时间:2023-03-17 18:00:55
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关键词:节水;灌溉;技术;工程模式
现在我国采用过的和正在研究或推广使用的节水灌溉技术有数十种之多。各种技术都各有利弊,各有不同的适用条件。只不过有些技术成熟一些,有些技术还有待进一步研究,有些技术优点更多些,适用范围更广些,而有些技术稍逊而已。
节水灌溉技术大致可分为灌水方法、输水方法、灌溉制度和田间辅助措施等四大类别。
一、灌溉技术
节水灌水方法:灌水方法即田间配水方法,就是如何将已送到田头的灌溉水均匀地分布到作物根系活动层中去。按灌溉水是通过何种途径进入根系活动层,灌水方法可分为地面灌溉、喷灌,微灌和地下灌溉。
(一)地面灌溉地面灌溉是最传统的灌水方法,一般说来它是作为比较是否节水的基点。但是地面灌溉技术也在不断发展不断完善,所以最近也有许多比传统地面灌溉技术更节水的方法。
1灌水技术要素的优化灌水技术要素指沟、畦规格、入畦(沟)流量,改水成数。这些灌水技术要素的合理的组合就会得到节水的效果,一般经验表明对沟灌和畦灌采用较小的畦、沟尺寸,就可以大大提高灌溉均匀度和灌水敛率.即常说的小畦短沟畦。至于沟畦尺寸多大为宜,则因不同地形与土质而异,各地要通过试验来确定。
2新的淘畦灌水工具传统的沟畦灌水是用人工从配水渠开口放水入沟畦,这样既不准确又不方便,而且常因放水口渗漏造成水的田间损失.国外早巳采用虹吸管(用于明渠输水的情况)或闸门孔管(用于管道输水的情况)放水,但这种方法造价较高,在我县很少使用。我们也做了一些试验,证明可提高田间水利用率5%~10%。
3尾水回收系统在土壤入渗速度较小时,每条沟的人流量大一些容易灌得均匀一些,但是往往使得水已流到沟尾时,沟首还没有灌够,这样就不可避免地造成沟尾泄水,如将泄水排掉就会浪费灌溉用水.如果此时在沟尾安装集水系统把泄水收集起来用于更低地块的灌溉,或用水泵抽到高处重新灌溉。这也是一种节水的措施。但我县目前还很少采用。
4膜上灌(叉称膜孔灌)在地膜上做成沟状,水就在膜上流动,到作物长出孔处才渗入土地,这样灌水效率高,一般可节水25%~35%。增产15%~20%,又不要专门的设施。
(二)喷灌式灌溉喷灌技术是利用专门德设备将水加压或是利用水的自然落差将有压水通过压力管道送到田间,再经喷头喷射道空中散成细小德水珠均匀的洒在农田上。适合灌溉所有的旱作物,粮食、蔬菜等。适用于气候温暖的平原和山丘。也适用喷洒农药,但在北方很少使用。一是北方土地少,而是造价高。现在我国已有喷灌面积80多万公顷。喷灌系统的形式很多,其优缺点也就有很大差别。
(三)滴灌这是用小塑料管将灌溉水直接送到每棵作物根部的附近,水由滴头慢慢滴出,是一种精密的灌溉方法,只有需要水的地方才灌水,可真正做到只灌作物而不是灌土地。这种方法也多在南方和大面积土地上使用。此法可长时间使作物根区的水分处于最优状态,因此既省水又增产,我国现有面积34万公顷,但其最大缺点就是滴头出流孔口小,流速低,因此堵塞问题严重。对灌溉水一定要认真地进行过滤和处理。
1固定式地面滴灌一般是将毛管和滴头都固定地布置在地面(千、支管一般埋在地下),整个灌水季节都不移动,毛管用量大,造价与固定式喷灌相近,其优点是节省劳力,由于布置在地面,施工简单而且便于发现问题(如滴头堵塞、管道破裂、接头漏水等),但是毛管直接受太阳曝晒.老化快,而且对其他农业操作有影响,还容易受到人为的破坏。
2半固定式地面滴灌为降低亩投资只将干管和支管固定埋在田间,而毛管及滴头都是可以根据轮灌需要移动。投资仅为固定式的50%~70%。这样就增加了移动毛管的劳力,而且易于损坏。
