农业用水统计方法探讨

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摘要：选取具备农业灌溉总用电计量或具备用水计量设施条件的某典型区块，采用与用水定额、种植面积相结合方法推求，可获得一定范围内农业灌溉的年实际用水总量及各作物的年实际用水量。“以电折水”或实际用水计量与用水定额、种植面积相结合的推算方法行之有效，主要在于：一是计量的总用电量是用水过程中实际发生的电量，其准确性仅次于实测水量；二是采用权威的用水定额，利用用水定额计算的总用水量中的份额去推算其实际用水量可靠。

关键词：农业用水；用水定额；用水统计；天津

我国自古就有“有收无收在于水”的农事谚语，可见水对于农业的重要作用。天津市地处华北平原东北部、海河流域最下游，由于特殊的地理位置以及上游水资源的过度开发，形成了汛期洪水短历时强下泄、枯季上游无来水的局面。因此，天津市农业用水保证度不高。天津市农业用水涵盖耕地、林地、园地、水产、畜禽等方面，其中耕地种植物包括各种农作物（含蔬菜）、花卉、果树等。由于农业用水保证度不高，农业用水水源涵盖了本地地表水及入境水、浅层地下淡水及微咸水、深层地下孔隙水及岩溶水等。加之农业用水完全安装计量设施的财政保障不足及计量设施维护困难等，天津市农业用水的统计任务繁重且艰巨，找出能反映实际用水情况的农业用水统计方法很有必要。

1天津市现状农业用水统计方法及不足

现状天津市农业用水量的统计方法主要有以下3种：①对于具备用水计量设施的区域，直接读取用水量数据；②对于不具备用水计量设施但可以计量灌溉用电量的区域，根据“以电折水”系数参考值成果，采用“以电折水”方法测算区域用水量；③选择用水计量设施完善的典型区块，根据典型区块的用水情况计算出单位面积综合定额，根据综合定额推算出相同水资源条件区域的用水量。但在实际中，还存在两方面不足：①由综合用水定额推算更大区域用水量可能会由于种植结构及各种作物种植面积的不同与实际用水量偏差较大；②同一河道取水口或同一机井的供水范围往往涵盖水稻、玉米、小麦、蔬菜等多种类型作物，由综合用水定额无法推算区域不同作物的用水量。

2“以电折水”与用水定额相结合的推算方法

2.1“以电折水”推算方法

“以电折水”是通过计量机井、水泵灌溉的用电量乘以水电转换系数来推算本次灌溉用水总量的一种方法[1]。水电转换系数即通常所说的“以电折水”系数，通过分别观测得到的机井或地表取水水泵在一定时段内的总用水量和总用电量，将这一时段内机井或地表取水水泵的总用电量和总用水量的比值分别定义为地下水、地表水利用的“以电折水”系数。由于电量受电量产出设备的影响、水量受水量产出设备的影响，在电压比较稳定的情况下，“以电折水”系数主要受产出设备的影响，分机井、地表取水泵站2类情况确定。其中，机井“以电折水”系数考虑水文地质条件及机泵参数因素，地表取水泵站则主要考虑机泵参数因素。目前，天津市“以电折水”系数经过广泛试验，其成果已经并逐步推广使用，但“以电折水”推算方法还无法区分区域不同种植作物如大田、稻田、蔬菜等的年用水量。

2.2用水定额匡算方法

用水定额是指单位时间内单位产品、单位面积或人均生活所需要的用水量。按照用水主体，可分为工业用水定额、生活用水定额、农业用水定额和生态用水定额[2]。用水定额具有时间上的动态性，随社会、科技进步和国民经济发展而变化；具有区域上的差异性，包括社会、科技和国民经济以及气候、下垫面等自然条件差异。因此，用水定额需要不定期地重新核定。根据《中华人民共和国水法》《取水许可和水资源费征收管理条例》（国务院第460号令）及2011年中央一号文件，用水定额已经在水资源管理取水许可及节水环节中发挥了相当重要的作用，如最严格水资源管理中的总量控制、取水许可水量的审批、节水管理中计划指标的下达等。鉴于农业实际用水计量全覆盖的难度，人们用地方的用水定额结合各作物种植面积匡算区域农业用水量，其统计结果往往因为当年降水量大于或小于多年平均值而大于或小于作物的实际用水量。

