Page 58 - 2023年第54卷第12期

盐渍化与洪涝灾害，或者进行灌溉排水的再利用，节水往往不是其首要目标，但由于水的循环转化过
程，客观上间接产生了节水效应，如排水沟疏浚措施降低了沟道水位，加速了地下水的排泄，改变了
沟道周边地下水流场分布，降低了地下水位，减少了潜水蒸发量、植被吸收利用的地下水量（作物蒸
腾量）等，客观上减少了灌区的耗水量，乃至影响灌溉取用过程，减少了灌溉取水量，而灌区取水量
和耗水量的变化量就是排水沟道措施产生的节水效应。其计算方法仍可参考渠道及田间节水潜力计
算，这里不再重复列出。
３．３ 不同尺度下的农业节水潜力及转化关系 灌溉水分在不同时空的循环转化是产生农业节水尺度效
应的根本原因，这在不同环节节水潜力的计算中已有所体现。下面从植株尺度、田间尺度、灌溉单元
尺度和绿洲尺度定量解析其节水潜力及不同尺度转化关系。
（ １）植株尺度节水潜力。关注对象为作物本身吸收利用的灌溉水分，即作物蒸腾量中的灌溉水部
分，该尺度的节水聚焦于减少作物的蒸腾量，例如通过改良作物品种、优化灌溉制度等措施，其节水
潜力为采取措施前后的蒸腾耗水量差值：
Δ Ｗ 植株耗水 ＝ Δ Ｔ ＝ Ｔ－ Ｔ′ （９）
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式中：Δ Ｗ 为单个植株的 耗 水 节 水 量，ｍｍ；Δ Ｔ为 采 取 措 施 后 的 植 株 蒸 腾 耗 水 的 变 化 量，ｍ ；
植株耗水 １
Ｔ、Ｔ′分别为作物在节水措施实施前后的蒸腾耗水量，ｍｍ。在植株尺度，不考虑植株之外的损耗，因
１ １
此其耗水节水量等于取水节水量。
（ ２）田间尺度节水潜力。田 间尺 度的 空间 范围 为田埂 之内 的田 块，灌 溉水 分主 要有 三 个 去 向，
即蒸发蒸腾消耗、入渗补给地 下和地 表排 水，其中 蒸发蒸 腾 与 地表 排水 均 离 开 本 田 块 进 入 其 他 空
间，不产生循环利用问题，而入渗补给地下的水分则可以存蓄在本田块地下含水层，当地下水位埋
深在作物利用的深度范围内时，该部分已入渗的水量就能够在后续时段被重新吸收利用，即灌溉水
在田块尺度的回归再利用。田间尺度的取水节水潜力可 采 用式 （ ７）计算，耗 水节 水 潜 力采 用 式 （８）
计算。
（３）灌溉单元尺度节水潜力。在灌溉单元尺度的空间范围涵盖灌溉渠系、田块和排水沟道，灌
溉水分仍然是蒸发蒸腾消耗、入渗补给地下和排水三个去向，但具 体 构 成 明 显 不 同， 其 中 蒸 发 蒸
腾来自田块、灌溉渠系和排水沟道三部分，入渗补给地下主要包括灌溉渠系和田块两部分，排 水
则包括通过排水沟道和地下水系统排出灌溉单元的水量。上述各项中，渠道入渗和田块入渗的 灌
溉水量通过地下水系统的循环能够被农田作物自动重新利用，排水部分在串联结构田块的灌溉 单
元或具备人工调控排水再利用条件的灌溉单元也能够被多次重复利用。灌溉单元层面的水量平 衡
关系如下：
Ｗ ＝ （Ｅ＋ Ｅ） ＋ （Ｅ＋ Ｔ） ＋ （Ｗｇ＋ Ｗｇ－ Ｗｐｇ－ Ｗｅｇ） ＋ Ｅ＋ ＳＷ ＋ Ｗ ３ （１０）
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２
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式中：Ｗ 为灌溉单元的引水量，ｍ ；Ｅ为排水沟道水面蒸发量，ｍ ；Ｗｐｇ 为灌溉单元通过地下水排
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３
泄至排水沟道的水量，ｍ ；Ｗ 为灌溉单元通过排水沟道出流的排水量，ｍ 。
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与田间尺度理论最大取水节水量类似，根据灌溉单元的水量平衡关系，灌溉单元尺度的理论最大
取水节水量为：
Δ Ｗ 灌取水ｍａｘ ＝ （Ｅ＋ Ｅ） ＋ （Ｅ＋ Δ Ｔ） ＋ （Ｗｇ＋ Ｗｇ－ Ｗｐｇ－ Ｗｅｇ） ＋ Ｅ＋ ＳＷ ＋ Ｗ ３ （１１）
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或者：
Δ Ｗ 灌取水ｍａｘ ＝ Ｗ － Ｔ＋ Δ Ｔ １ （１２）
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式中 Δ Ｗ 为灌溉单元尺度理论最大取水节水量，ｍ 。需要说明的是，灌溉单元层面不考虑农田
灌取水 ｍａｘ
之外的下垫面类型，如需考虑可参考下面绿洲尺度的计算方法。
实际情况无法达到上述理想状态，则灌溉单元实际取水节水量计算如下：
Δ Ｗ 灌取水 ＝ Ｗ － Ｗ′ （１３）
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０
或者：
Δ Ｗ 灌取水 ＝ （ Δ Ｅ＋ Δ Ｅ） ＋ （ Δ Ｅ＋ Δ Ｔ） ＋ （ Δ Ｗｇ＋ Δ Ｗｇ－ Δ Ｗｐｇ－ Δ Ｗｅｇ） ＋ Δ Ｅ＋ Δ ＳＷ ＋ Δ Ｗ ３ （１４）
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