3膜下灌在地膜裁培作物的田块,将滴灌毛管布置在地膜下面,这样可充分发挥滴灌的优点不仅克服了铺盖地膜后灌水的困难,而且还大大减少地面无效蒸发。
二、节水灌溉工程技术模式
为大规模发展节水灌溉技术,各地结合自身的特点均采用了不同的节水灌溉工程技术模式。为了使这些模式更加完善,下面介绍几种有代表性的节水灌溉工程技术模式。
(一)、城郊设施农业节水高效工程技术模式
设施农业栽培也称保护地栽培,是利用日光温室、塑料棚等保护设施,人为地创造适于作物生长发育的环境条件。从而达到优质、高产、高效。其生产对象是高附加值的供城市居民消费的蔬菜、花卉等价格高的作物。
郊区是发展设施农业节水高效工程技术最理想的地区,在这些地区滴灌技术为最常用的节水灌溉技术。这种工程技术模式一般包括:水源工程、日光温室(或塑膜大棚)、灌溉首部枢纽(水泵、控制设备、施肥设备).输水管道、灌水器。灌水器常用滴头、滴灌管(带)、涌水器,还可结合覆膜进行膜下灌溉。
设施农业节水灌溉工程技术装备应立足于国内。尤其在现阶段,应在吸收国内外先进技术的基础上,大力发展适合当地的设施农业装备。在设施农业用的节水灌溉设备方面,应重点解决适合普通温室应用的成套微灌设备的材料配方、生产工艺问题,降低销售价格、提高可靠性和耐久性。为最大限度发挥微灌设备在设施农业应用中的优势,应花大力气解决利用微灌设备施肥的技术落后和装备不过关的问题,研究生产适合设施农业各种作物在各个生育期使用的可溶性肥料,使灌溉时能做到水肥同步,发挥最大的水肥综合效益。
(二)、纯井灌区生态农业节水灌溉工程技术模式
目前,纯井灌区大多存在地下水位逐年下降,生态环境恶化的问题。在这类灌区,减少灌溉用水量的主要目的应是改善水环境,恢复生态平衡,维护农业生产的可持续发展。因此.在灌区内的作物灌溉用水量,应按生态要求可供给的地下水开采量来确定。在这种前提下,当前这类灌区大多数已不能对全部灌溉面积上的作物实行充分灌溉。要解决这个问题可采取两种办法,一是减少灌溉面积,在余下的灌溉面积上,仍采用追求最高单产的传统充分灌溉方法,其他面积则发展“雨养农业”,二是仍维持原来的灌溉面积,对作物灌溉则采取非充分灌溉方法,即在水分对作物产量形成的最敏感时期实行充分供水,而在其他时期实行少供水甚至不供水,不追求作物单产最高,而追求总产最高。在高效节水灌溉技术方面,一般对大田作物采用低压管道输水灌溉,对经济作物可采用微灌。:
(三)、水库灌区自压管道输水灌溉工程技术模式
在各水库周边灌溉水源紧缺,农业生产水平高的灌区,采用自压管道输水灌溉工程技术是一种较理想的模式。其重点是解决规划设计和田间用水管理的技术问题。另外,还有诸如管材选用、施工技术、渠管联接、防淤积等一些技术问题需要解决。
1.1农民们积极推行
节水灌溉业的发展离不开农民们的支持和参与。因此,一定要让农民们参与到节水灌溉农业中来,不仅如此,还要把意识贯穿到农业生产的全过程。首先,不仅要树立节约用水的意识,还要大力促进农业所生产的增产,这是最根本的目标。其次,一定要全面促进高效节水的落实,具体来说,就是要控制用水量,关注灌溉技术在增产增收方面对农业的促进作用。针对以上两点,要广泛结合国内高效节水灌溉技术的应用成功的典型事例,从这些事例中学习成功的经验和方法,分析与研究他们这些事例中的成功的经验,根据实际转化为具有当地特点的技术并落实。
1.2灌溉设备的支持
