摘要 開展水田灌溉用水量試驗(yàn)，通過對水田灌溉用水量的現(xiàn)場觀測，計(jì)算得到了水田灌溉年用水量，為水資源評價和地表水還原計(jì)算提供了可靠的依據(jù)。
關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)用水量；水田灌溉；地表水；還原計(jì)算
地表水還原計(jì)算是保證水資源合理開發(fā)的一項(xiàng)重要任務(wù)[1-2]，也是當(dāng)前進(jìn)行水資源評價的中心工作。在遼寧中部平原區(qū)，農(nóng)業(yè)灌溉用水量占地表水還原量的比重較大。為保證這部分水量在還原計(jì)算中準(zhǔn)確無誤，對水田灌溉用水量進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，并取得了較好成果。
1 水田灌溉用水量試驗(yàn)
1.1 試驗(yàn)場地選擇與布設(shè)
根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，選擇了一塊供水與排水工程完善、地勢平坦、周邊無高桿作物的小面積灌區(qū)作為水田灌溉用水量實(shí)驗(yàn)場。并在實(shí)驗(yàn)場內(nèi)，布設(shè)流量觀測斷面5處，降水量觀測場1處，水面蒸發(fā)觀測場1處，田間蒸發(fā)觀測場1處，田間蒸騰量觀測場1處，地下水埋深觀測井1處，土壤含水率觀測場1處。
1.2 觀測項(xiàng)目安排
在流量測驗(yàn)斷面上利用流速儀實(shí)測地表水引用量，地下水開采量。用小浮標(biāo)實(shí)測田間回歸水排放量。用自記雨量計(jì)和直徑為20 cm的普通雨量計(jì)實(shí)測降雨量。用E601蒸發(fā)皿和直徑為20 cm的普通蒸發(fā)皿實(shí)測水面蒸發(fā)量和田間蒸發(fā)量。用1.0 m×1.0 m的觀測筒觀測水稻植株蒸騰量和棵間蒸發(fā)量，采用人工方式定時觀測地下水深埋及土壤含水率等項(xiàng)目。
2 水田灌溉用水量計(jì)算
2.1 資料采用
降水資料，采用自記雨量計(jì)實(shí)測值；地表水引用量，采用流速儀實(shí)測值；地下水開采量，采用流速儀實(shí)測值；田間滲透量，采用經(jīng)驗(yàn)值（日滲透深度3.5 mm/d）；回歸水排放量，采用小浮標(biāo)實(shí)測值；渠系損失量，采用計(jì)算值（實(shí)測出渠系有效利用系數(shù)后，通過公式計(jì)算）；植株蒸騰量和棵間蒸發(fā)量，采用實(shí)測值。
2.2 水稻生長期劃分
根據(jù)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)水稻生長發(fā)育的實(shí)際情況，水稻生長可劃分為5個生長期。①泡田期，5月5―10日，計(jì)6 d；②返青期，5月11―27日，計(jì)17 d；③分蘗期，5月28日至7月11日，計(jì)45 d；④孕穗抽穗期，7月12日至8月11日，計(jì)31 d；⑤成熟期，8月12日至9月14日，計(jì)34 d。水稻總生長期為133 d。
2.3 灌溉用水量計(jì)算
灌溉用水量計(jì)算方法：①試驗(yàn)區(qū)灌溉面積確定。采用平板儀實(shí)測，測得面積為295 000 m2。②渠系有效利用系數(shù)確定。試驗(yàn)區(qū)引水工程在二級渠道組成。采用流速儀在兩級渠道的入水口和出水口設(shè)測流斷面，分別進(jìn)行進(jìn)、出口流量實(shí)測，得到渠道有效利用系數(shù)為0.731。③灌溉用水量計(jì)算。采用分式W用=W降+W地表+W地下計(jì)算。獲得平均用水量為13 617 m3/hm2（表1）。其中，W用為年灌溉用水量；W降為降水量；W地表為地表水引用量；W地下為地下水開采量。④水稻生長需水量。