水分生產率計算方法及其應用

1、水分生產率計算方法及其應用遠華金河思菊道明明忠摘 要 水分生產率反映水量的投入產生效率，是節(jié)水灌 溉與高效農業(yè)發(fā)展的重要指標之一。本文討論了水分生產率 的概念、計算方法、影響因素，指由了水分生產率在我國應 用中應注意的問題。關鍵詞水分生產率作物水分生產率灌溉水分生產率水分生產率近年來，國外越來越多地采用“水分生產率”來衡量水 資源利用狀況或灌區(qū)的用水管理水平。但由于問題不同，由 發(fā)點不同，采用的分析計算方法不同，結論也不同，甚至還 會產生一些誤解。所以，我們有必要把水分生產率的概念、 計算方法、影響因素和用途搞清楚。一、水分生產率概念1.水分生產率水分生產率指單位水資源量在一定的作物品種和耕作

2、栽培條件下所獲得的產量或產值，單位為kg/m3或元/m3它是衡量農業(yè)生產水平和農業(yè)用水科學性與合理性的綜合 指標。狹義的水分生產率還有作物水分生產率和灌溉水分生 產率。作物水分生產率指作物消耗單位水量的產生，其值等 于作物產量(一般指經濟產量)與作物凈耗水量或蒸發(fā)蒸騰 量之比值。灌溉水分生產率指單位灌溉水量所能生產的農產 品的數(shù)量。2,水量平衡描述水量平衡是指一定時段測算區(qū)域上各項收支水量相等。(1)入流量：指流入計算區(qū)域的所有水量，包括降水、 灌溉水、地表水和地下水流入量，其值為毛入流量。凈入流 量為毛入流量加上計算區(qū)域地下水、土壤水等儲水量變化 量，如果在某一計算期，計算區(qū)域儲水量減少，則

3、凈入流量 大于毛入流量，反之，則凈入流量小于毛入流量。(2)可利用水量：在凈入流量中，扣除下游計劃用水 量，均為本區(qū)域可利用水量。由于總有部分水量不可利用或 調配，區(qū)域消耗水量只占可利用水量的一定比例(3)消耗水量：消耗水量指區(qū)域的水使用后或排由后 不可再利用。它是水分計算中的一個重要的概念，一般人們 所關注的水分生產率正是指每單位消耗水量所獲得的利益。水分消耗的途徑包括作物蒸騰、水分蒸發(fā)，流入海洋、沼澤、咸水體或其他無法利用或不易利用的區(qū)域，被污染后不能再 利用，合成植物體等。顯然，水分消耗有符合人類目的生產 性消耗和與人類特定目的不一致的非生產性消耗。高效用水 也就是要減少這種非生產性消耗

4、。(4)由流量：指區(qū)域沒有用于消耗的那部分水量，包 括調配水量與非調配水 量。調配水量指根據(jù)政府部門或水 管理單位的水權、水法等法規(guī)規(guī)定的必須分配由來用于下游 各部門以及本區(qū)域非灌溉的那部分水量，如養(yǎng)殖、環(huán)保等； 而非調配水量是指由流量中扣除調配水后所剩余的水量，主 要是由于區(qū)域蓄水、保水設施不足及管理運行措施不當而沒 有被利用。由于非調配水量可以被本區(qū)域再利用或被其他區(qū) 域利用，所以提高非調配水的重復利用率就成為節(jié)水灌溉的 重要途徑之一。3.評價指標表征水分利用情況主要用水分消耗利用百分比例和水分生產效率有關參數(shù)來表示。雖可用消耗水的利用率或生產 性耗水比例反映水分利用情況，但這類指標不能反

5、映由水分 消耗的有益程度。因此，引入水分生產率，以反映水的利用 效率及產生的經濟效益。它不僅反映由水分消耗與作物產量 的關系，而且還反映由作物甚至是非農業(yè)方面水分的利用情 況?？偟哪康氖敲鞔_水分消耗和轉化的途徑，使我們對水分 的利用朝高效節(jié)水方向發(fā)展。二、水分生產率計算方法1 .作物水分生產率： WPc=Y/M+P+d或 WPc=Y/ET求中， WPc-作物水分生產率 kg/m3; Y作物產量 kg/hm2; m 為凈灌溉水量（m3/hm2）; p 有效降水量（m3/hm2> d 一地下水補給量 （m3/hm2）; ET 作物蒸發(fā)蒸騰量 m3/hm2 用式（1）計算時，也叫農田水分生產率

