水利部主办，利用世界银行贷款，进行农业节水灌溉建设的第一期项目（执行期2001-2005年），参加单位有北京市、河北省、沈阳市和青岛市管辖的26个县（市、区），灌溉面积10万hm2，总投资17亿元人民币。

北京市与河北省的项目区，均位于海河平原，水资源短缺，城乡工农业长期过度开采地下水，导致地下水位持续大幅度下降，对生态产生了严重影响。沈阳市西部地区降水量较少，工农业靠开采地下水供水，地下水也有超采的可能。青岛市地处胶东半岛丘陵地带，降水量虽较丰富，但年际变化大，地形坡度陡，地表松散覆盖层薄，水源调节能力差，干旱威胁经常发生。基于以上特点，在签订的《项目协议》和《贷款协议》中，把项目区农业增产增收，真实节水和可持续发展确定为本项目建设的三大目标。

项目的三大目标相互制约，居首的是农业增产增收。因为达不到增产增收目标，不能调动农民的积极性，就失去了项目建设的意义。但实现农业增产增收，必需以维护生态平衡为前提，在水资源短缺地区，农业用水不得超越水资源承载力，这样才能保证可持续发展。为此，项目建设着重抓“真实节水”。“真实节水”就是减少农业生产的腾发耗水量。腾发耗水量的代号为“et”。换句话说“真实节水”即降低农田的et值。农作物的生长发育状况，与农田腾发耗水量有密切关系，改变农田的et值，对农作物的产量有直接影响。由此可见三大目标之间的连带制约关系。

农业节水灌溉项目，把降低et称之为“真实节水”，以区别与采取工程措施，减少灌溉过程中水分渗漏与流失。因为渗漏与流失的水量只是改变了这部分水存在的空间，却未丧失其作为水资源可利用的性质；而腾发消耗的水分则难以采用经济可行的办法再回收利用。农业节水灌溉项目强调降低et的重要意义，同时也十分重视采取工程和管理措施，提高水资源的利用率和灌溉水的利用效率，二者并行不悖，不含重此轻彼之意。

农业节水灌溉项目为实现三大目标，采取的技术措施包括工程技术、农业技术和管理措施三大类；三类措施因地制宜地有机结合，才能获得增产、节水和维护生态平衡、可持续发展的实际效果。这是一项具有挑战性的艰巨任务，在此以前没有成功的典型经验可供借鉴，需要在实践中探索。其中的核心问题，是在项目区生产条件下，监测评价各种技术措施产生的增产、节水效果，是否可实现项目目标。其中et的监测分析和在生产中et的管理，技术内容较复杂，是本文研讨的重点。

et的监测分析包括：针对各种灌溉方式和种植的农作物，布设监测点，监测作物产量和全生长期的腾发量eti；将单一作物eti按种植面积加权，计算出项目区耕地多种作物的平均腾发量etn；再进一步计算出项目区包括耕地和非耕地（或灌溉地与非灌溉地）的综合腾发量etz。

本期项目的灌溉方式有：引地表水明渠输水的地面灌溉，开采地下水低压管道输水的地面灌溉，以及喷灌和滴灌四类。灌溉农作物有：小麦、玉米、水稻等粮食作物，棉花、花生等经济作物，蔬菜、花卉等园艺作物，以及果树、苗木和牧草等；园艺作物有露天栽培和温室栽培的不同方式。每一种作物与灌溉方式的组合，均需监测其栽培技术和节水措施对产量和et的影响。为取得有代表性的监测分析资料，指导全项目的生产实践，在四省（市）共设置典型监测区12处（每个典型监测区内具有两种以上作物与灌溉方式组合）和基本监测点34处；另外还在非项目区设置对比监测点35处（基本监测点与对比监测点有一种作物与灌溉方式组合）。在非项目区设置对比监测点，是为了说明在相同气候条件下，由于项目区采取了与非项目区不同的栽培技术和节水措施，所产生的节水增产效果。

项目区通过设置在各级渠道或低压管道上的量水设施，在灌溉过程中，量测渠道或管道的进出水流量，计算其输水有效系数。通过量测灌溉地块的灌水量和灌后1m土层增加的水量，计算田间灌溉水的有效系数。

项目区真实节水评价，采取纵向对比和横向对比两种方法。纵向对比即将当年监测的单一作物eti和耕地多种作物平均etn，与项目实施前的eti和etn进行对比。横向对比为将项目区监测的eti和etn与同年非项目区的eti和etn对比。

