我國(guó)不同尺度灌溉用水效率評(píng)價(jià)與管理研究.pdf

1、我國(guó)人均水資源量只有2100m3，僅為世界人均水平的28％，全國(guó)年平均缺水量500多億m3，水資源供需矛盾關(guān)系顯著。同時(shí)，農(nóng)業(yè)總用水量占我國(guó)總用水量的60％以上，其中，灌溉總用水量占農(nóng)業(yè)總用水量的90％以上，而我國(guó)目前灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.50，與世界先進(jìn)水平0.7～0.8有較大差距。因此，節(jié)約用水、提高灌溉用水效率，在很大程度上影響著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水效率的提高程度，也是緩解我國(guó)水資源供需矛盾和可持續(xù)利用的關(guān)鍵措施之一。

2、　　 目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于灌溉用水效率的表述和測(cè)度方法不一，對(duì)不同尺度用水效率的跟蹤評(píng)價(jià)與管理還缺乏一套系統(tǒng)的程序與辦法，給今后更好地落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度帶來一定的不利影響。因此，系統(tǒng)開展不同尺度灌溉用水效率評(píng)價(jià)與管理研究具有十分重要的意義。
　　 基于以上情況，本文在對(duì)我國(guó)水資源和灌溉用水現(xiàn)狀，以及國(guó)內(nèi)外灌溉用水效率相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了開展灌溉用水效率評(píng)價(jià)與管理的理論框架。在此框架下，研究提出了用“首尾測(cè)算

3、分析法”測(cè)算分析表征灌溉用水效率的重要指標(biāo)——灌溉水有效利用系數(shù)的理論方法，以及灌區(qū)、省級(jí)區(qū)域、全國(guó)等3個(gè)尺度的灌溉水有效利用系數(shù)評(píng)價(jià)理論方法。以江蘇省以及其省內(nèi)柴塘大型灌區(qū)為例，系統(tǒng)敘述了灌區(qū)尺度、省級(jí)區(qū)域尺度和全國(guó)尺度灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算過程和結(jié)果，并分別進(jìn)行了評(píng)價(jià)。系統(tǒng)分析了灌溉水有效利用系數(shù)在時(shí)空上的變化規(guī)律。以石津大型灌區(qū)為典型灌區(qū)，利用分布式水循環(huán)模型，分析了石津灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)閾值。最后，根據(jù)落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制

4、度的總體要求，對(duì)“十二五”末全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，對(duì)“十二五”期間各?。▍^(qū)、市）灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行了分解，并提出了灌溉水有效利用系數(shù)監(jiān)測(cè)、考核思路與方法。得到的主要成果如下:
　　 (1)系統(tǒng)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外灌溉用水效率相關(guān)研究進(jìn)展
　　 針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外在灌溉用水效率研究與應(yīng)用方面存在口徑不統(tǒng)一、以點(diǎn)帶面等諸多問題，從促進(jìn)節(jié)約用水、提高灌溉用水效率，為政府制定節(jié)水灌溉發(fā)展策略以及宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)的角度，指

5、出了合理界定現(xiàn)有灌溉用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，規(guī)范統(tǒng)一測(cè)算分析與評(píng)價(jià)的程序與標(biāo)準(zhǔn)，跟蹤掌握不同尺度的灌溉用水效率現(xiàn)狀，監(jiān)測(cè)灌溉用水效率變化趨勢(shì)，提出用水效率宏觀管理和提高用水效率對(duì)策的重要性。
　　 (2)提出了我國(guó)不同尺度灌溉水有效利用系數(shù)評(píng)價(jià)理論方法以及影響因素
　　 闡明了灌溉用水效率的內(nèi)涵，說明統(tǒng)一用灌溉水有效利用系數(shù)作為表征灌溉用水效率指標(biāo)的出發(fā)點(diǎn)。提出了采用“首尾測(cè)算分析法”不同尺度灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)理論方法

6、。提出了樣點(diǎn)灌區(qū)選擇的理論依據(jù)、選擇原則和選擇方法。構(gòu)建了基于樣點(diǎn)灌區(qū)的全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析網(wǎng)絡(luò)體系。確定了從灌區(qū)、省級(jí)區(qū)域、全國(guó)等3個(gè)尺度對(duì)灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)的步驟和方法。
　　 經(jīng)對(duì)影響灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)的灌區(qū)自然條件、灌區(qū)類型和規(guī)模、灌溉工程狀況、灌水技術(shù)、管理水平等5個(gè)方面進(jìn)行分析表明，同一地區(qū)的降水與灌溉水有效利用系數(shù)一般成負(fù)相關(guān)關(guān)系，一般與灌區(qū)灌溉規(guī)模成反比;提水灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)一般低于井

