基于首尾测定法的石羊河流域灌溉水利用率估算及分析

第２８卷第２期　２０１０年４月　石河子大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈｉｈｅｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｖｏ１．２８　ＮＯ．２　Ａｐｒ．２０１０　文章编号：１００７—７３８３（２０１０）０Ｚ　０２３２　０５　基于首尾测定法的石羊河流域灌溉水　利用率估算及分析　吕廷波　，佟玲　（１石河子大学水利建筑工程学院，石河子８３２００１；　２中国农业大学中国农业水问题研究中心，北京１０００８３）　摘要：为了明确石羊河流域灌溉水利用水平和存在问题，提高农业灌溉用水利用率，进一步发展节水灌溉，应用首　尾测算法对石羊河流域不同尺度灌溉水利用率进行了估算及分析。结果表明：由于节水灌溉模式的推广应用和灌　区节水改造措施的实施，１９７６￣２００５年间石羊河流域灌溉水利用率有较大的提高，由１９７６年的３４　提高到２００５　年的５４．６　；全流域２Ｏ个主要灌区中，自流水灌区中古浪县古浪灌区的灌溉水利用率最高，２００１～２００５年平均为　５６．７　，地下水利用为主的井泉灌区中永昌县的四坝灌区灌溉水利用率最高，２００１～２００５年平均为６４．Ｏ　；石羊　河流域县区中古浪县灌溉水利用率最高，２００１￣２００５年平均为５５．０　。　关键词：首尾测算法；石羊河流域；不同尺度；灌溉水利用率；估算　中图分类号：￥２７４．４　文献标识码：Ａ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　Ｏｉｌ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｕｓｅ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｙａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｈｅａｄ—ｅｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ＬＵ　Ｔｉｎｇｂｏ　，ＴＯＮＧ　Ｌｉｎｇ。　（１　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｉｈｅｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｈｅｚｉ　８３２００１，Ｃｈｉｎａ；　２　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｙａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　ａｎｄ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｄｅ—　ｍａｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｓａｖｉｎｇ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｃａｌｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｙａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　ｗａｓ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｈｅａｄ—ｅｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ—ｓａｖｉｎｇ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｙａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　ｉｎ—　ｃｒｅａｓｅｄ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｆｒｏｍ　３４　ｉｎ　１　９７６　ｔｏ　５４．６　ｉｎ　２００５．Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｎ　Ｇｕｌａｎｇ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｄｉｓ—　ｔｒｉｃｔ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ａｍｏｎｇ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｖａｌｕｅ　ｆｒｏｍ　２００１　ｔｏ　２００５　ｗａｓ　５６．７％．Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｎ　Ｙｏｎｇｃｈａｎｇ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ａｍｏｎｇ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｖａｌｕｅ　ｆｒｏｍ　２００１　ｔｏ　２００５　ｒｅａｃｈｅｄ　６４．０　．Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｎ　Ｇｕｌａｎｇ　ｃｏｕｎｔｙ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｉｎ　ａｌｌ　ｔｈｅ　ｃｏｕｎｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｙａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｄａｓｉｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｖａｌｕｅ　ｆｒｏｍ　２００１　ｔｏ　２００５　ｒｅａｃｈｅｄ　５５．０％．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｅａｄ—ｅｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ；Ｓｈｉｙａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｃａｌｅｓ；ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉ—　ｃｉｅｎｃｙ；ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　收稿日期：２００９一ｌＯ一２５　基金项目：国家自然科学基金项目（５０３３９０３０）　作者简介：吕廷波（１９７８一），男，讲师，从事农业水土资源研究　ｍａｉｌ：ｌｖｉｔｎｇｂｏ＠ｓｈｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。　第２期　吕廷波，等：基于首尾测定法的石羊河流域灌溉水利用率的估算及分析　２３３　石羊河流域是甘肃省三大内陆河流域之一，位　于甘肃省河西走廊东部，祁连山北麓，与巴丹吉林沙　１９９９年合并成为红崖山灌区），天祝县１个，永昌县　４个，金川区１个。　漠和腾格里沙漠相邻。地理位置介于东经１０１。４１　～具体情况见图１。　１０４。１６　，北纬３６。２９　～３９。２７　，总面积约４．１６万　ｋｍ。。该流域２００３年水资源总量为１６．６１亿　，农　田灌溉用水量占社会经济各部门总用水量的８５．７％，　提高农业灌溉用水的利用率和利用效率，是解决石羊　河流域水资源供需矛盾、维持该地区农业持续发展的　根本出路　］。　灌溉水利用率是集中反映灌区灌溉工程质量、灌　溉技术水平和用水管理水平的一项综合指标，也是进　行农业水利宏观决策的重要依据。灌溉用水有效利　用系数测算分析有助于进一步明确农业节水的主攻　方向ｌ＿３　］。汪富贵Ｌ６　分析了大型灌区灌溉水利用率，　提出了改进传统灌溉水利用率的连乘计算公式的计　算方法；李英能Ｉ７　分析了传统确定方法存在的问题和　难点，提出了用作物净灌水定额、年度净灌溉用水总　量以及灌区作物产量来推求灌溉水利用率的简易方　法；高峰、徐建中［８　提出了测定灌溉水利用率的综合　测定计算方法；张涛　］、刘坤等　“］、王洪斌等　］、　谭芳等　。　