水利工程灌溉水利用率测算.docx
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水利工程灌溉水利用率测算
（水利工程）灌溉水利用率测算
《浙江省“十一五”灌溉水利用率测算》
培训讲义
浙江省水利河口研究院
2007年4月
前言
1测算技术路线及样点灌区1
1.1测算技术路线1
1.2样点灌区2
2测算方法4
2.1自流灌区4
2.2提水灌区6
3典型末级渠道及样点田块选择8
3.1典型末级渠道选择要求8
3.2样点田块选择要求9
4实用量水技术11
5样点灌区主要工作内容及进度安排12
附表1-7
附件1《浙江省灌区实用量水技术讲义》。
前言
灌溉水利用率是指某一时期灌入田间可被作物利用的水量与水源地灌溉取水总量的比值（％）。
它反映灌区渠系输水和田间灌溉用水状况，是衡量灌区从水源引水到田间作物水分利用过程中灌溉水的利用程度的一个关键指标，也是反映灌区灌溉工程状况、灌溉技术水平、用水管理水平等因素的一个综合性指标。
为适应“十一五”期间乃至今后我国节水灌溉快速发展的新形势和节约型社会建设的要求，科学评价“十一五”全国农业灌溉用水效率与灌溉节水潜力，建立全国灌溉水利用率测算评价网络体系，2006年12月，水利部下发了《关于开展“十一五”全国农业灌溉水利用率测算分析工作的通知》（水农【2006】617号），全面启动了“十一五”全国农业灌溉水利用率测算分析工作。
全国农业灌溉水利用率测算分析工作将历时5年。
2006年底，完成各省（区、市）及全国2005年底农业灌溉水利用率测算分析报告；2010年底完成各省（区、市）及全国“十一五”灌溉水利用率测算分析报告。
根据水利部对此项工作统一部署，结合浙江实际情况，我省灌溉水利用率测算工作具体由省农田水利总站统一组织领导，各样点灌区管理单位及省水利河口研究院参加。
为更好地指导此项工作的开展，顺利完成我省“十一五”灌溉水利用率测算任务，特编制本培训讲义。
1测算技术路线及样点灌区
1.1测算技术路线
本次“十一五”灌溉水利用率测算技术路线，主要是按照《全国现状灌溉水利用率测算技术方案》（下称《技术方案》）进行。
根据《技术方案》，省级农业灌溉水利用率测算工作，主要是在对各省灌区基本情况进行统计与分析的基础上，通过选择不同规模、不同类型、不同工程状况和管理水平的典型代表灌区作为测算样本点，并依据样点灌区的灌溉用水管理资料、灌溉试验与观测资料和灌溉实践经验等，补充必要的典型观测，通过观测调查、计算分析，采用统一的首尾测算分析法（见后），对样点灌区灌溉水利用率进行测算分析。
在样点灌区灌溉水利用率测算的基础上，采用点与面相结合，调查统计与观测分析相结合，微观研究与宏观分析评价相结合的方法，按不同分类灌区灌溉用水量进行加权平均，推算出全省农业灌溉水利用率。
具体技术路线如图1.1所示。
图1.1省级灌溉水利用率测算技术路线
测算主要过程如下：
（1）对全省灌区情况开展整体调查，统计分析大、中、小型灌区的数量、分布、工程状况与管理水平、灌溉取水量等，并以此为基础，确定代表不同灌区规模、不同水源类型、不同工程状况与管理水平的典型代表灌区作为开展灌溉水利用率测算分析的样点灌区。
（2）利用首尾测算分析法，跟踪开展对“十一五”不同年份样点灌区灌溉水利用率进行测算分析，根据灌溉水利用率影响因素和大、中、小型灌区状况分析，以样点灌区测算值为基础，推算全省大、中、小型灌区灌溉水利用率的平均值。
（3）根据不同规模灌区的毛灌溉用水量和平均灌溉水利用率，加权平均得到全省灌溉水利用率的平均值。
1.2样点灌区
由以上技术路线可知，全省灌溉水利用率是通过样点灌区的计算结果来推求的，因此确定样点灌区是项目开展的首要任务。
样点灌区应按不同的灌溉规模（大、中、小）、灌溉水源（提水、自流引水）、工程设施状况与管理水平（好、中、差）等因素选择。