项目区增产增收评价：由项目区所在的县（市、区）专业农调队，调查项目区典型农户的农作物产量和经济收入，与项目实施前进行对比；并且也和非项目区内的典型农户同一年度的产量和经济收入进行对比。

评价项目区节水和增产增收，以纵向对比为主，说明项目实施后，农业技术和管理水平提高的效果。同年度项目区和非项目区的产量、收入水平以及腾发量的对比，即横向对比，说明二者采取的生产技术和管理水平不同，所产生的效果，但不应以此评价项目实施的总成绩；因为从项目建设开始，项目区建设的成效，即对非项目区发挥了示范作用，非项目区的农业生产技术也有了不同程度的提高。

可持续发展评价：对地表水灌区，通过监测分析，评价其可利用的水资源，是否可满足项目区的灌溉保证率。对井灌区，有两项评价指标：一是项目区包括耕地与非耕地的综合腾发量etz须等于或小于当地多年平均降水量；二是在干旱年降水量pa小于多年平均降水量pm时，实测的地下水位年降幅（年末地下水埋深与年初地下水埋深之差）△hc，须符合：Δhc≤（pm-pa）/μ，式中μ为含水层给水度；二项评价指标须同时满足。

项目区水资源管理实行取水许可制度。对地表水灌区，按照水资源管理部门分配给项目区的可利用水量，对用水户进行分配。井灌区每年雨季结束时，根据地下水位最大允许降幅△h大与综合给水度μz的乘积△h大μz，确定下年度旱季地下水最大允许开采量，分配给农户的灌溉用水量总和，不得超过地下水最大允许开采量。给农户分配灌溉用水量，按旱季作物的eti，减去平水年旱季有效降水量计算；干旱年增加部分用水量。

农业节水灌溉et监测分析的特点：首先，此项监测是为改进提高项目区农业生产技术水平，实现项目建设目标直接服务的，因此，监测工作必须在项目地块上密切结合农民生产进行，不能脱离开项目区农民生产另搞一套。其次，需要监测的内容多，布点分散，而且又受资金和人员限制，不可能按照专门从事科学研究那样购置大量仪器设备，开展系统的监测，只能针对最必需掌握的数据布置监测任务，设备也要因陋就简。其三，农业水资源供需平衡分析，需要多项计算参数，而且这些参数的影响因素多，变化范围大，给生产应用造成困难；为解决生产的迫切问题，我们试图把几种因素共同影响的结果，通过监测资料的分析，归结为一项综合参数，如综合给水度μz；有些情况下也想利用监测资料忽略某些次要因素的影响，通过分析得出主要计算参数，如含水层疏干给水度μ和降雨（灌溉）对地下水的补给系数β；还有为了在监测分析作物全生长期eti的工作中，减少测土数量，只在播前和收获后取土分析含水量；为了简化地下水位监测工作，每年只采取地下水埋深的四项特征值等。这些处理是否恰当？需要讨论，更需长期监测证明其可行与否。其四，本项目的突出特点是监测评价工作与项目管理紧密结合；通过监测评价发现生产管理措施与实现建设目标有差距，及时改进生产管理措施；在生产实践中验证监测评价方法、指标和计算参数，如有不妥及时修正。因此，本项目et的监测分析方法和操作规程，在实践中经过多次修改补充，et管理也是在试行，各方面工作都还不够完善，亟盼专家批评指正。