首先,发展节水灌溉需要节水灌溉设备的支持。任何节水灌溉技术的使用都需要先进设备的支持,我国的技术之所以没有长足的发展,很重要的原因是国内的设备制造业专业化的生产程度都不高,具有滞后性。如果设备的质量不过关,就会直接导致农业的灌溉技术不能合理有效的利用,直接给农民带来严重的经济损失,甚至在某些情况下,还会严重损伤农民的灌溉的积极性。因此,必须使用优质的设备来保障灌溉技术的落实。其次,节水灌溉业的发展离不开国家的资金的支持。建议国家在对水利业进行投资的时候,着重向节水灌溉方向走。对资金的筹措要尽量多元化,把这些资金集中起来,集中地资金用来对各个地区的大型灌溉区进行综合合理的整治。最后,结合农业的种植结构,进行全面的调整。对一些高效的节水灌溉工程进行投资建设,全面实现农业从传统走向现代化进程。要做到经过合理整治之后的灌溉区不仅能够实现农业的增产增收的,还能够促进农业生产方式的进步与提高,全面的走一条农业产业化经营的道路。
2创新节水灌溉技术
2.1创新观念发展高效现代农业
节水灌溉技术的落实,最大的收益者农民群众。因此,农民群众要积极的对土地资源进行大力整合,根据土壤结构来实现高效率节水。此外,还要对农民进行技能培训,全面实现农村劳动力的转移,提高农民产业经营的自主性,实现共同经营,共同收益。在这个过程汇中,还可以由政府组织实现合伙承包,农户可以加入到合作社,由合作社组织大力发展高效节水农业。
2.2引导农业现代化发展
首先,要建立起高效节水示范区来引领农民们进行高效农业的发展。建立示范区以后,促进高效节水农业发展的先进技术和模式才能被广泛应用,这一示范区域的产量和增产效益也会明显的比其他地方的产量高;同时,也能带动周边农民大力发展生产的积极性。其次,适时的更新农民的生产观念,解放农民思想,发扬农民生产的自主性。面对农业发展的新形势,必须要从实际出发转变农民们的思想,要求农民的思维开阔,敢于创新。
2.3把农民群众作为主体
首先,坚持把农民当成是农业生产发展的主体,全面提高农民生产的积极性,充分发挥农民的创造力,引导他们合理筹集资金,使农民们真正的成为发展高效节水农业的真正的受益者。充分发挥农业是第一生产力的作用,坚持以人为本为原则,要全面落实以人为本的观念,充分地体现出科技的发展离不开人类的思维的创新。其次,广泛调动起农业科研人员的积极性,在科研人员的带领下,农民们的劳动热情也逐渐的高涨,全面促进农业的增产增收。让农民们都参与到科技创新中来,使他们切实的享受到创新的成果,充分有效的发挥农民在农业生产中的积极性和热情,走协调、可持续发展的道路。
3结语
关键词:节水灌溉;技术,趋势,建议
节水灌溉技术的发展不仅是节水的需要,也是农业现展的需要。发展节水灌溉技术对于推进现代农业、建设节约型社会有十分重要的意义。为此,笔者就我国节水灌溉技术及发展趋势作一探讨。
1.节水灌溉技术含义及体系
节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法,措施和制度等的总称。灌溉用水从水源到田间,到被作物吸收、形成产量,主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施,组成一个完整的节水灌溉技术体系,包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。
节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面:(1)灌溉水资源优化调配技术。主要包括地表水与地下水联合调度技术、灌溉回归水利用技术、多水源综合利用技术、雨洪利用技术。(2)节水灌溉工程技术。主要包括渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、微灌技术、改进地面灌溉技术、水稻节水灌溉技术及抗旱点浇技术。直接目的是减少输配水过程的跑漏损失和田间灌水过程的深层渗漏损失,提高灌溉效率。(3)农艺及生物节水技术。包括耕作保墒技术、覆盖保墒技术、优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术。(4)节水灌溉管理技术。包括灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术,土壤墒情自动监测技术、节水灌溉制度等。
