减产系数法在三道河长渠灌溉工程中的应用襄樊市三道河水电工程管理局 王仁芝二ΟΟ七年八月摘要：三道河长渠灌溉工程兴建50余年来，为宜城、南漳的国民经济发展，特别是对农业的稳产高产起到了巨大的作用。减产系数法在灌区的应用，有效地对工程的灌溉效益进行正确的评估。值得借鉴推广。一、工程概况三道河水利工程是湖北省襄樊市在建国初期修建的大型水利工程，由水库枢纽工程、蛮河渠道工程、武镇长渠工程三大部分组成。是一项以灌溉为主，兼顾防洪、发电、城镇供水、水产、多种经营综合经济效益的水利工程。
减产系数法在三道河长渠灌溉工程中的应用
襄樊市三道河水电工程管理局 王仁芝
二ΟΟ七年八月
摘要：三道河长渠灌溉工程兴建50余年来，为宜城、南漳的国民经济发展，特别是对农业的稳产高产起到了巨大的作用。减产系数法在灌区的应用，有效地对工程的灌溉效益进行正确的评估。值得借鉴推广。
一、工程概况
三道河水利工程是湖北省襄樊市在建国初期修建的大型水利工程，由水库枢纽工程、蛮河渠道工程、武镇长渠工程三大部分组成。是一项以灌溉为主，兼顾防洪、发电、城镇供水、水产、多种经营综合经济效益的水利工程。
水库枢纽工程位于汉江支流、蛮河中游，距襄樊市南漳县城西三公里处，开工于1959年9月，竣工于1966年7月，总库容1.5亿m3，兴利库容12739万m3，属于大型水利枢纽工程。由大坝、溢洪道、输水洞、发电等工程组成。大坝工程由一座主坝、四座副坝组成，属粘土心墙，风化页岩坝壳组合坝，总长948.2m，最大坝高46.5m，坝顶高程158.5m，坝顶宽8m。溢洪道工程是一座钢筋混凝土建筑物，安装有6扇钢质弧形闸门，每孔宽12m，高6.7m，最大下泄流量3261 m3/s。输水工程由发电灌溉输水隧洞和低灌溉输水隧洞组成，发电灌溉隧洞全长590.0m，钢筋混凝土衬砌，内径3.2m，设计流量30 m3/s；低灌溉输水隧洞钢板内衬，内径1m，长250m，流量8.3m3/s。发电站四座，装机10台，年发电量2532万千瓦时，装机8150千瓦。
灌区工程分蛮河和长渠工程，蛮河灌区范围是三道河下游至清凉河汇合处，两岸面积9.5万亩，设计灌溉面积6.3万亩，灌区有31个村，135个组。武镇长渠（又名白起渠）灌溉工程始建于公元前279年，是我国古代最早的水利工程之一，是中华人民共和国成立后，湖北省修复的第一个大型灌溉工程，于1951年修建，1953年通水受益，全长49.3公里，流量43 m3/s，复修初期灌溉面积10.3万亩，1967年三道河水库竣工蓄水后，设计灌溉面积达24万亩，实达21.81万亩，灌区75个村，590个组。全灌区控制自然面积1874.5平方公里，设计灌溉面积合计30.3万亩。
二、缺灌减产系数法数学模型的来源
三道河长渠灌溉工程的兴建，为宜城、南漳的国民经济发展，特别是对农业的稳产高产起到了巨大的作用。工程的灌溉效益是指有灌溉和无灌溉相比所增加的农业产品的产值，在自然条件和农业技术措施基本相同的情况下，作灌与不灌的试验（缺灌减产系数法）进行分析比较，以缺灌减产系数所计算出效益值即为水稻灌溉效益。
缺灌减产系数法采用湖北省漳河灌区团林试验站的“水稻灌溉增产效益试验成果”，为了摸索水稻灌与不灌，灌多与灌少对产量的相关关系，团林试验站进行了缺灌试验，在大田中设立不同的灌溉标准区。不灌小区自返青后完全不灌，只利用天然降雨和地下水补给，另外，按水稻生育阶段等分为8个时期，每时期10天，即分为10天、20天、30天、40天、50天、60天、70天、80天缺灌，加上不缺水处理共计9个处理，每个处理三次重复，得到的结果如表一。
生育期5月30日至9月20日计114天，时间降雨789.6mm，日照495.6小时，积温2863度，日平均温度25.2度，总需水量423.8m3/亩，日平均需水量3.72m3/亩。
表一 缺灌试验成果统计表
单位：m3/亩、斤/亩
灌水天数 灌水量 缺灌水 缺灌系数β 有效雨量 实收单产 减产系数α
0 0 214.9 0.507 208.9 595 0.615
10 9.2 205.7 0.485 208.9 600 0.621
20 19.2 195.7 0.462 208.9 700 0.724
30 29.2 185.7 0.438 208.9 767 0.793
40 54.4 160.5 0.379 208.9 787 0.814
50 99.7 115.2 0.272 208.9 820 0.848
60 145.8 69.1 0.163 208.9 867 0.897
70 192.5 22.4 0.053 208.9 920 0.951
80 214.9 0 0 208.9 967 1.000
缺灌水量
表一中，β=
水稻全生育期总需水量
缺灌条件下水稻单产（斤/亩）
α=
充分满足水分条件下的水稻单产（斤/亩）
经直线回归分析α～β相关系数γ=0.94
其相关方程为，α=1-0.648β——————（1）
该方程可解释为，在偏湿润水文年份条件下，由于利用天然降雨208.9m3/亩（约占水稻总耗水量423.8m3/亩的一半），即使不补充灌水，可以保收最高产量的35.2%，考虑到试验小区的误差，加大保险系数7.5%，则方程式变为：
α=1-0.6β——————（2）
1984、1985两年中在采用遮雨棚隔绝天然降雨条件下，经测筒法试验结果分析得：
α=1-0.7β——————（3）
根据团林试验站长期试验成果，在湿润年一般采用（2）式比较合理，只有在大旱年采用（3）式。
大旱年：稻谷生育期降雨量（5～9）月在200mm以下全部利用，即利用率100%。
一般年：稻谷生育期降雨量（5～9）月为201～499mm，利用率为65.4%。
