滇中受水区农业节水潜力估算与分析

　　摘要:为了最大力度地发挥滇中受水区农业节水潜力，实现农业可持续发展，拟对滇中受水区农业节水潜力进行估算分析。以2017年为现状基准年，2030年为规划水平年，基于滇中地区气象站、实地调研等数据资料，拟定5个节水发展情景，利用水利部推荐的农业节水潜力计算方法计算各情景下的农业节水潜力，并进行区域粮食安全与节水投资效益分析。结果表明:滇中受水区在规划水平年2030年灌溉水利用系数平均水平达到0．69，节水灌溉率达80%，高效节水灌溉率达30%;在现状年基础上，根据各受水小区实际种植结构，将水稻种植面积在－10%～3%的范围内调整时，在保障区域粮食安全的基础上，可实现18782万m3的农业节水目标。

　　关键词:农业节水潜力;节水发展情景;种植结构;灌溉水利用系数;滇中受水区

　　1研究背景

　　大力发展农业节水是目前方向性、战略性的大事。农业节水潜力计算在当下社会发展中具有极重要的理论与实践意义［1－2］。农业节水潜力主要是指农田灌溉节水潜力，主要体现在农田灌溉水利用系数的提高和灌溉用水定额的下降两方面［3－5］。现时期节水潜力分析是以各部门、各种作物通过综合节水措施所达到的节水条件下的定额、水利用系数、节水器具普及率等为参照标准，分析现状用水水平与节水条件下的上述指标的差值，并根据现状的实物指标(如灌溉面积等)计算最大的可能节水量［6－8］。

　　2研究区概况

　　本文研究区为滇中引水工程受水区，涉及大理、丽江、楚雄、玉溪、昆明和红河6个受水片区，共包含34个受水小区，涉及6个州(市)的36个县(区、市)，国土面积3．69万km2，约占全省国土面积的9%(图1)。现状耕地面积64．25万hm2，占全省总耕地面积的10%，人均耕地面积0．1hm2，低于全省平均水平。滇中受水区是云南省耕地最为连片、种植水平高的粮食主产区，主要种植水稻、玉米、豆类和薯类，在云南省农业发展中具有举足轻重的地位和作用。2017年底，滇中受水区所涉及的6个受水片区共发展节水灌溉面积约285．56万hm2，其中高效节水灌溉面积约6．96万hm2。平均灌溉水利用系数为0．59，高于全国平均水平0．542，低于国内先进水平0．735。平均节水灌溉率达到48．01%，略高于全国平均水平36．6%，低于国内先进水平76%。受水区现状农业节水技术较国内先进水平还有一定距离，农业节水潜力还有发展空间。

　　3数据与研究方法

　　3．1数据来源

　　从气象科学数据共享服务网站收集了22个相应区域县级典型气象站点2012—2017年逐日气象数据，包括最高(低)气温、空气相对湿度、日照时间、降雨量和风速等，用以了解研究区年径流量特征;从云南省1949—2017年统计年鉴［16］、云南省水资源公报、农业统计年报等收集了滇中受水区各州(市)水资源、农业用水、农业灌溉、粮食产量等数据;参考了《云南省土地利用总体规划》《云南省水利发展“十三五”规划》《大型灌区续建配套与节水改造方案编制技术指南》《中型灌区续建配套与节水改造方案编制技术指南》以及《云南省“十三五”高效节水灌溉实施方案》、《云南省用水定额(2019版)》等项目成果资料。

　　3．2计算方法

　　滇中受水区农业节水潜力的计算采用水利部推荐的农业节水潜力计算方法(式(1))［15－16］。该公式综合考虑了农作物种植结构调整、大中型灌区改造、节水灌溉面积扩大、渠系水利用系数提高、灌溉制度改进等措施，涵盖了工程节水、农艺节水、管理节水3个方面。Wn=A0(Q0/u0－Qt/ut)。(1)式中:Wn为农田灌溉节水潜力;A0为现状灌溉面积(hm2);Q0为现状作物加权净灌溉需水定额(m3/hm2);Qt为考虑作物布局调整后的远期水平年作物加权净灌溉需水定额(m3/hm2);u0为现状水平年灌溉水利用系数;ut为远期水平年灌溉水利用系数。