2.3与用水定额相结合的推算方法及应用

2.3.1“以电折水”与用水定额相结合的推算方法假定某种植区域为典型区块，如果选取的典型区块不具备用水计量设施，但有灌溉用电计量设施，在已知该典型区块某一河道取水口的总用电量及该取水口供水范围内各种作物种养面积的情况下，采用如下公式组合可以计算出该区域农业用水总量及各种作物各自的年用水量：由式（1）—（3）可以看出，在结合“以电折水”系数算出用水总量的情况下，可以根据各种作物依用水定额乘以种植面积计算的定额量占定额总和的份额来确定各种作物的年实际用水量。2.3.2用水计量与用水定额相结合的推算方法对于取水口具备用水计量设施且已知该区域该取水口供水范围内各种作物种养面积的情况下，采用如下公式组合可以计算出该区域各种作物各自的年用水量。2.3.3应用实例要完成某一指定区域的农业灌溉用水统计，必须提前完成水源条件分区和典型区块布设。其中，水源条件分区一般根据其均质性分为4类，即具备地表水源条件的提水灌溉区、具备地表水源条件的自流引水灌溉区、具备机井供水条件的灌溉区、具备地表地下双水源的灌溉区；典型区块的布设须具备2个条件，一是具备灌溉用水或灌溉用电计量设施，二是清楚掌握典型区块内各种植作物的种植面积。选择的典型区块如果不能涵盖水资源分区里所有种植作物，则需要增加典型区块直至能涵盖。以宝坻区为例，从地表水源来看，贯穿宝坻区的主要河流有蓟运河、潮白新河、青龙湾减河；从水文地质条件来看，地下水咸淡分界线贯穿境内。结合地面高程等因素，宝坻区按水源条件分为3个区，即地表水灌区、地下水井灌区、地表地下水混灌区。其中，井灌区全部位于地下水全淡水区，可以任意布设1个以上典型区块；地表地下水混灌区位于潮白新河两岸，南岸和北岸应该分别布设典型区块，才更具备代表意义；地表水灌区分别位于蓟运河南岸、潮白新河两岸和青龙湾减河两岸，根据取水情况分别布设典型区块，如图1所示。以潮白新河南岸地表水灌区为例布设典型区块。已知该区块地表取水口农业用电总量及主要作物种植面积，结合的用水定额完成农业用水量统计。该区块年度用电总量为176279kW·h，地表取水口采用200HW-12型混流泵，“以电折水”系数取平均值16.55m3/（kW·h），计算出用水总量2917417m3。采用上述公式，各作物实际用水量计算过程及结果详见表1。从表1可以看出，根据水稻、蔬菜、玉米、小麦各自种植面积、用水定额算出各自的定额水量，再按照定额水量占所有作物定额总量的份额，结合“以电折水”算出的年度实际用水总量得出水稻、蔬菜、玉米、小麦各自的年度实际用水量，分别为2304477、207727、97949、307264m3，由此得出单位面积水稻、蔬菜、玉米、小麦各自的年实际用水量分别为6492、4335、1080和2160m3/hm2。根据上述典型区块各作物单位面积用水量的统计计算结果，结合整个潮白新河南岸灌区水稻、蔬菜、玉米、小麦各自的种植面积计算整个潮白新河南岸年度总用水量及各作物年度用水量。经计算，潮白新河南岸用水总量为15071万m3，其中水稻、蔬菜、玉米、小麦年度用水量分别为12109万、987万、475万和1500万m3。

3结论

“以电折水”或实际用水计量与用水定额相结合的推算方法，是较为客观反映当年实际用水量的方法。这是因为，一是权威的用水定额是通过大量的典型性试验及调查获得的，利用其在定额计算的总用水量中的份额去推算其实际用水量是可靠的；二是用电量是用水过程中实际发生的电量，其准确性仅次于实测水量。因此，“以电折水”或实际用水计量与用水定额相结合的推算方法能满足区域内当年各种作物的实际用水量的统计需要。对于使用多水源的区域，可依据2种情况分别处理：①多种水源用电分别控制的情况，可按照上述方法分别推算出地表水覆盖区、井灌区各自的用水量，并各自缩放至整个行政区；②多种水源共同用电的情况，可粗略估计各水源所占的份额实现不同水源各种植作物的用水统计。实际上，通过对天津各区广泛的实地调研，后一种情况很少见，基本上不同水源用电都能够分别控制。总之，农业用水要实现实际用水计量全覆盖，既不可能实现，也没有必要。选取具备总用电量计量设施或实际用水量计量设施的某典型区块，采用与用水定额相结合的办法，计算出该区块某作物当年的实际用水定额，缩放至同等水源条件的区域，可以完成整个行政区农业用水量统计。实践证明，该方法是行之有效的。

参考文献

[1]王剑永.“以电折水”方法研究与应用[J].中国水利，2017（11）：34-37.

[2]曹炎旭，樊孔明.浅谈用水定额在水资源管理中的作用[J].治淮，2015（11）：37-38.

作者：彭慧 闫冬 柴雅彬 王胜燕 单位：天津市水文水资源管理中心