湿润年：稻谷生育期降雨量（5～9）月为500mm以上，利用率为51.5%。
缺灌减产系数公式经漳河灌区用统计相关方法求得的灌与不灌的数学模型验证，不灌理论单产与不灌实际单产相差2.7%，结果表明公式的精度是切实可行的。
2楼
三、缺灌减产系数法的应用
团林试验站距本灌区长渠灌溉试验站直线距离80公里，漳河灌区与长渠灌区临近，两地同属荆山山脉的东部，土壤相同，气候相似，农业技术水平一致，引用团林试验站成果是有条件的。长渠试验站从1955年开始有灌溉制度，试验资料，1953年灌区开始灌溉，早稻生育期为4-7月，中稻生育期为5-8月或6-9月，部分年份为6-10月，因灌区大部分年份种植中稻，早、晚稻产量忽高忽低，气候不适宜，只有少部分几年种植早、晚稻，试验资料不完全，故此不计算早、晚稻，只计算中稻的增产效益。
据长渠灌溉试验站历年灌溉制度，需水量试验资料，查得计算中所需要的各种指标数字如表二。
表二 水稻生育期各指标统计表
项目
年份 生育期降雨量 有效
雨量
（mm） 有效利用率（%） 生育期总耗水量
(m3/亩) 实灌
水量
(m3/亩) 灌溉后中稻单产
(斤/亩)
生育期 降雨量（mm）
1955 5-9 477.6 273.9 57.3 364.5 290.1 448
1956 5-8 659.7 270.04 41.0 606.35 439.6 490
1957 5-8 201.8 201.8 100 564.43 479.2 664.5
1958 5-8 467.7 268.2 56.1 356.94 284.1 628
1959 5-8 208.5 208.5 100 524.07 403.3 610
1960 5-8 340.3 276.2 81.3 487.97 297.5 611
1961 5-8 334.8 334.8 100 744.53 521.4 550
1962 5-8 252.3 150.0 59.4 389.20 253.5 532.6
1963 5-8 718.3 293.25 40.8 353.57 210.7 528.5
1964 5-8 385.1 385.1 100 523.9 272.5 511.2
1965 5-8 532.5 327.5 61.5 389.4 214.1 535.6
1966 5-8 190.0 118.2 62.2 407.33 299.1 756.5
1967 5-8 626.2 299.4 47.8 327.67 197.8 797.5
1968 5-8 451.2 258.7 54.1 344.35 274.1 705.8
1969 5-8 342.5 151.8 44.3 362.2 298.5 614.0
1970 5-8 341.6 276.7 81.1 349.87 171.9 754.5
1971 5-8 379.2 355.9 94 329.53 315.9 740.0
1972 4-7 228.7 177.4 77.6 283.0 249.8 447.0
1973 4-7 441.0 290.3 66.0 311.27 226.6 633.3
1974 4-7 334.9 194.5 58.1 336.20 209.6 716.0
1975 4-7 461.9 267.3 58.0 278.53 126.7 699.9
1976 5-7 342.8 164.0 47.8 317.07 232.9 655.4
1977 4-7 552.8 256.7 46.5 428.07 282.2 569.8
1978 5-10 369.9 162.3 43.8 511.8 365.0 873.1
1979 4-8 418.5 314.8 75.2 334.7 216.3 601.0
1980 6-10 640.9 440.5 68.7 366.4 124.0 715.0
1981 6-10 305.6 148.7 48.7 330.2 253.1 690.6
1982 6-9 644.3 330.5 51.3 440.0 276.0 828.0
1983 6-9 547.3 279.5 51.1 375.0 214.2 899.0
1984 5-9 405.1 298.4 73.7 453.6 349.8 897.0
1985 6-9 364.7 253.3 69.5 430.4 279.0 913.0
1986 6-9 265.6 190.6 71.8 420.9 340.3 1174.6
1987 6-9 462.2 236.8 51.2 294.3 179.3 1216.4
1988 6-9 382.7 208.6 54.5 655.8 296.5 1029.6
1989 6-9 400.5 253.4 63.3 540.9 191.8 1231.2
1990 6-9 346.2 240.4 69.4 655.1 288.1 1297.4
1991 6-9 434.9 241.1 55.4 472.0 204.4 1159.8
1992 6-9 350.8 181.6 51.8 486.7 237.4 1070.0
1993 6-9 512.4 196.9 38.4 439.3 158.7 1351.0
1994 6-9 253.0 148.4 58.7 397.4 190.8 1275.0
1995 6-9 413.2 192.7 46.6 531.7 241.1 840.4
1996 6-9 471.6 235.0 49.8 506.6 199.0 855.0
