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灌溉用水有效利用系数测算分析专题（《中国水利》2009年第3期）

摘要：指出灌溉用水有效利用系数尺度效应的含义，分析了灌溉用水有效利用系数随空间尺度加大而减少的规律及其原因；根据全国2006年各省测算数据分析，表明随灌区规模的增大，灌溉用水有效利用系数整体逐渐降低，呈现出明显的规律性。其中，大型灌区的灌溉用水有效利用系数变异程度最小，而小型灌区的变异程度最大；由于近年国家加大大型灌区节水改造与续建配套的投入，大中型灌区灌溉用水有效利用系数之间的差异越来越小，表明大型灌区节水改造投入已取得显著成效；漳河灌区2008年不同尺度测算结果表明，同一灌区随着空间尺度的减小，即灌区规模的减小，输水距离缩短，灌溉用水有效利用系数提高，符合一般规律。

 

灌溉用水有效利用系数即灌溉水利用系数，是指实际灌入农田可供作物利用的有效水量与渠首引入水量的比值。尺度的含义是指规模、面积上相对的大小和时间周期的长短，即空间范围的大小和时间历时的长短，与之相对应的是空间尺度和时间尺度。这里仅指测算灌溉用水有效利用系数的灌区空间范围（灌区规模）的大小。效应的含义指的是由于物理的和化学的作用所产生的效果。因此尺度效应的定义可理解为由于空间范围大小和时间周期长短的变化所产生的不同效果。本文的尺度效应指由于空间范围的大小变化而引起的灌溉用水有效利用系数的变化规律，以及不同空间范围之间灌溉用水有效利用系数的相互关系。

 

一、灌区规模对灌溉用水有效利用系数的影响规律及其原因分析

 

灌区规模对灌溉用水有效利用系数有显著的影响。灌区规模不同，相应的渠系复杂程度和管理水平也会有一定的差异，由此导致灌溉用水有效利用系数的差异。一般来说，灌区规模越大，灌溉用水有效利用系数就越低，反之亦然。

 

在影响灌溉用水有效利用系数的两个环节中，田间水利用系数主要与田间工程状况、田面平整程度、所采用的灌水方法和相应的灌水技术、耕作制度、水源条件等有关，而与灌区规模并无直接联系。而渠系水利用系数则随灌区规模大小不同而变化，大的灌区因为渠系级别多、渠道总长度长、配水建筑物多、调度运行复杂、管理难度大，故渠系水利用系数较低，从而使灌溉用水有效利用系数降低。

 

渠系水量损失包括渠道水面蒸发损失、渠床渗漏损失、闸门漏水和渠道退水等。水面蒸发损失主要取决于渠系输水水面的大小，与渠系总长及水面宽度线性相关；闸门漏水和渠道退水取决于工程质量和用水管理水平；渠床渗漏损失与渠床土壤性质、地下水埋藏深度和出流条件、渠道输水时间等因素有关。灌区规模对以上三个方面都有影响，进而影响渠系水利用系数。

 

首先是灌区渠系级别随着灌区规模（灌溉面积）的扩大而增大。一般灌区固定渠道分干、支、斗、农4级，小的灌区可能只有两级、三级渠道，而大型灌区为了满足大区域的灌溉需水，不得不采用更多的渠系级别来输送、调配水量，如湖北省漳河水库灌区渠系达到9级。渠系水利用系数由各级渠道水利用系数的连乘积得到，由于渠道水利用系数永远小于1，因此级数越多，相应的灌溉用水有效利用系数就越低。渠道总长度也随着灌区规模的扩大呈指数级别增长，而渠道水利用系数同渠段长度呈线性关系，长度越大，渠道水利用系数就越低，这也是大型灌