2.节水灌溉新技术
目前,比较有发展潜力的节水灌溉新技术是:(1)与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。就是从作物生理角度出发,在一定时期主动施加一定程度有益的亏水度,使作物经历有益的亏水锻炼,改善品质,控制上部旺长,实现矮化密植,到达节水增产的目的。(2)应用3S技术的精细灌溉技术。就是运用全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS),遥感技术(RS)和计算机控制系统,实时获取农用小区作物生长实际需求的信息,通过信息处理与分析,按需给作物进行施水的技术,可以最大限度提高水资源的利用率和土地的产业率。T是农田灌溉学科发展的热点和农业新技术革命的重要内容。(3)智能化节水灌溉装备技术。就是把生物学、自动控制、微电子、人工智能、信息科学等高新技术集成节水灌溉机械与设备,适时地检测土壤和作物的水分,按照作物不同的需水要求来实施变量施水,达到最优的节水增产效果。
3.节水灌溉技术发展趋势
我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势:(1)喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术,其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点,要因地制宜综合考虑。软管卷盘式喷灌机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。(2)地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管目前还存在一些问题,应用推广速度较慢,但随着关键技术的解决,今后将会得到一定的发展。(3)地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟,输配水有低压管道化方向发展的趋势。(4)农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成,达到时,空、量、质上的精确灌水,是今后攻关的重点。(5)节水综合技术的开发利用,是提高水分利用率和水分利用效率的重要途径,也是今后节水灌溉发展的方向。
4.发展节水灌溉技术的政策建议
(1)提高发展节水灌溉技术的认识。我国是一个水资源短缺的国家,随着人口增加、经济发展、社会进步,农业灌溉用水要在用水总量基本不增加的情况下保障我国粮食安全,只能走内涵式发展的道路,灌溉必须走节水型的发展道路。因此,我们应加大对发发展节水灌溉技术的宣传教育力度,使全社会都来关心节水灌溉技术,形成一个较好的节水灌溉技术发展环境。
(2)形成发展节水灌溉技术内在机制。通过制定和运用好水价、水权这些经济手段,对农业用水需求进行有效调控,削弱低效益膨胀型的用水需求,杜绝无效益浪费型的用水需求,促进节约农业用水的需求,从而推进节约灌溉技术发展。
全国大型灌区续建配套与节水改造规划工作已经圆满完成,但从规划审查中所接触的一些问题看,大型灌区续建配套与节水改造的技术论证和决策,仍是一个有待进一步研究和总结的问题。不同地区、不同条件、不同类型的大型灌区应该因地制宜、科学地论证和选择自己的技术方案和技术路线、本文仅就规划审查中反映出的共性技术问题,谈几点对北方大型灌区节水改造的认识,供参考。