1997 6-9 315.2 153.6 48.7 464.6 241.5 1194.0
1998 6-9 495.6 245.5 49.5 444.5 174.1 957.6
1999 6-9 248.2 121.2 48.8 469.2 250.1 970.6
2000 6-9 347.5 133.8 38.5 530.8 264.8 970.0
2001 6-9 416.7 243.5 58.4 532.7 192.9 966.0
2002 6-9 499.4 199.8 40.0 552.8 243.5 991.0
2003 6-9 445.5 286.4 64.3 535.6 216.1 903.8
2004 6-9 576.0 289.3 50.2 739.5 272.5 994.6
2005 6-9 574.9 368.4 64.1 601.4 139.1 1086.0
2006 6-9 302.1 261.0 86.4 587.8 241.6 1023.0
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3楼
由表二的数据引用团林试验站缺灌减产公式,求出历年水稻在生育期的缺灌系数,由此计算出因缺灌而减产的数量,从而求得灌溉后的历年增产效益,这样做概念明确,又考虑了水稻的生理特性,数据合理,具体计算如:
1986年,灌溉后的水稻单产是1174.6斤,水稻全生育期耗水量420.9m3/亩,实灌水量340.3 m3/亩,可得:
缺灌系数β=340.3/420.9≈0.809
据表二中生育期降雨量265.6mm,有效雨量190.6mm,利用率71.8%,属水文年中一般年份，采用公式α=1-0.6β，
则α=1-0.6×0.809≈0.515
不灌单产：0.515×1174.6=604.45斤/亩
灌与不灌每亩增产效益：1174.6-604.45=570.15斤/亩
灌区水稻种植面积为22.15万亩，
则增产量为570.15×22.15=12628.84万斤
又如1957年,灌溉后的水稻单产是664.5斤,水稻全生育期耗水量564.43m3/亩,实灌水量479.2 m3/亩,可得:
缺灌系数β=479.2/564.43=0.849
据表二中生育期降雨量201.8mm,有效雨量201.8mm,利用率100%,属水文年中干旱年份，采用公式α=1-0.7β，
则α=1-0.7×0.849=0.4057
不灌单产：0.406×664.5=269.59斤/亩
灌与不灌每亩增产效益：664.5-269.59=394.91斤/亩
灌区水稻种植面积为11.59万亩，
则增产量为394.91×11.59=4577.01万斤
计算中，根据本灌区资料，有效雨量利用率为100%，即大旱年，如1957年、1959年、1964年共三年，其他均作为湿润年与一般年来考虑。效益计算52年（1955年至2006年），水稻增产量为326440.6万斤，详细数字见表三。
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4楼
表三 水稻增产效益计算表
单位：万亩、万斤、斤/亩、m3/亩
项目
年份 灌溉后水稻单产 水稻全生育期耗水量 灌溉水量 缺灌系数β 减产系数α 不灌单产 灌-非灌亩增产效益 播种面积 增产总量
1955 448.0 364.5 290.1 0.796 0.522 233.86 214.14 9.58 2051.5
1956 490.0 606.4 439.6 0.725 0.565 276.85 213.15 11.84 2523.7
1957 664.5 564.4 479.2 0.849 0.406 269.59 394.91 11.59 4577.0
1958 628.0 356.9 284.1 0.796 0.522 327.82 300.18 11.86 3560.2
1959 610.0 524.1 403.3 0.770 0.461 281.21 328.79 12.12 3984.9
1960 611.0 488.0 297.5 0.610 0.634 387.37 223.63 13.36 2987.6
1961 550.0 744.5 521.4 0.700 0.580 319.00 231.00 14.16 3271.0
1962 532.6 389.2 253.5 0.651 0.609 324.35 208.25 14.30 2977.9
1963 528.5 353.6 210.7 0.596 0.642 339.30 189.20 16.13 3051.8
1964 511.2 523.9 272.5 0.520 0.636 325.12 186.08 17.74 3301.0
1965 535.6 389.4 214.1 0.550 0.670 358.85 176.75 24.20 4277.3
1966 756.5 407.3 299.1 0.734 0.486 367.81 388.69 24.82 9647.3
1967 797.5 327.7 197.8 0.604 0.638 508.49 289.01 23.30 6734.0
1968 705.8 344.4 274.1 0.796 0.522 368.71 337.09 20.78 7004.7
1969 614.0 362.2 298.5 0.824 0.506 310.44 303.56 22.31 6772.5
1970 754.5 349.9 171.9 0.491 0.705 532.22 222.28 23.63 5252.4