要求样点灌区应具有一定的观测、灌溉试验、灌溉用水管理等资料，并具备相应的技术力量。
（1）大、中型灌区样点个数不应少于该类型灌区总数的10％和4%，有效灌溉面积应不少于全省大、中型灌区有效灌溉面积的20％。
根据我省实际情况，大型灌区测算样点不少于3个，中型灌区不少于18个。
（2）小型灌区样点个数应选择小型灌区总数的0.5％左右，同时满足提水、自流引水每个类型应不少于3个以上的样点。
考虑到我省小型灌区数目众多，且均由乡镇或村一级政府管理，基础资料缺乏，测算工作不易开展，本次测算采用“以大带小”原则，均在大中型样点灌区内进行。
即每一个大、中型灌区都在灌区自身范围内选择一个局部区域作为“小型”样点灌区，其面积控制在1万亩以下，所有测算工作由大中型样点灌区承担。
对于自流灌区，所选的“小型”灌区灌溉水源尽可能单一，取水口便于安装量水设施和管理，最好选择支渠口已安装量水设施的区域；区内种植结构不一定要求与大灌区一致。
对于提水灌区，因测算方法不同于自流灌区，不按灌区总进水量测算，主要统计灌溉面积和种植结构，因此只要根据灌区种植结构选择2-3处具有一定典型性，同时又符合“小型”灌区面积要求的区域即可。
2测算方法
2.1自流灌区
自流灌区骨干灌溉水源一般都能确定，灌区渠首一般都有量水设施，即使没有也容易安装，因此毛灌溉水量可以较方便地统计出来。
灌区实际净灌溉用水量可通过典型末级渠道的实测进行统计。
具体技术方法如下：
（1）计算公式
按照《技术方案》,采用首尾测算分析法测算样点灌区灌溉水利用率,其计算公式如下（2.2-1）（2.2-2）。
（2.2-1）
式中：
——各灌区的灌溉水利用率（%）；
——各灌区的净灌溉用水总量（m3）；
——各灌区的毛灌溉用水总量（m3）。
各灌区的净灌溉用水总量根据公式3.2-2计算。
（2.2-2）
式中：
——各灌区的净灌溉用水总量（m3）；
——各灌区的第i种作物实际净灌溉定额（m3/亩）；
——各灌区的第i种作物实灌面积（亩）；
n——各灌区的灌溉作物种类总数。
考虑到各灌区的灌溉水利用率的差异性，建立如下公式（2.2-3）求出全省各类型灌区的平均灌溉水利用率，最后通过加权平均求出全省平均灌溉水利用率，分析计算结果的正确性。
（2.2-3）
式中：
——全省各类型灌区灌溉水利用率（%）；
——各类型样点灌区的灌溉水利用率（%）；
——各类型样点灌区的毛灌溉用水总量（m3）；
n——各类型样点灌区的个数。
（2）样点灌区毛灌溉水量的确定
对水源比较单一的灌区，其毛灌溉用水总量为灌区水源地实际取水测量统计值；对多水源灌区，即塘堰坝与骨干灌溉水库联合引水的灌区，其毛灌溉水量等于骨干灌溉水库灌溉取水量加上塘堰坝拦蓄降雨径流增加的灌溉供水量或其它水源灌溉供水量。
（3）全省大、中、小三类灌区的总毛灌溉用水量
对无量水设施的灌区，主要是通过对大型灌区、中型灌区按好、中、差三个档次以及灌溉定额区域分类；小灌区由于数量多、难以统计，全部按一般灌区处理，只按灌溉定额区域分类。
然后利用类似的“小型”样点灌区亩均毛灌溉用水量计算该灌区毛灌溉用水量。
对有量水设施的灌区，则直接采用其现有的统计资料。
根据上述方法，统计出全省灌区的总毛灌溉用水量。
（4）样点灌区净灌溉水量的确定
净灌溉水量等于灌区该年各种作物种植面积（实际灌溉面积）乘以该作物该年的实际灌溉定额。
因此，在计算各个样点灌区的净用水量时，必须摸清该灌区该年主要作物的种植面积（实际灌溉面积）和实际净灌溉定额。
实际净灌溉定额可以采用在灌区选择几处典型的末级渠道安装量水设施，通过观测得到田间的实际灌溉水量，利用公式（2.2-4）来确定灌区作物实际净灌溉定额。
（2.2-4）
式中：
——样点灌区第i种作物实际灌溉定额（m3/亩）；