2.北方大型灌区节水改造任务艰巨
根据水利部1999年组织的大型灌区续建配套与节水改造规划成果,规划灌溉面积30万亩以上的大型灌区共402处,现状有效灌溉面积2.37亿亩,占全国耕地面积的12.2%,规划灌溉面积2.88亿亩。其中位于北方地区的大型灌区有252处,占总数的62.7%,现状有效灌溉面积1.55亿亩,占全国现状有效灌溉面积的65.4%,规划灌溉面积1.82亿亩,占大型灌区规划灌溉面积的63.2%。由此可见,北方大型灌区在节水改造中占有非常重要的位置。
北方大型灌区和全国大型灌区同样面临工程不够配套、建设标准偏低、老化失修、管理落后等一系列问题,还面临灌溉水量不足的严峻问题。通过节水改造,不但要解决现状缺水,而且在不增加灌溉用水总量的前提下,还要在灌区控制范围内扩大灌溉面积。大型灌区节水改造建设周期长,综合性强,投入巨大,技术方案和技术路线既要立足于生产上已经得到验证的成套技术,同时应有必要的前瞻性,制定科学、合理的改造标准,积极、慎重地采用新技术、新材料、新工艺,以增加灌区改造的科技含量、提升灌区功能,保证工程质量,降低建设费用和运行成本,提高灌区经济效益。
3.北方大型大型灌区节水改造共性技术问题
北方和南方大型灌区所处气候条件有显著差异,节水改造方向和技术路线也有明显的差别,但就北方大型灌区而言,节水改造技术决策也存在一定的共性,可归纳为下述几个主要方面:
3.1以水资源承载能力确定灌区发展规模
我国农业面临的水资源严峻形势不仅表现为水资源的人均占有量和亩均占有量低,而且更突出地表现为水土资源配置失衡。黄河、淮河、海河三大流域的土地面积占全国的13.4%,耕地占39%,人口占35%,GDP占32%,而水资源仅占7.7%,是水资源最为紧张的地区。我国西部大部分灌区垦殖率仅为50%左右,即灌区控制范围有近一半的面积为各类荒地。充足的光热资源和丰富的土地资源诱发起人们以扩大灌溉面积发展农业生产的愿望,但往往忽视了水资源承载能力的限制,造成上游开荒、下游弃耕,湖泊干涸,河道断流,绿州萎缩,自然生态恶化的严重后果。因此大型灌区改造必须正确把握水资源的承载能力,确立以水资源承载能力决定灌区发展规模的技术原则。
水资源承载能力主要取决于水资源条件,一般而言,水资源丰富地区的水资源承载能力大,而水资源匮乏地区的水资源承载能力小。但是,水资源的承载能力又表现出明显的可变性,广义上讲开源、节流都是为了提高水资源的承载能力,当然这种提高是有限制的。水资源开发程度超出安全限度意味着水资源的承载风险加大;超出技术、经济合理性的节流,也必然带来运行、管理上的风险。水资源承载能力还表现为相当大的弹性,例如超采浅层地下水的短期合理性与长期危害性是并存的。正确利用水资源承载能力的弹性可以大大提高水利工程的经济合理性,超出限度则最终会影响农业生产。
在考虑水资源承载能力时,还必须考虑对生态环境的影响。水资源短缺的北方地区,在当前技术水平下,提高水资源对经济发展的承载能力,不能不影响到生态环境用水,因此生态环境脆弱地区应首先保证必要的生态环境用水,其他地区也要同时从长远上考虑生态环境的承受能力。
3.2根据作物要求分别确定灌溉标准
大型灌区通常采用单一灌溉设计保证率,例如有关规范规定的影响因素中,作物影响是以“作物组成”的形式出现的,并未明确同一灌区的不同作物可采用不同的灌溉设计保证率。这种状况与我国农业传统上强调粮食生产有关,也与规划设计的粗放有关。大型灌区节水改造中如何正确选择灌溉设计保证率是一个有争议的问题,一方面北方水资源短缺,不可能选择过高的灌溉标准,另一方面灌区节水改造的效果又应该体现在灌溉保证率的提高上。