分析了灌溉水利用率的影响因素；张亚　平　“］、张芳等　引、孙国斌等　、张东等　进行了不同　省区的现状灌溉水利用率测算研究。　首尾测定法不考虑灌溉输、配水过程中的水量　损失，只测定渠首（或水源）的总引水量，根据当年气　象资料和有关灌溉试验资料，分析计算区域作物综　合净灌溉需水量，用二者的比值求得区域灌溉水利　用率，避免了传统灌溉水利用率测算方法测试手段　单一、测定工作量大且测试需求条件难以满足、典型　测量结果代表性较差等困难与问题，省时省力可及　时精确地反映区域灌溉用水的总体利用状况，有利　于开展区域灌溉用水的利用率和利用效率的评价分　析，因此，本文采用首尾测定法估算石羊河流域不同　尺度灌溉水利用率。　１材料与方法　１．１　石羊河流域主要灌区概况　石羊河流域灌区主要分布在石羊河中下游地　区，大多建于２０世纪六七十年代。除凉州区黄羊灌　区和古浪县的大靖灌区、古浪灌区、古丰灌区因水资　源匮乏，充分灌溉水量不足采用非充分灌溉模式外，　石羊河流域其它地区采用充分灌溉模式。　石羊河流域主要灌区有２Ｏ个，其中凉州区８　个，古浪县３个，民勤县３个（湖区灌区和坝区灌区　图１　石羊河流域主要藩区分布示意图　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｙａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　１．２首尾测定法计算灌区尺度的灌溉水利　用率叩　首尾测定法计算灌区灌溉水利用率　公式如下：　仉一１０∑（正　Ｍ　＋Ｌ　）Ａ／ｗ，　（１）　‘　＝１　式（１）中：Ｍｉ为第　种作物充分灌溉条件下的净灌　溉需水量，ｍｍ；ｋ　为非充分灌溉条件下作物净灌溉　需水量调整系数，据统计调查古浪县ｋ　为０．６５，凉　州区黄羊灌区ｋ　为０．７５，其它县区为１．０；Ｌ　为第ｉ　种作物净泡地冲洗盐碱需水量，ｍｍ；Ａ　为第ｉ种作　物的实灌面积，１０　ｈｍ　；Ｗ为灌区全年的毛灌溉用　水量，１０。ｍ。；　为灌区作物种类。　石羊河流域各县（区）净泡地用水量Ｌ　略有差　别，其中凉州区１１５．４ｍｍ／年，古浪县约１１１．９ｍｍ／　年，民勤县１３０．５ｍｍ／年（净泡地洗盐碱需水量），天祝　县９０．３ｍｍ／年，永昌１１５．７ｒａｍ￣年，金川区１１５．７ｍｍ／　年。由水量平衡原理得Ｍ计算公式如下：　Ｍ　—ＥＴ　—Ｐ　—Ｇ　＋△Ｗ　。　（２）　式（２）中：Ｅ　是第ｉ种作物的需水量，ｍｍ；　是第ｉ　种作物生育期内有效降雨量，ｍｍ；Ｇ　是第ｉ种作物生　育期内地下水利用量，ｍｍ△　是第ｉ种作物生育期　内始末土壤储水量的变化值（年△ｗ　约等于零ｍｍ）。　１．３水量加权法计算县（区）与流域尺度的　灌溉水利用率　在估算各灌区灌溉水利用率的基础上，采用水　量加权法计算计算县（区）与流域灌溉水利用率，即：　一　Ｗ　／ｗ总。　（３）　石河子大学学报（自然科学版）　第２８卷　式（３）中：　为　灌区的灌溉水利用率；Ｗｉ为ｉ灌区　的年灌溉用水量，１０　ｍ。；Ｗ总为县（区）或流域全年　的灌溉用水量，ｌ０　ｍ。。　据式（３）可由各县（区）所属灌区的灌溉水利用率采　用水量加权求得各县（区）的平均灌溉水利用率，然　后由各县（区）的平均灌溉水利用率经水量加权求得　全流域的平均灌溉水利用率。　２结果与分析　　∞　∞盯∞　如　∞　：合∞　如　∞　加　∞　计算结果见图２。加　２。１　石羊河流域不同尺度的灌溉水利用率　根据式（１）计算流域各灌区的灌溉水利用率，根　羹　要　耀　ａ：凉州区灌区　静　窭　嶷　鹾　ｂ：古浪县灌区　旃　暖　熏　ｊ餐　瓣　ｃ：民勤县灌区　第２期　吕廷波，等：基于首尾测定法的石羊河流域灌溉水利用率的估算及分析　２３５　加　印　∞　柏　如　∞　薅　匠　・　∞　∞　加　∞　加巧ｍ　崧　糕　；２　９　宝　宝　０　２　２　蛊　磊　＝２　磊　器　２　２　２　２　ｇｊ　年份　ｄ：永昌县灌区　蜜　蕃　星　２　寓　寓　意　零　薅　丑ｉ三　＊　踌　襞　ｅ：石羊河流域县（区）及流域　图２石羊河流域分灌区、县（区）尺度灌溉水利用率　Ｆｉｇ　２　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｓｃａｌｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｙａｎｇ　ｒｉｖｅｒ　ｂａｓｉｎ　２．