本的均匀分布。二是灌区具备良好的量测条件，以保证较高的量测精度。IWUE测算需要消耗大量人力，而且组织协调任务繁重，单独依 靠科研院所力量难以完成，必须利用灌区管理单位、地方（县市）水 利科研站所和水利站的技术力量。IWUE测试具有较强的技术性，对 人员素质要求较高，所选择的灌区、试验站（所）必须有较高技术水 平的专业人员， 才能完成相关指标和参数的测试。 同时，参研站（所） 需具备一定的试验场地和试验设施。 流速和流量的准确测定， 需要封 闭的沟渠、一定数量的控制建筑物或具备适于安装量水设施的条件， 才能保证量水过程的准确度。 因此，对灌区的硬件条件也有一定要求

16、。对于IWUE量测的组织管理，主要是按照区域，在考虑代表性的 前提下，选择具备一定技术力量和量测条件的灌区进行实施。3.2 样点灌区的数量与分布3.2.1 测试单位组织与分布根据样点灌区的代表性和组织管理要求， 在组织管理方面， 考虑 地域要求， 本次从苏南、 苏中和苏北三大分区中共选择 8 个综合实力 较强的试验站（所）参与测试。其中在苏南地区布置了昆山、常熟 2 个站，在苏中地区布置了如皋、东台、宝应 3 个站，在苏北地区布置 了徐州、射阳、涟水 3 个站，进行课题协作研究。上述 8 个水利科研站（所）早在上世纪 60 70 年代就已建站， 长期从事农田水利灌溉和排水的试验研究， 皆承担过水利部和省重大 农水科研课题，具有较强的灌溉试验技术力量和灌溉试验设施条件。 8 个水利科研所站共有 94 人，其中拥有水利、农业工程师以上的技 术职称有 43 人。3.2.2 样点灌