我国大型灌区多建于50~70年代,灌溉设计保证率是根据当时的水文气象、水土资源、作物组成、灌区规模等因素确定的。80年代以来全国气候呈现北旱南涝的态势,北方河流年径流量明显减少,不少灌区的灌溉实际保证率并未达到设计保证率。例如山西省有65%的灌溉面积每年只能灌水1~2次,且远低于设计灌溉定额。因此,北方大型灌区节水改造的效果首先不是体现为提高灌溉设计保证率,而应该体现在恢复灌溉保证率上。
我国农业种植面临重大结构调整,即由目前以粮为主的“粮、经”二元结构变为“粮、经、饲”均衡发展的三元结构,农业用水形态呈多样化趋势。优质、专用粮食作物和大多数经济作物因产值高、适用水肥条件好等原因,要求较高的灌溉保证率,而耐旱牧草和一般粮食作物则不要求较高的灌溉保证率,因此同一灌区应该针对作物要求确定不同的灌溉设计保证率,这是适应农业种植结构调整,发展灌区经济的必然选择。
采用多种灌溉设计保证率给灌区规划设计和运行管理带来技术上的难度,解决的办法应依水源条件不同而异。在单一水源条件下,可通过调整作物种植布局和实行作物区域种植、规模经营的方法解决,在多水源特别是开发利用地下水的条件下,应在供水保证率高的水源受益地区种植要求灌溉保证率高的作物。渠道也可以参照国外经验,采用既适合大流量输水,也适合较小流量输水的形式。
3.3实现水资源的合理开发和联合运用
我国大型灌区均以河流、湖泊、水库等为主水源,但通常并未对区内全部水资源实行有效的统一管理。
降雨形成的土壤水是水资源的重要赋存形式,有效利用降水是提高农田水份生产效率,解决水资源短缺的重要技术方向。除西北部年降水量小于200mm的地区外,北方大部地区属补充灌溉农业,对降水有较大的依赖性。据有关研究表明,北方地区土壤水的资源量占降水资源量的60%~70%,小麦生育期土壤水可达其全部耗水量的1/3,但多数地区土壤水并未得到充分利用。北方地区有为数不少的高扬程灌区,总扬程达200~300m,运行费用高,多年来一直由地方政府给予补助或享受优惠电价,但农民负担仍然很重。有效利用降雨给高扬程灌区节水改造提示了新的出路。例如陕西省东雷灌区实行九级扬水,最高扬程331.7m,平均扬程214.7m,因运行费用高,有的二级泵站不能正常开机,灌溉效益也无法发挥。当地农民针对这种情况,开始在有效利用降水,种植果树上做文章。但是降水集中在7、8、9三个月,春季少雨,为此农民打水窖,分散集蓄雨水,降水不足时则少量利用渠水补足蓄水,形成了“渠引窖蓄”的用水模式。这种用水模式大大减少了灌溉用水量,对该类灌区节水改造方向影响深远。
地下水是北方灌区的重要水资源,我国在井渠结合方面取得了不少经验,地下水开发利用对大型灌区的意义并不仅仅是增加可供水量,而且能控制耕地盐渍化,为种植结构调整提供便利的水利条件。西北地区降水少,浅层地下水主要靠灌溉补给;浅层地下水往往矿化度较高,且在垂直方向和水平方面呈不均匀分布;灌区垦殖率低,灌区内各类荒地大量分布,潜水蒸发损失大,这些因素都给西北灌区的地下水开发利用带来多方面的特殊性。实行井渠结合是大型灌区节水改造的重要内容,但处于不同自然条件的西北大型灌区,实行井渠结合的技术方案、工程布局、工程形式、管理方式等,仍有必要认真研究和总结。
3.4骨干渠道应是渠道防渗的重点
大型灌区渠系复杂,渠线长、渠道的工程地质条件和施工条件不同,输水损失大,以渠道防渗作为节水改造主要措施是符合实际情况的。但是渠道防渗耗资巨大,而且还普遍存在冻涨破坏的威胁,如何正确选择渠道防渗重点是大型灌区节水改造面临的技术决策。骨干渠道与田间渠道比较有以下特点:①骨干渠道一般按续灌方式运行,行水时间长;田间渠道一般按轮灌方式运行,行水时间短。②各级渠道的合计设计流量,田间渠道一般为骨干渠道的几倍至十几倍,即一级田间渠道的合计断面远大于一级骨干渠道的合计断面。③比较单条渠道长度,骨干渠道较田间渠道要大得多,但比较单位灌溉面积的渠道长度,结果正好相反。由此可以看出,骨干渠道输水损失水量一般大于田间渠道输水损失水量,骨干渠道防渗亩均费用一般小于田间渠道防渗亩均费用。因此,从投入的有效性考虑,大型灌区的渠道防渗应以骨干渠道为重点。