水稻生長需水量包括植株蒸騰量、棵間蒸發(fā)量和田間滲漏量等3個部分水量。通過對試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)得到水稻生長需水量為10 710 m3/hm2（表1）。⑤灌溉用水損失量計(jì)算。灌溉用水損失量包括渠系滲漏量和田間回歸水排放量2個部分[3-5]。這2個部分損失的水量在灌溉過程中是不可避免的，由于各灌區(qū)的土質(zhì)不同，渠系工程質(zhì)量不同，損失量也有一定差距[6]。在試驗(yàn)中根據(jù)測出的渠系有效利用系數(shù)，計(jì)算出地表水引用量在渠道運(yùn)行的過程中年損失量為1 858.5 m3/hm2。田間回歸水排放量為625.5 m3/hm2。2項(xiàng)總損失量為2 484.0 m3/hm2。
3 資料分析
此次試驗(yàn)灌區(qū)選擇在黏土結(jié)構(gòu)的平原區(qū)。試驗(yàn)前灌區(qū)土壤含水率為19.4%，地下水埋深為9.23 m。從表1中可以看出，水田年總用水量為13 617 m3/hm2，水稻生長需水量為10 710 m3/hm2，總損失量為2 484 m3/hm2。水稻生長需水量與總損失量之和比總用水量少423 m3/hm2。這部分水量在水稻成熟后還保持在原田間的土壤。
從表1中還可以明顯看出，從水稻生長發(fā)育情況來看可劃分5個用水期；從各用水期的特點(diǎn)看可劃分為3個用水階段：一是集中灌水階段。泡田期為集中灌水階段，各灌區(qū)在該階段各自發(fā)揮其優(yōu)勢，集中向田間灌水，使田間的水量盡快達(dá)到飽和并保持供插秧和幼苗生長需要的水層。二是需要灌水階段。此階段時間較長，主要分布在水稻返青期、分蘗期、孕穗抽穗期和成熟期的前半期。此階段是根據(jù)水稻的生長的實(shí)際需要有計(jì)劃地向田間灌水，以滿足水稻生長的需水量。三是停止灌水階段。成熟期后半期，水稻發(fā)育基本成熟，田間土壤含水量能夠滿足水稻成熟的需要，因此各灌區(qū)停止灌水。為了保證收割的順利進(jìn)行，遇有降水隨時排出，從而看出此次試驗(yàn)符合水稻生長的用水規(guī)律和用水的實(shí)際情況。
4 結(jié)語
試驗(yàn)結(jié)果表明，水田灌溉用水量主要來源于天然降水、地表水和地下水。灌溉過程和各時期灌水量由人工掌握并合理分配。據(jù)測定計(jì)算，水稻生長年用水量為13 617 m3/hm2。水稻生長實(shí)際耗水量為10 710 m3/hm2。如果采用節(jié)水的方法進(jìn)行灌溉，平均可以節(jié)約用水625.5 m3/hm2，在渠道上加入防滲設(shè)備還可以進(jìn)一步節(jié)約用水，最多達(dá)1 858.5 m3/hm2。從而看出節(jié)約用水是充分利用水資源使其發(fā)揮最大效益的最好辦法。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 尚虎君.作物需水量計(jì)算模型組件及灌區(qū)需水過程研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2012.
[2] 蒲亨亮.灌區(qū)用水量計(jì)算及可利用水量預(yù)測[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2013（2）：88-89.
[3] 陳興茹，劉樹坤.論經(jīng)濟(jì)合理的生態(tài)用水量及其計(jì)算模型（Ⅱ）――應(yīng)用[J].水利水電科技進(jìn)展，2006（6）：1-5.
[4] 鄧小林.廣元枯水季農(nóng)業(yè)用水盈虧分析及水資源潛力挖掘[J].四川氣象，1994（2）：46-47.
[5] 王宏.農(nóng)業(yè)灌溉用水定額分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（5）：253.