2．et的监测分析

本项目et监测分析分三种情况，即单一作物种植地块的腾发量eti、耕地多种作物的平均腾发量etn，和项目区包括耕地与非耕地综合腾发量etz。

2.1 单一作物eti的监测分析

通用的水量平衡分析公式为

eti=（pi+ii）（1-β）+（si入-si出）+△ti+εi 式2-1

式中：eti — i作物生长期内的田间水分腾发量，

pi—i作物生长期内的降水量，

ii—i作物生长期内的灌水量，

β—降雨入渗补给地下水系数，按年雨量补给系数计算，

si入、si出—分别为i作物生长期内地表径流流入、流出量，

△ti—为i作物生长期内田间土壤水分蓄变量，

△ti=t前-t后

t前、t后分别为i作物播前和收获后根层土壤含水量，根层深度按1m计；

εi — i作物生长期内地下水利用量，即潜水蒸发量，

εi=ε0（1-di/dm）3

ε0 — i作物生长期内的水面蒸发量，

di — i作物生长期内潜水平均埋深，以m计，

dm — 潜水蒸发的潜水极限埋深，dm=3.5m。

计算eti的简化公式

（1）地表水灌溉eti计算：监测区降雨有径流流出（径流系数α），无径流流入，作物生长期内地下水平均埋深小于3.5m，

eti=（pi+ii）（1-β）-αp+△ti+εi 式2-2

（2）地下水灌溉eti计算，作物生长期内无地表径流流入和流出，潜水埋深大于3.5m，

eti=（pi+ii）（1-β）+△ti 式2-3

（3）设施农业eti计算，即搭塑料棚或玻璃温室大棚栽培作物的eti，应区分棚内和棚区（包括棚内和棚外露天栽培作物）两种情况计算。设施农业灌溉通常开采地下水滴灌，应依照地下水灌溉的简化公式计算。但棚内作物不受降雨影响，且滴灌的灌水定额比较小，如全年灌水量小于400mm，深层渗漏可忽略不计；如灌水量大于400mm，则应当按天然降雨对地下水的补给系数，对灌水量打折，计算棚内的腾发量，

et棚内=ii（1-β）+△ti 式2-4

棚外露天栽培作物，不仅接受其正上方的降水，也接受来自棚顶的降雨径流。若棚区无径流流入和流出，则棚区i阶段作物生长期内的腾发量为

et棚区=（pi+γii）（1-β）+△ti 式2-5

式中γ为棚内种植面积与棚区总面积之比。

若设施农业规模较大，且地下水侧向补排影响可忽略不计，则棚区腾发量的计算为：

et棚区=pi+△ti +（hi前-hi后）μ/η 式2-6

式中：hi前和hi后分别为i阶段开始和结束时的地下水位，μ为地下含水层给水度，η为土地耕垦系数。

式2-5和式2-6计算结果应对比，检查是否合理，以定取舍。

（4）水稻本田腾发量eti的计算

水稻本田的用水量，包括腾发量和渗漏量。渗漏水量的流向，一是形成地下径流，流向下游；二是抬高地下水位，向周围扩散，增加稻田以外的潜水蒸发量；这些因素都不易定量监测。故稻田腾发量eti不便利用水量平衡法计算。可行的办法，一是利用当地灌溉试验站的水稻本田et观测资料；二是应用灌溉试验站监测水稻生长期耗水量的办法—用无渗漏的测桶或测坑，在项目区内直接测eti。应当注意的是，水稻本田eti由三部分组成：一是泡田阶段的田间水分蒸发et1；二是水稻生长期内测桶或测坑进水量与排水量差值et2；三是黄熟期田面落干后，消耗的土壤水et3。

eti=et1+et2+et3 式2-7

et2=pi+ii-ri

et3=△h（β饱-β后）

式中：ri — 水稻生长期内测桶或测坑的排水量，

△h — 稻田落干后到收割前地下水位降幅，

β饱 — 稻田△h土层饱和含水率，相当孔隙率，

β后 — 收割时的△h土层含水率，以体积%计。

上述公式中的参数如降雨径流系数α、降雨入渗补给地下水系数β、地下含水层给水度μ和作物生长期水面蒸发量ε0等，可从当地水文水资源部门取得；有条件时应利用本项目监测区内的监测资料分析得出。

2.2 耕地多种作物平均etn的监测分析

耕地种植多种作物时，通过监测得到各种作物eti；将各种作物的种植面积占耕地面积的百分比与eti的乘积相加，即得etn

etn=（a1et1+a2et2+……anetn）/a耕 式2-8

=a1et1+a2et2……anetn

=Σaieti

式中：ai=ai/a耕，ai—i种作物种植面积，a耕—耕地总面积，Σai为项目区耕地复种指数。

2.3 项目区etz的监测分析

计算etz的通式为

etz=p+（s入-s出）+（g入-g出）+△t+△s+△g 式2-9

式中：p—项目区内年降水量

s入、s出—分别为项目区地表水流入和流出量，

g入、g出—分别为项目区地下水流入和流出量，

△t、△s、△g—分别为土壤水、地表水和地下水的蓄变量，即年初蓄水量减去年末蓄水量之差。

式中需要监测的因子较多，而且都有一定难度；可根据项目区的具体情况，权衡每一项因子在水量平衡分析中影响程度的大小，对影响不大的因子可忽略不计，以减轻监测分析的工作量。