渠道的功能主要是输水、配水,但同时还要求不冲、不淤,尽可能减少洇渗对周围农田的影响,缩短行水时间,保证行水安全等等。从这些要求上看,骨干渠道防渗也应优先于田间渠道防渗。井渠结合灌区,渠道通常都有引水补源的作用,因此田间渠道除确有必要的渠段外,一般不易采取防渗措施。
3.5田间工程运行应与骨干工程运行相协调
大型灌区节水改造要求田间工程与骨干工程同步进行,以充分发挥改造效益。从技术上看,田间节水灌溉工程选型必须考虑田间用水过程和渠道供水过程的一致性。如前所述,大型灌区的田间渠道多以轮灌方式运行,尽管灌区灌水周期一般为15~20日,但某条田间渠道的行水时间不过1~2日。采用地面灌溉方式可以适应田间渠道的这种运行特点,但如采用喷灌、微灌,则供水过程往往难以满足用水过程。可以通过修建田间调节池解决这个问题,但一是需增加投资,二是调节池的蒸发渗漏损失不容忽视,技术上、经济上应进行论证。
北方大型灌区的田间工程,技术上应以改进地面灌溉为主要方向,有地形条件的应积极发展低压管道输水灌溉。农业种植结构调整要求采用喷灌、微灌等灌溉方式时,尽可能实行井渠结合,以地下水作为水源。
3.6适度发展喷灌、微灌,支持种植结构调整。
我国农业面临农业资源特别是水资源不足的制约,同时还面临比较效益低和加入WTO的挑战,农业结构特别是种植结构的调整势在必行。大型灌区具有较好的水利条件,而且不少都位于大中城市周围的经济圈、经济带内,进行种植结构调整既是大型灌区面临的挑战,也是大型灌区发展的机遇,因此大型灌区节水改造应高度重视提高农业经济效益和有利于发展农村经济。喷灌、微灌是先进的灌溉方式,对经济作物有广泛的适用性,应适度发展。其技术上的考虑是:不应照搬国外通过修建田间调节池协调田间用水过程和渠道供水过程的作法,而应提倡合理开发利用地下水,实行井渠结合运行模式。
3.7农艺措施是充分发挥节水改造效益的关键
提高降水利用率和生产效率的农艺措施主要是:以平整土地为中心的坡地整治措施,以秸秆和地膜覆盖为重点的覆盖保墒措施,以少耕、免耕为主的耕作保墒措施,以平衡施肥和施用抗旱剂为重点的化学调控措施,以选用抗旱品种为重点的生物节水措施,以优化农业资源配置为主的产业化发展措施等等。大型灌区节水改造的目的是为了提高水利用率和水分生产效率,应在技术方案和技术路线中明确农艺措施的重要作用,也应对农艺措施的筛选和配套提出指导性要求。
北方大型灌区多数面临水资源短缺的困扰,提倡非充分灌溉的呼声很高。但是应该看到,农业技术进步已经迫使人们对充分灌溉重新认识。例如棵间蒸发被认为是作物需水量的一部分,传统上对其合理性并未有过什么苛求,仅仅要求进行较好的耕作和管理。但据河北省的试验资料,桔秆覆盖麦田可减少35%~66%的土壤水分消耗,其中大部分为棵间蒸发减少量。显然这种覆盖措施并不会造成作物水分的亏缺,也不会对作物生长环境造成显著影响。因此在决定采用非充分灌溉之前,首先应该研究农艺措施对作物需水量的影响,使充分灌溉和非充分灌溉都建立在当代科学的基础上。
3.8以信息化推动灌区生产服务的社会化
信息技术在大型灌区的传统应用是水管理自动化和办公自动化,显而易见这种信息技术应用仅局限于灌区管理机构内部,并非服务于灌区社会。
基于对信息化认识的不断深化,有些灌区已经在探索服务于灌区社会的信息化道路。例如山西省夹马口灌区利用信息技术把农户用水情况完全向社会公布,使农民理解节约用水和自身利益是息息相关的,收到很好的节水效益和经济效益,也为大型灌区信息化提示了新的思路。