[6] 董文福.農(nóng)業(yè)水資源價值計(jì)算方法研究[J].資源開發(fā)與市場，2007（12）：1093-1095.
關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)用水量；水田灌溉；地表水；還原計(jì)算
地表水還原計(jì)算是保證水資源合理開發(fā)的一項(xiàng)重要任務(wù)[1-2]，也是當(dāng)前進(jìn)行水資源評價的中心工作。在遼寧中部平原區(qū)，農(nóng)業(yè)灌溉用水量占地表水還原量的比重較大。為保證這部分水量在還原計(jì)算中準(zhǔn)確無誤，對水田灌溉用水量進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，并取得了較好成果。
1 水田灌溉用水量試驗(yàn)
1.1 試驗(yàn)場地選擇與布設(shè)
根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，選擇了一塊供水與排水工程完善、地勢平坦、周邊無高桿作物的小面積灌區(qū)作為水田灌溉用水量實(shí)驗(yàn)場。并在實(shí)驗(yàn)場內(nèi)，布設(shè)流量觀測斷面5處，降水量觀測場1處，水面蒸發(fā)觀測場1處，田間蒸發(fā)觀測場1處，田間蒸騰量觀測場1處，地下水埋深觀測井1處，土壤含水率觀測場1處。
1.2 觀測項(xiàng)目安排
在流量測驗(yàn)斷面上利用流速儀實(shí)測地表水引用量，地下水開采量。用小浮標(biāo)實(shí)測田間回歸水排放量。用自記雨量計(jì)和直徑為20 cm的普通雨量計(jì)實(shí)測降雨量。用E601蒸發(fā)皿和直徑為20 cm的普通蒸發(fā)皿實(shí)測水面蒸發(fā)量和田間蒸發(fā)量。用1.0 m×1.0 m的觀測筒觀測水稻植株蒸騰量和棵間蒸發(fā)量，采用人工方式定時觀測地下水深埋及土壤含水率等項(xiàng)目。
2 水田灌溉用水量計(jì)算
2.1 資料采用
降水資料，采用自記雨量計(jì)實(shí)測值；地表水引用量，采用流速儀實(shí)測值；地下水開采量，采用流速儀實(shí)測值；田間滲透量，采用經(jīng)驗(yàn)值（日滲透深度3.5 mm/d）；回歸水排放量，采用小浮標(biāo)實(shí)測值；渠系損失量，采用計(jì)算值（實(shí)測出渠系有效利用系數(shù)后，通過公式計(jì)算）；植株蒸騰量和棵間蒸發(fā)量，采用實(shí)測值。
2.2 水稻生長期劃分
根據(jù)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)水稻生長發(fā)育的實(shí)際情況，水稻生長可劃分為5個生長期。①泡田期，5月5―10日，計(jì)6 d；②返青期，5月11―27日，計(jì)17 d；③分蘗期，5月28日至7月11日，計(jì)45 d；④孕穗抽穗期，7月12日至8月11日，計(jì)31 d；⑤成熟期，8月12日至9月14日，計(jì)34 d。水稻總生長期為133 d。
2.3 灌溉用水量計(jì)算
灌溉用水量計(jì)算方法：①試驗(yàn)區(qū)灌溉面積確定。采用平板儀實(shí)測，測得面積為295 000 m2。②渠系有效利用系數(shù)確定。試驗(yàn)區(qū)引水工程在二級渠道組成。采用流速儀在兩級渠道的入水口和出水口設(shè)測流斷面，分別進(jìn)行進(jìn)、出口流量實(shí)測，得到渠道有效利用系數(shù)為0.731。③灌溉用水量計(jì)算。采用分式W用=W降+W地表+W地下計(jì)算。獲得平均用水量為13 617 m3/hm2（表1）。其中，W用為年灌溉用水量；W降為降水量；W地表為地表水引用量；W地下為地下水開采量。④水稻生長需水量。水稻生長需水量包括植株蒸騰量、棵間蒸發(fā)量和田間滲漏量等3個部分水量。