　　4研究区农业节水潜力估算与分析

　　4．1情景设置

　　根据《基于LMDI的滇中受水区农业用水量变化影响因素分析》［17］一文中对滇中受水区农业用水量影响因素的分析，认为促进其农业用水量有增加趋势的正向效应即主要因素是高耗水作物种植比例与综合灌溉定额。因此在节水情景设置时，以2017年(平水年)为现状基准年，2030年为规划水平年，根据滇中受水区34个受水小区农业用水、农业节水现状，选定灌溉水利用系数、节水灌溉率、高效节水灌溉率以及高耗水作物(水稻)种植比例为指标，进行组合，拟定5个节水发展情景，用上述水利部推荐的农业节水潜力计算方法(公式(1))分析计算各情景的节水潜力。具体如表1所示。

　　4．2结果分析

　　4．2．1农业节水潜力分析

　　根据提高灌溉水利用系数平均水平、调整种植结构后得到的5种节水发展情景，通过式(1)进行农业节水潜力计算，得到滇中34个受水小区在各情景下的农业节水潜力结果(表2)及滇中受水区总体农业节水潜力情况(图2)。情景1时各受水小区维持基准年灌溉水利用系数平均水平及种植结构原状，不具有农业节水潜力;情景2时除大理市受水小区农业节水潜力为394万m3外，其余33个受水小区的农业节水潜力均为负值，其中元谋元马受水小区农业节水潜力达到－2598万m3，各受水小区所在片区农业节水潜力合计值均为负;在情景3的灌溉水利用系数平均水平和种植结构下，仅南华龙川、富民永定、昆明四城区、易门龙泉、通海秀山农业节水潜力为负值，其它受水小区农业节水潜力均为正，各受水小区所在片区农业节水潜力合计值均为正;在情景4的灌溉水利用系数平均水平和种植结构下，仅富民永定和昆明四城区2个受水小区农业节水潜力为负，其它受水小区农业节水潜力均为正，其所在受水片区农业节水潜力合计值均为正;情景5时，各受水小区农业节水潜力及其所在受水片区农业节水潜力合计值均为正。

　　4．2．2区域粮食安全分析

　　根据现状人口与城镇化水平，按照云南省新型城镇化发展的要求，采用人口综合增长率法预测，参考国民经济与社会发展的相关规划成果，确定各受水区的人口增长率和总人口规模，如表3所示。大理、丽江6个受水小区现状总人口210．31万人，城镇人口102．13万人，城镇化率48．6%。预测滇中受水区2030年总人口为228．64万人，年均增长率为7．6‰，其中城镇人口122．31万人，城镇化率53．5%;预测滇中受水区2040年总人口为248．71万人，年均增长率为8．0‰，其中城镇人口139．71万人，城镇化率56．2%。在2030—2040年人口预测为增长的趋势下，过度压缩粮食作物(水稻)种植面积会造成区域粮食产量一定程度降低。

　　结论

　　农业节水与灌溉水利用系数、节水灌溉面积、种植结构、水分生产效率和粮食安全等密切相关。滇中受水区现状节水水平总体上虽处于全国中等水平，但与国内先进地区仍有较大差距，农业节水技术水平也较低。通过对5个节水发展情景的农业节水潜力、区域粮食安全及节水投资效益进行比对分析，最终认为，在规划水平年2030年，滇中受水区灌溉水利用系数平均水平达到0．69，节水灌溉率和高效节水灌溉率分别达到80%和30%，种植结构在现状年水平基础上，根据各受水小区实际情况，在－10%～3%的范围内调整水稻种植面积时，农业节水潜力可达到18782万m3。

　　参考文献:

　　［1］孙晓东．节水农业和安全问题研究:评《东北半干旱抗旱灌溉区节水农业理论与实践》［J］．灌溉排水学报，2019，38(12):135．

　　［2］何振嘉，杜宜春，邱宇洁．灌溉农田高效用水研究进展与发展趋势［J］．灌溉排水学报，2019，38(增刊2):87－90．

　　［3］赵令，雷波，苏涛，等．我国粮食主产区农业灌溉节水潜力估算研究［J］．节水灌溉，2019(8):130－133．

　　［4］崔宁博，张振平，楼豫红，等．基于TOPSIS的区域农业节水发展水平综合评价模型［J］．应用基础与工程科学学报，2016，24(5):978－994．

　　［5］李俊．区域高效节水灌溉发展水平综合评价研究:以内蒙古自治区为例［J］．水利技术监督，2018(5):70－72，134．

　　顾世祥1，朱赟2，3，李亚龙2，刘凤丽2，熊玉江2

《滇中受水区农业节水潜力估算与分析》

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