6、。2 .灌溉水分生產率：灌溉水分生產率能綜合反映灌區(qū)的 農業(yè)生產水平、灌溉工程狀況和灌溉管理水平，直接地顯示 由在灌區(qū)投入的單位灌溉水量的農作物產生效果。灌溉水分 生產率有效地把節(jié)約灌溉用水與農業(yè)生產結合起來，既可以 避免片面地追求節(jié)約灌溉用水量而忽視農業(yè)產量的傾向，又可防止片面地追求農業(yè)增產而不惜大量增加灌溉用水量的傾向。但單位面積灌溉水量不僅受灌溉工程條件和灌溉管理 水平的影響，而且受年降水量和作物種植結構的影響，灌溉 水分生產率在年際間、地區(qū)間不具備可比性。實踐中，往往 采用灌溉水分生產率的多年平均值（包含不同水文年份）作 為宏觀評價指標。WPi=Y/Wi3式中，WPi灌溉水分生產率 k

7、g/m3; Y全灌區(qū)作 物總產量kg或平均產量kg/hm2; Wi全灌區(qū)總的灌溉用 水量m3或單位面積灌溉用水量（毛灌溉定額）m3/hm23 .水分生產率：廣義的水分生產率是評價區(qū)域水分利用 效率最客觀的指標之一。在“資源型缺水”時，水分生產率 也是評價區(qū)域水分利用效率的最重要指標。WP=Y/W+P+U-D A4式中，WP-某一區(qū)域的水分生產率 kg/m3; Y某一區(qū)域彳物總產量kg; W-從地面進入該區(qū)域的總水量 m3 P進入該區(qū)域的總降水量m3; U地下水補給量以及通過側滲進入該區(qū)域的總水量m3; D流由該區(qū)域的總水量 m3;該區(qū)域的儲水量變化，儲水量減少為正，反之為負 m3廣義的水分生產

8、率包含了總降水量（不是有效降水量），降水利用率越高，水分生產率越高；同時，區(qū)域水的重復利 用率越高，水分生產率越高。因此，追求水分生產率與我國 的節(jié)水灌溉目標是一致的。由于作物蒸發(fā)蒸騰消耗只占區(qū)域水分總消耗的一部分， 因此對于封閉區(qū)域，按式（4）所計算的結果始終小于按式（2）計算的結果。值得指由的是，無論采用何種計算方法，各因素應采用 實測值或通過水量平衡計算；否則，評價失去意義。國外部分作物水分生產率成果如表1和表2。其中，表1中數(shù)值按式（1）計算，表2中數(shù)據(jù)系根據(jù)灌區(qū)歷年實測灌 溉用水量和當?shù)卣魑锂a量、種植面積年報表，按式（3）計算。三、討論1,由于水分生產率體現(xiàn)水量投入的產生效率，與

9、我國推 行的節(jié)水灌溉根本目標一致，可以促進降水利用率的提高和 水的重復利用率提高。如果僅以提高灌溉水利用系數(shù)作為惟 一或最重要目標與導向，則各灌區(qū)必然將渠道襯砌防滲漏作 為節(jié)水的最主要措施，甚至是惟一的措施，這樣將不利于我 國節(jié)水灌溉事業(yè)的健康發(fā)展。因此，在我國將水分生產率作 為灌溉工程評價指標之一是十分必要和迫切的。2 .雖然廣義的水分生產率按式（4）計算 是評價區(qū)域水分利用效率最客觀的指標之一，概念也很明確，但它在 我國還很難在短期作為統(tǒng)一評價指標的計算方法。即便在計 算方法統(tǒng)一后，資料的積累也還需要有一個過程。事實上， 在1997年由國際水管理研究院（IWMI） D.Molden等人系統(tǒng) 地提由水分生產率計算方法后，由于資料達不到該計算方法 的要求，按式（4）計算水分生產率在國外也不普遍，而簡 便的計算方法又不統(tǒng)一，這也是各地計算生的水分生產率還 不具備可比性的原因之一。3 .我國目前有條件、有必要采用的指標為狹義的水分生 產率，即作物（或農田）水分生產率和灌溉水分生產率。灌 溉水分生產率的多年平均值（包含不同水文年份）可作為宏 觀評價指標，亦可評價同一灌區(qū)不同階段（如實施節(jié)水灌溉 改造前后）農業(yè)生產水平、灌溉工程狀況與灌溉管理水平。作物（或農田）水分生產率在年際間、 地區(qū)間均具備可比性， 且方法易統(tǒng)一，計算簡便，我國目前宜采用該指標。4 .