——样点灌区第i条典型末级渠道实际灌溉用水量（m3）；
——样点灌区第i条典型末级渠道量水处至田间进水口段渠道损失水量（m3）；若量水设施靠近田间进水口，此段渠道输水损失量可忽略；
——样点灌区第i条典型末级渠道实际灌溉面积（亩）；
——样点灌区第i条典型末级渠道对应的田间灌溉水利用率（%）。
2.2提水灌区
平原河网提水灌区，灌溉水源为河网。
灌区内一般划分为若干个微型灌区，杭嘉湖地区称圩区，面积一般在千亩以下，农业灌溉用水相对独立，其灌溉水量、灌溉面积便于统计，灌溉水利用率也比较好测算。
但对于整个灌区而言，如果灌区内微型灌区较多，则灌区的总灌溉水量势必难以准确统计，计算灌溉水利用率就比较困难，因此，计算河网灌区的灌溉水利用率不宜采用自流灌区的方法。
河网提水灌区的灌溉水利用率的测算，宜采用如下的方法：
即在灌区中选择2-3个典型的微型灌区作为灌区的测算样点，通过对这些样点的测算，再利用每个样点的毛灌溉水量与灌溉水利用率加权平均，得出全灌区的灌溉水利用率。
全省提水灌区灌溉水利用率的测算，则在提水样点灌区的基础上，参照自流灌区的方法计算。
（1）样点灌区毛灌溉水量的确定
河网提水灌区灌溉设施多为提水泵站，通过监测泵站的运行，分析泵站的流量与耗电量之间的关系，可分析得到样点灌区的毛灌溉水量。
（2）样点灌区净灌溉水量的确定
河网样点灌区净灌溉水量的确定如自流灌区，也是通过在田间典型末级渠道安装量水设施、观测作物实际灌溉定额并结合灌区作物种植结构调查分析得到。
3典型末级渠道及样点田块选择
由上述可知，灌溉水利用率必须按实际灌溉定额测算，而实际灌溉定额则需通过现场测试取得。
为此，每一个灌区都必须选择3个以上由不同末级渠道控制的样点田块，观测本灌区的实际灌溉定额。
首先要选择典型末级渠道和样点田块，末级渠道是为了计量灌溉水量，样点田块是提供农作物种植场地，二者相辅相成、缺一不可。
具体选择时要二者兼顾，尽可能选择都比较适合的位置，以便准确、方便地获取观测成果。
3.1典型末级渠道选择要求
（1）灌溉水源要有保证
由于项目观测要持续数年，因此灌溉水源一定要有保证，不能因为旱情或远离主渠道等原因而无水灌溉。
（2）便于设置量水设施及控制闸
末级渠道都处于平坦地带，渠底比降甚缓，水头极其宝贵，而量水设施都要引起一部分水头损失（详见本文第6节）。
因此最好选择有跌水的渠道，充分利用跌水的落差，以免增加水头损失。
而且，为避免弃水现象发生，还需在量水设施前几十米渠道处安装简易控制闸门，位置如图1所示。
（3）量水设施距样点田块要近
如果量水设施距样点田块距离较远，则其间还存在渠道输水损失，会给分析工作带来一定的困难，因此，量水设施尽可能靠近样点田块。
（4）便于观测和管理
由于实际观测时可能要连续测读，因此从生活、通行、照明及量水设施管理等方面考虑，末级渠道应选择离观测者住地较近的地方。
3.2样点田块选择要求
（1）样点田块面积要求
样点田块不能太小，但也不能太大，面积介入五十亩～一百五十亩之间为宜。
为了保证灌溉面积准确，样点田块应便于丈量，其田块最好为规则形状。
（2）种植结构要求
样点田块是灌区的一个缩影。
通过样点田块观测的实际灌溉定额应该是多种作物的综合定额，因此要求样点田块的种植结构尽可能接近全灌区。
（3）进水口单一
样点田块的灌溉水量必须通过典型末级渠道的量水设施，不允许有其它进水口。
另外，样点田块不能作为其它田块的灌溉通道，以保证水量准确计量。
（4）作物种类相对固定
样点田块的作物种类不宜改变太大，以利观测资料的逐年对比，否则应另选样点田块。
4实用量水技术
本项目的开展，关键工作之一是灌区灌溉用水量的现场量测。
由于现状我省安装量水设施的灌区较少，即使有也仅在渠首或主干渠重要分水口设置量水设备，末级渠道几乎没有设置任何量水设施，因此，量水设备的设置至关重要。