通過對試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)得到水稻生長需水量為10 710 m3/hm2（表1）。⑤灌溉用水損失量計(jì)算。灌溉用水損失量包括渠系滲漏量和田間回歸水排放量2個部分[3-5]。這2個部分損失的水量在灌溉過程中是不可避免的，由于各灌區(qū)的土質(zhì)不同，渠系工程質(zhì)量不同，損失量也有一定差距[6]。在試驗(yàn)中根據(jù)測出的渠系有效利用系數(shù)，計(jì)算出地表水引用量在渠道運(yùn)行的過程中年損失量為1 858.5 m3/hm2。田間回歸水排放量為625.5 m3/hm2。2項(xiàng)總損失量為2 484.0 m3/hm2。
3 資料分析
此次試驗(yàn)灌區(qū)選擇在黏土結(jié)構(gòu)的平原區(qū)。試驗(yàn)前灌區(qū)土壤含水率為19.4%，地下水埋深為9.23 m。從表1中可以看出，水田年總用水量為13 617 m3/hm2，水稻生長需水量為10 710 m3/hm2，總損失量為2 484 m3/hm2。水稻生長需水量與總損失量之和比總用水量少423 m3/hm2。這部分水量在水稻成熟后還保持在原田間的土壤。
從表1中還可以明顯看出，從水稻生長發(fā)育情況來看可劃分5個用水期；從各用水期的特點(diǎn)看可劃分為3個用水階段：一是集中灌水階段。泡田期為集中灌水階段，各灌區(qū)在該階段各自發(fā)揮其優(yōu)勢，集中向田間灌水，使田間的水量盡快達(dá)到飽和并保持供插秧和幼苗生長需要的水層。二是需要灌水階段。此階段時間較長，主要分布在水稻返青期、分蘗期、孕穗抽穗期和成熟期的前半期。此階段是根據(jù)水稻的生長的實(shí)際需要有計(jì)劃地向田間灌水，以滿足水稻生長的需水量。三是停止灌水階段。成熟期后半期，水稻發(fā)育基本成熟，田間土壤含水量能夠滿足水稻成熟的需要，因此各灌區(qū)停止灌水。為了保證收割的順利進(jìn)行，遇有降水隨時排出，從而看出此次試驗(yàn)符合水稻生長的用水規(guī)律和用水的實(shí)際情況。
4 結(jié)語
試驗(yàn)結(jié)果表明，水田灌溉用水量主要來源于天然降水、地表水和地下水。灌溉過程和各時期灌水量由人工掌握并合理分配。據(jù)測定計(jì)算，水稻生長年用水量為13 617 m3/hm2。水稻生長實(shí)際耗水量為10 710 m3/hm2。如果采用節(jié)水的方法進(jìn)行灌溉，平均可以節(jié)約用水625.5 m3/hm2，在渠道上加入防滲設(shè)備還可以進(jìn)一步節(jié)約用水，最多達(dá)1 858.5 m3/hm2。從而看出節(jié)約用水是充分利用水資源使其發(fā)揮最大效益的最好辦法。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 尚虎君.作物需水量計(jì)算模型組件及灌區(qū)需水過程研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2012.
[2] 蒲亨亮.灌區(qū)用水量計(jì)算及可利用水量預(yù)測[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2013（2）：88-89.
[3] 陳興茹，劉樹坤.論經(jīng)濟(jì)合理的生態(tài)用水量及其計(jì)算模型（Ⅱ）――應(yīng)用[J].水利水電科技進(jìn)展，2006（6）：1-5.
[4] 鄧小林.廣元枯水季農(nóng)業(yè)用水盈虧分析及水資源潛力挖掘[J].四川氣象，1994（2）：46-47.
[5] 王宏.農(nóng)業(yè)灌溉用水定額分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（5）：253.
[6] 董文福.農(nóng)業(yè)水資源價值計(jì)算方法研究[J].資源開發(fā)與市場，2007（12）：1093-1095.
