第2章　灌溉水有效利用系数测算分析方法

2.1　灌区灌溉水有效利用系数传统测算分析方法

灌溉水有效利用系数是反映灌区灌溉水有效利用程度的重要指标。以往，人们通常用灌溉水利用系数描述灌溉系统的灌溉用水效率，即利用灌区渠系水利用系数和田间水利用系数的乘积，得到灌溉水有效利用系数。

2.1.1　渠系水利用系数测定

渠系水利用系数反映从渠首到农渠的各级输配水渠道的输水损失，表示整个渠系的水的利用率，其值等于同时工作的各级渠道的渠道水利用系数的乘积，即连乘法。

渠道水利用系数为某渠道的出口流量（净流量）与入口流量（毛流量）的比值。也就是说，渠道水利用系数反映的是单一的某级渠道的输水损失。渗漏试验是用于对比各种渠道的渗漏损失，推算渠系（渠道）水利用系数的主要方法，一般采用静水法或动水法进行测验。

静水法测渗渠段需顺直、完整，断面规则，且具备相应的水源与交通条件，同时观测降水量与渗漏量。要先后进行恒水位测验和变水位测验。动水法测渗需有适合的水深条件、足够长的渠道、基本稳定的水流及测试时间保障，且可只测定一段较长渠道输水渗漏损失，不需区分其中各分段的渗漏差异情况；在渗漏量较大的渠道上较为适用，对于渗漏量较小的渠道及水位频繁有较大波动的渠道适用性相对较差。此外，动水法是在通水条件下进行的测试，渠段中的分水口需要封闭，测试条件并非渠道日常运行状态。

2.1.2　田间水利用系数测定

根据GB/T 56363—2006《节水灌溉工程技术规范》，实测灌溉后入渗到土壤计划湿润层深度土壤剖面内的水分含量即为灌入田间可被作物有效利用的水量，其值等于灌后与灌前土壤计划湿润层内土壤含水量之差，即某次灌水的净灌溉定额，不包括深层渗漏与田面泄水量。灌入田间可被作物有效利用的水量可选择有代表性的地块，通过测定灌水前后1～3d内土壤含水量的变化计算得出。

通常通过分类选取典型田块实测田间水利用系数，以此推算一个区域或灌区的田间水利用系数值，也可基于灌溉试验资料来估算。区域平均水平的田间水利用系数估算方法如下：

（1）用净灌水定额推求田间水利用系数。根据自然条件、作物种类不同，选择典型灌溉地块，测定每次灌水时，渠道末端引进的水量和作物净灌水定额以及实灌面积，进而计算每次灌水的田间水利用系数，然后再用全年各次灌溉水量进行加权平均，计算灌区该年的田间水利用系数。

（2）用年度灌溉净用水总量推求田间水利用系数。年度灌溉净用水总量等于区域内该年度所有种植作物的总灌溉定额之和。可选择典型区通过灌溉试验确定各种作物的总灌溉定额。然后，通过测定渠首末端进入田间的年度总水量及各种作物的实灌面积，可计算灌区该年的田间水利用系数。

（3）用作物产量推求田间水利用系数。大量灌溉试验资料表明，旱作物的需水量与产量存在一定的关联关系。在一个相对较小的区域范围内，由于自然条件，特别是气象条件变化很小，因此，在同一水平年且年内气象因素基本相同，同一种作物在灌区内的作物需水量等基本参数基本相同。据此，可以通过灌溉试验寻求出当年度该种作物总灌溉定额与产量的关系，即灌溉水生产率K。确定不同作物的K值后，则可根据各种作物的总产量推求出该年度的净灌溉用水总量，然后用净灌溉用水总量除以末级固定渠道进入田间的总水量，即可求出某一水平年的田间水利用系数。

2.1.3　存在问题

采用传统方法确定灌溉水有效利用系数存在以下主要问题和难点：

（1）测定工作量大。一个灌区的固定渠道一般有干渠、支渠、斗渠、农渠4级，大型灌区级数更多，而每一个级别的渠道又有多条，特别是斗渠、农渠数量更多，需要选取较多的渠道（段）进行测定；另外，灌溉地块自然条件和田间工程情况也存在差异，要取得较准确的田间水利用系数，需要选择众多的典型区进行测定。无论是渠系水利用系数，还是田间水利用系数测定工作量都很大。

（2）测定所需的条件严格，难以保证。采用动水法测定渠道水利用系数时，需要有稳定的流量，测渠段中间无支流，下一级渠首分水点的观测时间应与水流程时间相适应，实际测定时，一般均结合灌溉进行，流量变化波动大，不易控制；静水法测定的结果与渠道实际运行情况有差异，渗漏损失不能很好地反映渠道水利用系数；测量渠段选择数量有限，代表性没有保证。

（3）不能反映当年灌溉水有效利用的情况。灌区不同的水文年因来水和用水的情况不同，渠首引进的流量或水量也不相同，灌区的实灌面积也不相同。灌溉水有效利用系数与引入灌区的流量（水量）和实灌面积有关，因此，每年的系数都不相同，严格来说每次灌水都不相同。目前的灌区只用某次测定计算得出的灌溉水有效利用系数来代替所有的情况是不合适的，不能反映灌区当年实际灌溉水利用的实际情况。

对于以灌区为单元的灌溉用水效率测算分析与宏观评价，一般只需要了解灌溉用水效率的整体情况，而不关注其中间环节灌溉用水效率，此时，为简单可行，可以采用“首尾测算分析法”，避免传统分析方法的缺陷，便于操作，且具有科学合理性。实际工作中，需要评价输水过程和田间灌水过程不同环节的用水效率时，也可以分别测算渠系水系统系数和田间水利用系数，然后相乘得到灌溉水有效利用系数。