为此，项目组基于我省已有的量水实践，并搜集了国内外大量较为成熟的灌区量水资料，编写了灌区实用量水技术讲义，详见附件1－《浙江省灌区实用量水技术讲义》。
5样点灌区主要工作内容及进度安排
样点灌区2007年度除承担基础资料的搜集和测量工作外，还要确定典型末级渠道、安装量水设施。
主要工作内容及进度安排如下：
5.1典型末级渠道与样点田块选择（3～4月）
此项工作前已布置，有的灌区已确定并上报；未确定的灌区，按具体要求选择并上报。
5.2灌区内“小型”灌区的选择（3～4月）
按照“以大带小”测算原则，每一个大、中型灌区都需在灌区自身范围内选择一个局部区域作为“小型”样点灌区，此项工作可结合典型末级渠道与样点田块选择同时进行。
5.3灌区灌溉水源和供水口核实（4～5月）
许多自流灌区除主灌溉水源外，往往有其它多个灌溉水源，如溪滩引水、山塘放水等。
其灌溉水量累加后相当大，测算中不可忽略，所以首先要将其调查清楚，以免今后出现错误。
灌区次要水源可能很多，流量甚小的可以舍去；但流量标准难以统一规定，因为各灌区面积大小不一，次要水源数量不等。
以舍去流量之和不大于灌区主水源流量的5％为宜。
有些自流灌区的骨干渠道除灌溉输水外还担负其他输水任务，如向水厂、工厂企业集中供水，同样，其水量累加后也相当大，灌溉期间，其供水量必须扣除，否则都成为灌溉水量。
因此，对灌区内供水量较大的供水口事先同样要调查清楚。
同样，流量较小的供水口也可以舍去，以舍去流量之和不大于灌区主水源流量的5％为宜。
5.4面积调查和统计（4～8月）
（1）灌区灌溉面积调查和统计有多种途径和办法，如通过当地统计部门、农业部门和乡镇等调查取得。
不管采用哪种办法，应力求统计数据准确。
（2）小型灌区灌溉面积可与大灌区同时调查统计，但需分表格填报。
（3）样点田块的灌溉面积调查必须准确，应以重新丈量为妥，精确到0.1亩。
5.5量水设施安装（5月底前）
（1）渠首已建量水设施的，应检测和复核量水设施的完好情况，如有故障，抓紧修复；流量测试已发现不准确的，要重新率定。
（2）其他水源进口流量一般较小，如水尺量水法不便使用，则可参考小型渠道量水法，进行设计、施工和安装。
（3）“小型”灌区进水口或其他供水口（如工业、村镇供水等）如已由用水单位设置量水设施的，如电磁流量计、量水堰等，可利用原有量水设施；否则参考小型渠道量水法，进行设计、施工和安装。
（4）末级渠道量水设施可直接套用教材中推荐尺寸，需要注意复核淹没度和对上游渠道的影响，而且，在量水设施前几十米处需安装简易的控制水闸，要求水闸安装在上一个分水口之后，量水设施之前。
5.6流量（水量）测试（6月～11月）
具体测试方法详见实用量水技术讲义，此处仅就几个注意问题介绍于下：
（1）落实观测人员。
流量测试本身并不复杂，关键是人员要落实。
除自动测试的渠首外，每一个测试点都要落实观测人员。
因为观测的数据直接影响着灌溉水利用率测算结果及精度，所以要求观测者要具有一定的文化水平，特别是要有责任心。
每个灌水季节都要观测，每次灌水要观测几天，而且要坚持数年；因此观测者必须认真负责，工作细心。
（2）检查测试结果
作为灌区项目负责者，要及时检查量水结果，发现问题及时解决。
（3）汇集测试资料
每个灌水季节结束，及时汇集测试资料，防止资料遗失。
5.7提交成果内容及要求（11～12月）
（1）灌区灌溉工程分布图，图中需标注主水源、次水源、供水口、渠系、“小型”灌区和典型末级渠道、样点田块等位置。
（2）灌区灌溉工程情况，叙述灌区灌溉工程当年改造情况，如渠道衬砌情况、水源增减情况，以及各个水源工程状况，如水库总库容和兴利库容、山塘总库容、水库和山塘集雨面积、堰坝（无量水设施）的取水流量、提水泵站装机情况及设计灌溉流量、引水闸设计引水流量。
（文本）。