例1，在广大平原地区，引地表水灌溉，由于地形平缓，地下水径流滞缓，g入-g出可忽略不计。地表水储量较易测量；而地下水储量变化△g=（h初-h末）μ，h初、h末分别为年初和年末的地下水位，μ为地下含水层给水度；在这种情况下计算式简化为：

etz=p+（s入-s出）+△t +△s+（h初-h末）μ 式2-10

例2，在地表水与地下水联合运用的灌区里，如地面无长年蓄水的库塘，或虽有库塘但蓄水量在水平衡分析中无足轻重，则etz计算式可简化为：

etz=p+（s入-s出）+△t +（h初-h末）μ 式2-11

例3，井灌区无地表水来源，单纯靠降水维持农业用水情况下，etz的计算式为：

etz=p（1-α）+△t +（h初-h末）μ 式2-12

式中α—降雨径流系数，应在项目区排水系统出口量测排水量计算得出；或从水文部门取得。根据海河平原井灌区多数地方的经验证明，大部分年份，降雨不产生径流；个别多雨年份暴雨产生径流，也流不出村镇边界，在这种情况下，etz=p+△t +（h初-h末）μ

2.4 利用经验公式计算etz

项目区综合腾发量etz，等于耕地腾发量etn与非耕地腾发量et非之和。

分析监测设施齐全的项目区监测资料，可得出以下关系，

etza总=etna耕+et非（a总-a耕） 式2-13

et非=（etza总-etna耕）/（a总-a耕）

分子、分母均除以a总，并以a耕/a总=η代入，得

et非=（etz-etnη）/（1-η）

等式两侧各除以etn，得

et非/etn=k=（etz/etn-η）/（1-η） 式2-14

由于etz、etn和η均由监测得到，所以et非/etn=k可计算出

于是得： etz =［etna耕+et非（a总-a耕）］/a总 式2-15

= etnη+et非（1-η）

= etn［η+k（1-η）］

华北水利水电学院的研究人员于1989年调查黄淮海平原的农业用水量（etz），从18个生产和试验研究单位中，选择了四个观测资料齐全的单位，利用其观测成果，进一步分析得出et非/etn=k的变化范围为0.42-0.67，建议初步估算etz时，取k=0.6，得经验公式：

etz=（0.4η+0.6）etn 式2-16

测得项目耕地各种农作物的eti，即可计算出etz

etn=Σaieti

etz=Σaieti(0.4η+0.6) 式2-16′

应当注意，利用经验公式计算etz，没有考虑城镇生活和工业用水；如境内有较大的城镇和工业区，用水多，应将其用水量单算；或将受其影响的区域划分出来。式2-16中也不含面积较大的库塘湿地的蒸发量。

3．利用et监测分析成果评价节水效果

3.1利用单一作物eti与产量y监测成果评价节水增产效果

利用项目实施最后一年单一作物eti和产量y 监测成果与项目实施前同一种作物的eti′和产量yi′对比，说明对该种作物采取的综合节水措施，所产生的节水增产效果。

利用同一年份项目区和非项目区同种作物eti和产是yi的监测成果对比，说明项目区较非项目区增加的技术措施，所产生的节水增产效果。这是因为在同一年份项目区和非项目区气候条件相同，所以，更明显地表现出技术措施的效果。同样也可在项目区内，针对同种作物采取不同的节水栽培措施，监测其eti和y，并进行对比，显示其节水增产效果。

由于农作物的产量y与腾发耗水量et有制约关系，et过高和过低均对产量y产生不利影响；因此，评价节水增产措施不能只用et或y一项指标，而须增加水分生产率y/et，即单位面积上的作物产量y(kg/hm2)与腾发耗水量et(m3/hm2)的比值，作为综合评价指标，单位为kg/m3。

对于蔬菜、花卉和果树等作物，其产品的价格相差悬殊；因此衡量节水的经济效果，应采用水分经济产出率指标，即单位面积上的产值与eti比，单位为元/m3。

3.2 利用耕地多种作物平均etn评价节水和增产效果

项目区通常种植作物不只一种，特别是受市场影响，农户倾向种植经济效益高的作物，减少粮、棉等常规作物的种植面积。改变作物的种植比例，不但影响农业经济效益，而且对etn的增减有重要作用。在水资源供不应求条件下，为追求经济效益，增加价值高、又耗水多的作物种植面积，不但需减少常规作物的种植面积，还要减少其灌溉定额（采取非充分灌溉或放弃灌溉），以求水资源供需平衡。为此须对比项目实施前后的etn，说明项目区耕地腾发量的变化和是否节水。对于有粮食生产任务的项目区，调整种植结构，在满足粮食生产前提下，衡量节水的经济效果，应采用耕地平均水分经济产出率，即耕地单位面积农作物平均产值，与etn之比。

3.3 利用项目区etz，评价节水效果

农业灌溉条件下，项目区内耕地与非耕地、或灌溉地与非灌溉地，有水