２　石羊河流域不同尺度灌溉水利用率的　比较分析　从凉州区（图２ａ）、古浪县（图２ｂ）、民勤县（图　３　结语　由于节水灌溉模式的推广应用和灌区节水改造　措施的实施，１９７６￣２００５年间石羊河流域灌溉水利　用率有较大的提高，由１９７６年的３４　提高到２００５　年的５４．６　。全流域２Ｏ个主要灌区中，自流水灌　２ｃ）、永昌县（图２ｄ）不同灌区的灌溉水利用率结果　可以看出，１９７６￣２００５年石羊河流域分灌区的灌溉　水利用率总体上有所提高，其中灌溉水利用率较高　的灌区有凉州区的清源灌区、黄羊灌区、永昌灌区、　张义灌区，古浪县的古浪灌区，永昌县的四坝灌区、　区中古浪县的古浪灌区灌溉水利用率最高，２００１～　２００５年平均为５６．７　，地下水利用为主的井泉灌区　东大河灌区。自流水灌区中古浪县的古浪灌区灌溉　水利用率最高，２００１～２００５年平均为５６．７　，地下　水利用为主的井泉灌区中永昌县的四坝灌区灌溉水　利用率最高，２００１￣２００５年平均为６４．０％。　由图２ｅ可见，在石羊河流域县（区）中，古浪县　中永昌县的四坝灌区灌溉水利用率最高，２００１～　２００５年平均为６４．０　。石羊河流域县区中古浪县　灌溉水利用率最高，２００１￣２００５年平均为５５．０　。　目前，首尾测算法是一种较为简捷、准确的灌溉　水利用率测算方法，其计算结果也较为真实地反映　了灌区地实际灌溉用水情况。但是在部分计算环节　采用以点代面的计算方法，最终计算结果存在一定　的误差。因此，在灌溉水利用计算过程中需要进一　的平均灌溉水利用率最高，２００１～２００５年平均为　５５．０　；１９７６～２００５年间该流域灌溉水利用率有　较大的提高，由１９７６年的３４　提高到２００５年的　５４．６　步与地理信息系统（ＧＩＳ）相结合，进行更为精确的　２３６　石河子大学学报（自然科学版）　第２８卷　计算分析。　参考文献：　［１］康绍忠，蔡焕杰，陈　勇，等．河西石羊河流域高效农业　节水的途径与对策［Ｊ］．干旱区农业研究，１９９６，１４（１）：　１０—１８．　［２］佟　玲，康绍忠，杨秀英．西北旱区石羊河流域作物耗水　点面尺度转化方法的研究［Ｊ］．农业工程学报，２００６，２２　（１０）：４５－５１．　［３茆智．灌溉用水有效利用系数测算分析有助于进一步明　确农业节水的主攻方向［Ｊ］．中国水利，２００９，（３）：５－６．　［４］康绍忠，蔡焕杰．农业水管理学［Ｍ］．北京：中国农业出　版社，１９９６：１２２—１２５．　［５］康绍忠，粟晓玲，杜太生，等．西北旱区流域尺度水资源　转化规律及其节水调控模式［Ｍ］．北京：中国水利水电　出版社，２００９：３９８—４００．　［６］汪富贵．大型灌区灌溉水利用系数的分析方法［Ｊ］．节水　灌溉，２００１，（６）：２５—２６．　［７］李英能．浅论灌区灌溉水利用系数［Ｊ］．中国农村水利水　电，２００３，（７）：２３—２６．　［８］高　峰，赵竞成，许建中．灌溉水利用系数测定方法研究　［Ｊ］．灌溉排水学报，２００４，２３（１）：１４—２０．　［９］许建中，赵竞成，高　峰，等．灌溉水利用系数综合测定　法实例分析［Ｊ］．中国农村水利水电，２００５，（１）：５５—５８．　［１Ｏ］张涛，张成利，李楠楠．灌溉水利用系数的传统测定　方法存在的问题及影响因素分析［Ｊ］．地下水，２００６，２８　（３）：８１－８２．　［１１３刘　坤，郑旭荣，谢　云．玛纳斯河流域农业节水潜力　分析［Ｊ］．石河子大学学报（自然科学版），２００５，２３（２）：　２３７—２３９．　［１２］王洪斌，闻绍珂，郭　清．灌溉水利用系数传统测定方　法的修正［Ｊ］．东北水利水电，２００８，（４）：５９—６１．　Ｅｌ３］谭芳，崔远来，王建漳．灌溉水利用率影响因素的主　成分分析——以漳河灌区为例［Ｊ］．中国农村水利水　电，２００９，（２）：７０—７３．　［１４］张亚平．陕西省现状灌溉水利用率测算方法与问题讨　论［Ｊ］．水资源与水工程学报，２００７，１６（３）：６０－６２．　［１５］张芳，李永鑫，张玉顺，等．河南省现状灌溉水利用率　的测算研究［Ｊ］．人民黄河，２００８，３０（１）：５１—５４．　［１６］孙国斌，王密侠，尚虎军．陕西省灌溉水利用系数测算　软件的开发与应用［Ｊ］．灌溉排水学报，２００８，２８（１）：　１２８—１３Ｏ．　［１７］张东，张贤瑞，冯永军，等．天津市现状灌溉水利用率　测算研究［Ｊ］．节水灌溉，２００９，（２）：４２—４４．