灌溉现代化水管理关键技术及设备研发
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1.5 灌溉现代化的评价标准

灌溉现代化的出发点和最终目标就是通过设施的改造和体制机制的改革为用水户提供优质的服务。为评价灌溉现代化对提高供水服务质量的影响,本书提出采用灌溉供水的安全性、公平性、可靠性和灵活性四个指标来衡量灌溉现代化的实现程度。要实现灌溉现代化,实现灌溉供水服务的安全性、公平性、可靠性和灵活性,需要从“灌溉水源”“渠系配水”“田间灌水”和“灌溉管理”四个方面同步改进,这四个环节构成了灌溉现代化的完整过程,不可或缺。灌溉现代化的基本框架,见图1-1。

(1)安全性。是指灌溉对象不会因供水系统的修建和运行面临不安全的潜在威胁。在整个灌溉区域涉及范围内,生命安全、工程安全、水质安全和生态安全等诸多方面不会因为灌溉行为而面临现实的威胁或未来的潜在风险。

评价生命安全性,可以从供水工程基础设施在遭受自然或人为破坏后保障人和动物生命安全的能力等方面进行评价;评价工程安全性,主要对供水工程发生漫顶、垮塌的可能性进行评价;评价水质安全性,主要从劣质水灌溉可能造成的后果进行评价,可以根据农田灌溉水质标准,确定灌区供水服务环境安全性等级;评价生态安全性,主要是评价灌溉供水对灌区生态的影响,其中以灌区供水对灌区生态用水的满足程度为主要评价指标。

(2)公平性。主要用来评价位于不同区域的用水户是否都得到了适时适量的灌溉,重点表征灌溉系统的调度规则和各配水口得到水量的合理性。

上级渠道向下级渠道服务的公平性与调度规则、灌溉水费、灌溉效益、灌溉安全等众多方面有着密切的联系。因行政归属、渠道系统、种植结构、经济发展水平等方面的差异,不同灌溉区域对灌溉供水的需求也不同。丰水年份,水源充足,不同区域的供水需求均能得到满足;而枯水年份,灌溉水源有限,灌区用水供需矛盾突出。灌区公平合理的供水服务,不仅能够提高灌区的经济效益和生态效益,而且对提高用水户缴纳水费的积极性,促进灌区的社会和谐和公共安全具有重要的意义。末级配水点供水服务公平性水平直接关系着各用水单元能否获得公平供水服务。灌区各田块和用水单位对应灌区不同的末级配水点,而末级配水点之间也存在着密切的联系,协调末级配水点间的供水关系,确保末级配水点控制区域内的水平衡关系,成为末级配水点供水服务是否公平的关键所在,也是衡量灌区供水服务公平性水平的基本标准。

(3)可靠性。供水日期、供水历时、供水流量是衡量供水可靠性的指标,重点表征灌溉系统运行状况和下级渠道或作物得到适当水量的及时性。

上级渠道向下级渠道的实际可靠性服务水平可以从下级渠道能否获得所需水量的时间和年内下级渠道缺水次数等方面衡量。下级渠道所需水量和上级渠道配水时间是基于渠道的过水断面和灌区的来水情况,通过预测下级渠道控制区域的各种作物需水量和需水时间综合确定。因此,下级渠道能否获得可靠的所需水量和供水时间,是灌区能否取得较大效益的关键,也是衡量上级渠道向下级渠道实际可靠性服务水平的落脚点。

末级配水点的服务可靠性水平主要从作物能否获得生长发育所需灌水量、充足的灌溉持续时间和灌溉频率等方面衡量。作物耗水量除与作物本身生理有关外,与自然气候条件、土壤水肥状况等也有密切的联系。在丰水年份,若灌区的渠道系统完整,则灌区末级配水点能够为各区域作物提供可靠的供水服务;但在枯水年份,灌溉水源紧张,可能会造成末级配水点供水服务可靠性水平下降。通过灌区科学合理的水量调度,以灌区社会效益、经济效益和生态效益最大化为目标,合理配置不同用水单元农作物的供水量和供水时间,保证灌区获得最大效益,也是衡量末级配水点供水服务可靠性的重要指标。

(4)灵活性。需求的改变是否能够得到适当的响应是衡量灵活性的重要考虑因素,其响应时间是构成灵活性的主要指标。灵活性有助于实现水资源的高效利用,在灌区田间尺度上尽可能实现按需供水,重点表征系统的设计状况和作物按需供水的可能性。

图1-1 灌溉现代化的基本框架

评价灌溉供水服务灵活性的指标与灌溉供水服务公平性指标基本一致,也从上级渠道对下级渠道服务灵活性水平和末级配水点服务灵活性水平等方面表征。上级渠道对下级渠道的供水次数、供水流量和供水时间的灵活性,供水计划调整的灵活性;末级配水点能否根据计划供水,供水次数和供水水量及时间是否固定;泵站的供水流量是否有较大的调节幅度,供水次数和供水流量及供水时间是否有较大的灵活性,是否能保证根据实际需要调整供水方案。所有这些因素构成了供水服务灵活性的基本要素。