（3）灌区基础资料统计表（附表1）。
（4）灌区毛灌溉用水量汇总表（附表2）。
（5）灌区逐日降雨统计表（附表3），如灌区内有气象站，直接采用气象站观测资料，跨县界的灌区应多采用几个气象站观测资料；灌区内无气象站，则引用附近气象站的观测资料。
（6）灌区渠首、支渠口、典型末级渠道量水记录表（附表4、5、6）。
（7）灌区非农业灌溉用水供水口量水记录表（附表7）。
。
附表1灌区基础资料统计表
项目名称
主要内容
备注
灌区位置
可参照有关规划设计资料填写。
灌区多年平均降雨量
（mm）
灌区主要种植结构
填写本年度灌区主要作物种类及粮经种植比。
灌区设计灌溉面积
（亩）
按灌区设计工况填写。
灌区实际灌溉面积
（亩）
通过本年度实际调查灌区的灌溉面积。
小型灌区实灌面积（亩）
针对“以大带小”的灌区，填入小型灌区的实际灌溉面积。
1号样点田块
作物种植结构：
样点田块主要作物的种类及其种植面积，可通过实际调查取得。
实际灌溉面积：
由典型末级渠道控制的样点田块面积，应通过实际丈量而得，精确到0.1亩。
作物种植情况
种类
面积
实际灌溉面积
（亩）
2号样点田块
作物种植情况
种类
面积
实际灌溉面积
（亩）
3号样点田块
作物种植情况
种类
面积
实际灌溉面积
（亩）
4号样点田块
作物种植情况
种类
面积
实际灌溉面积
（亩）
附表2灌区农业灌溉水量汇总表
一、灌区总毛灌溉用水量及非农业灌溉用水量
灌溉时期
灌区毛用水量（m3）
非农业灌溉用水量（m3）
渠首（主水源）
其它
水源
水库
山塘
堰坝
提水
泵站
引水闸
………
小计
合计
灌区农业灌溉总用水量
灌区农业灌溉总用水量=灌区毛用水量-非农业灌溉用水量
二、小型灌区毛灌溉水量
灌溉时期
小型灌区毛用水量（m3）
非农业灌溉用水量（m3）
渠首（主水源）
其它
水源
水库
山塘
堰坝
提水
泵站
引水闸
………
小计
合计
小型灌区农业灌溉用水量
小型灌区农业灌溉用水量=小型灌区毛用水量-非农业灌溉用水量
三、样点田块灌溉水量
灌溉时期
农业灌溉水量（m3）
弃水现象
………
合计
注：
1、灌溉时期指每次灌溉开始～结束持续的日期。
2、弃水现象主要指灌溉过程中有无弃水，并大致估算弃水量。
附表3灌区气象站逐日降雨观测表
日期
降雨量
（mm）
日期
降雨量
（mm）
日期
降雨量
（mm）
附表4灌区渠首量水记录表
量水设施：
日期：
渠首位置：
渠道名称：
流量计算式：
时间
上游水位（H）
下游水位（h）
流量（Q）
时段（t）
水量（W）
（时.分）
（cm）
（cm）
（m3/s）
（分）
m3
注:
表中水量（W）=流量（Q）×时段（t）×60；渠首如为水尺量水法，只要记渠道水位。
附表5灌区“小型灌区”渠首量水记录表
量水设施：
日期：
渠首位置：
渠道名称：
流量计算式：
时间
上游水位（H）
下游水位（h）
流量（Q）
时段（t）
水量（W）
（时.分）
（cm）
（cm）
（m3/s）
（分）
m3
注:
表中水量（W）=流量（Q）×时段（t）×60
附表6灌区典型末级渠道量水记录表
量水设施：
日期：
样点田块名称：
渠道名称：
流量计算式：
时间
上游水位（H）
下游水位（h）
流量（Q）
时段（T）
水量（W）
（时.分）
（cm）
（cm）
（m3/s）
（分）
m3
注:
表中水量（W）=流量（Q）×时段（t）×60
附表7灌区非农业灌溉用水供水口量水记录表
量水设施：
日期：
供水口位置：
渠道名称：
流量计算式：
主要用途：
时间
上游水位（H）
下游水位（h）
流量（Q）
时段（T）
水量（W）
（时.分）
（cm）
（cm）
（m3/s）
（分）
m3
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