7、灌區(qū)，自流灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)一般低于井灌區(qū)和提水灌區(qū)低;灌區(qū)渠道防滲、管道輸水等是提高渠系水利用系數(shù)的主要工程措施，噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、改進(jìn)地面灌水技術(shù)以及非充分灌溉技術(shù)等，以及減小畦田規(guī)格等是提高田間水利用系數(shù)的主要技術(shù)措施。
　　 (3)系統(tǒng)評(píng)價(jià)了灌區(qū)、省級(jí)區(qū)域和全國(guó)等3個(gè)尺度灌溉水有效利用系數(shù)
　　 以江蘇省及其柴塘大型灌區(qū)為例，系統(tǒng)敘述了灌區(qū)尺度、省級(jí)區(qū)域尺度和全國(guó)尺度灌溉水有效利用系數(shù)現(xiàn)狀測(cè)算過程和結(jié)果，并

8、分別進(jìn)行了評(píng)價(jià)。分析結(jié)果表明，全國(guó)32個(gè)省級(jí)區(qū)域中，灌溉水有效利用系數(shù)均值超過0.55的省份有9個(gè)、占28％，0.45～0.55的有15個(gè)、占47％，0.35～0.45的有8個(gè)、占25％;在6個(gè)分區(qū)中，灌溉水有效利用系數(shù)由高到低排序依次是華北、東北、東南、西北、中部、西南。對(duì)灌溉水有效利用系數(shù)影響因素分析表明，灌區(qū)規(guī)模越大，灌溉水有效利用系數(shù)就越低，反之系數(shù)就越高;小型、純井灌區(qū)在各省中所占比重與其灌溉水有效利用系數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系;節(jié)水灌

9、溉工程面積對(duì)灌溉水有效利用系數(shù)的提高起著重要作用;加強(qiáng)用水管理，可以明顯提高灌溉水有效利用系數(shù)。對(duì)于純井灌區(qū)，微灌、噴灌、管道輸水地面灌、防滲渠道地面灌、土質(zhì)渠道地面灌等5種灌溉類型灌溉面積占其灌溉面積比例，對(duì)純井灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)的影響程度依次減弱。
　　 (4)系統(tǒng)分析了灌溉水有效利用系數(shù)在時(shí)空上的變化規(guī)律
　　 系統(tǒng)分析了2006～2010年全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)在時(shí)空上的變化規(guī)律。分析結(jié)果表明，在時(shí)間變化方面

10、，大多數(shù)省份的灌溉水有效利用系數(shù)總體上呈現(xiàn)緩慢增大趨勢(shì)，同時(shí)隨著時(shí)間推移，各?。▍^(qū)、市）灌溉水有效利用系數(shù)提高的幅度有限、進(jìn)一步提高的難度加大;在空間變化方面，系數(shù)高值區(qū)主要集中在黃淮海平原地區(qū)，低值區(qū)主要集中在西南的青藏高原、云貴高原地區(qū)，同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的系數(shù)一般高于同緯度經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū);在系數(shù)增幅空間變化方面，西南、西北及南方地區(qū)的系數(shù)增幅普遍大于東部及東北平原地區(qū)，水資源量豐富、經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢省份的灌溉水有效利用系數(shù)增幅較小;在

11、各向同性假設(shè)條件下，大型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)空間變異的變程為650km左右，具有較強(qiáng)的空間結(jié)構(gòu)性。
　　 (5)系統(tǒng)分析了石津灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)閾值
　　 借助于分布式水循環(huán)模型，首先對(duì)石津灌區(qū)灌溉條件下的地表、土壤、地下水循環(huán)過程進(jìn)行模擬分析，測(cè)算出現(xiàn)狀條件下全灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)為0.535，其中渠灌區(qū)片、井渠結(jié)合灌區(qū)片、純井灌區(qū)片的灌溉水有效利用系數(shù)分別為0.380、0.476和0.689;然后模擬了各種節(jié)

12、水措施情景下的水循環(huán)變化及其對(duì)應(yīng)的灌溉水有效利用系數(shù)，分析了影響灌區(qū)系數(shù)變化的主要因素及其影響程度，并對(duì)多種措施的組合效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，最后分析得出了石津灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)的閾值為0.64，其中渠灌區(qū)片、井渠結(jié)合灌區(qū)片、純井灌區(qū)片的灌溉水有效利用系數(shù)閾值分別為0.57、0.62和0.76。
　　 (6)首次初步系統(tǒng)提出了我國(guó)灌溉用水效率控制紅線綜合管理對(duì)策
　　 闡明了在我國(guó)嚴(yán)峻的水資源條件下，為落實(shí)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理

13、制度，對(duì)我國(guó)灌溉用水效率控制紅線進(jìn)行綜合管理的重要性。分析結(jié)果表明，到2015年，全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.53以上是可行的。采用因素與趨勢(shì)分析法，對(duì)2011～2015年各?。▍^(qū)、市）灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行了分解。研究提出了全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)指標(biāo)監(jiān)測(cè)方案。根據(jù)用水效率紅線考核要求，提出了灌溉水有效利用系數(shù)目標(biāo)考核的工作思路與方法、主要考核內(nèi)容，以及主要配套措施等;同時(shí)，有針對(duì)性地提出了灌溉水有效利用系數(shù)分區(qū)提高對(duì)策。