1971 740.0 329.5 315.9 0.959 0.425 314.20 425.80 21.78 9273.8
1972 447.0 283.0 249.8 0.883 0.470 210.18 236.82 24.16 5721.6
1973 633.3 311.3 226.6 0.728 0.563 356.67 276.63 30.44 8420.5
1974 716.0 336.2 209.6 0.623 0.626 448.36 267.64 31.98 8559.2
1975 699.9 278.5 126.7 0.455 0.727 508.83 191.07 32.02 6118.1
1976 655.4 317.1 232.9 0.735 0.559 366.37 289.03 33.52 9688.3
1977 569.8 428.1 282.2 0.659 0.605 344.50 225.30 32.59 7342.5
1978 873.1 511.8 365.0 0.713 0.572 499.59 373.51 30.50 11392.1
1979 601.0 334.7 216.3 0.646 0.612 368.05 232.95 28.21 6571.5
1980 715.0 366.4 124.0 0.338 0.797 570.00 145.00 25.99 3768.6
1981 690.6 330.2 253.1 0.767 0.540 372.79 317.81 23.23 7382.8
1982 828.0 440.0 276.0 0.627 0.624 516.51 311.49 23.39 7285.8
1983 899.0 375.0 214.2 0.571 0.657 591.00 308.00 22.49 6926.9
1984 897.0 453.6 349.8 0.771 0.537 482.05 414.95 22.40 9294.9
1985 913.0 430.4 279.0 0.648 0.611 558.03 354.97 20.42 7248.6
1986 1174.6 420.9 340.3 0.809 0.515 604.45 570.15 22.15 12628.8
1987 1216.4 294.3 179.3 0.609 0.635 771.93 444.47 22.75 10111.8
1988 1029.6 655.8 296.5 0.452 0.729 750.37 279.23 24.15 6743.3
1989 1231.2 540.9 191.8 0.355 0.787 968.95 262.25 23.69 6212.6
1990 1297.4 655.1 288.1 0.440 0.736 954.89 342.51 21.79 7463.4
1991 1159.8 472.0 204.4 0.433 0.740 858.48 301.32 21.79 6565.7
1992 1070.0 486.7 237.4 0.488 0.707 756.70 313.30 24.15 7566.1
1993 1351.0 439.3 158.7 0.361 0.783 1058.37 292.63 24.15 7066.9
1994 1275.0 397.4 190.8 0.480 0.712 907.80 367.20 22.90 8408.9
1995 840.4 531.7 241.1 0.453 0.728 611.98 228.42 22.91 5233.1
1996 855.0 506.6 199.0 0.393 0.764 653.39 201.61 22.49 4534.2
1997 1194.0 464.6 241.5 0.520 0.688 821.47 372.53 22.14 8247.8
1998 957.6 444.5 174.1 0.392 0.765 732.37 225.23 22.20 5000.1
1999 970.6 469.2 250.1 0.533 0.680 660.20 310.40 22.25 6906.4
2000 970.0 530.8 264.8 0.499 0.701 679.58 290.42 22.50 6534.4
2001 966.0 532.7 192.9 0.362 0.783 756.18 209.82 22.80 4783.8
2002 991.0 552.8 243.5 0.440 0.736 729.38 261.62 23.20 6069.7
2003 903.8 535.6 216.1 0.403 0.758 685.26 218.54 24.20 5288.6
2004 994.6 739.5 272.5 0.368 0.779 774.99 219.61 23.19 5092.7
2005 1086.0 601.4 139.1 0.231 0.861 935.48 150.52 22.50 3386.7
2006 1023.0 587.8 241.6 0.411 0.753 770.73 252.27 22.30 5625.7
合计 1155.04 326440.6
平均 22.21 6277.70
亩平增产 282.62
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