4.北方大型灌区节水改造的几项关键技术
北方大型灌区的具体条件不尽相同,面临的问题有其特殊性,对节水改造技术需求有显著差异,但其中也有一些比较具有共性的需求:
4.1灌区水循环的模拟和评价技术
灌区引水量的减少以及渠道防渗等节水措施的广泛采用将影响灌区水循环,特别是地下水的补给和消耗将发生显著变化,并进一步影响到土壤盐分运动以及自然植被、人工植被的生态耗水。如何依据节水改造实施前后条件的变化比较准确地推演未来的状况和变化趋势,是对这项技术的基本要求。
4.2渠道防冻涨技术
造成北方防渗渠道破坏的主要原因是冻涨,这种状况与北方灌区普遍进行冬灌、秋浇等有直接关系。冬灌、秋浇一般定额较大,抬高了地下水位,特别是骨干渠道沿线的地下水位有时甚至高于渠底,致使冻涨量过大。国内外渠道防冻涨研究成果和成功经验不少,技术上似乎没有大的障碍,问题在于防冻涨措施的有效性往往和建设费用、运行费用成正比,对于发展中国家尚难以承受。北方灌区渠道防冻涨问题不宜单纯依靠防冻涨措施解决,应提倡针对渠段实际情况采用综合措施解决。例如,骨干渠道两侧地下水补给条件好,水质也较好,可以沿渠布设机井(或埋设水平排水管),将地下水提入渠中,一方面增加了可供水量,另一方面也可有效降低骨干渠道两侧的地下水位,减轻冻涨威胁,比单纯排水的经济性好。
4.3管道输水技术
管道输水、配水系统在井灌区已有较广泛应用,但在大型灌区除水泵进出水管道外,尚未得到真正应用。从节水改造初步规划来看,少数具有地形条件的灌区已经注意到这项技术的应用前景。北方灌区中有为数不少的高扬程灌区,运行费用很高,减少输水损失不仅节约用水,而且减少能耗,经济上、技术上都是可行的,应着手该项技术的开发和应用。如何根据灌区的基本条件合理规划设计配套完善的管道输配水系统,开发低成本大口径管材,解决管道输水管理上的困难等等是对管道输水技术的主要需求。
4.4大规模、高精度平整土地技术
高精度平整土地是提高大型灌区田间水利用率的基础性工作,以往用人工和推土机进行这项工作,精度不高,耕地大平小不平,致使灌水仍不够均匀,灌水定额过大。目前提高田间水利用率的有效措施是划小畦块,缩短沟长,但不利于农机作业。国外降低农业生产成本,提高竞争能力的方向是扩大地块,并同时采用激光平地,保证灌溉效率。激光平地在我国尚处于试验阶段,应该在大型灌区节水改造中推广该项技术,这符合农业现代化的长远要求。激光平地除机械、电子设备外,还应包括测量技术、规划技术、施工技术等等。
4.5非充分灌溉技术
非充分灌溉是北方相当一部分缺水灌区的必然选择,但如前所述,由于农艺节水技术的进步和广泛应用,充分灌溉和非充分灌溉界限已发生明显变化。故这里所讲的非充分灌溉,应该是在较好农艺节水措施条件下进行的灌溉。对于大型灌区,普遍采用非充分灌溉的关键在于需要对灌溉系统功能重新定位,对灌区运行调度也提出严格要求,否则如果按照目前的工程条件和调度能力,作物水分的“短期亏缺”很可能成为“永久亏缺”。
4.6耕地盐渍化的控制技术
西北地区的大型灌区因降水稀少,蒸发强烈,以及排水工程不配套等原因,开灌后都不同程度存在盐渍化问题,因此必要的排水配套措施应该是这次灌区节水改造的重要内容之一。引黄灌溉曾在60年代初期发生过盐渍化的问题,部分灌区一度被迫停灌,此后在盐渍化综合治理方面积累了不少经验,但是这些经验在多大程度上适合于西北的干旱、半干旱条件尚缺乏分析和验证。
4.7灌区分析评价技术
灌区分析评价包括二方面的目的:一是对现状灌排设施进行调查,总结经验,找准问题;二是根据水资源条件、农业种植结构等变化趋势,提出灌区节水改造的目标、标准、技术方案、技术路线、经济技术指标、管理体制等等。灌区分析评价是灌区节水改造规划工作的基础,也是一项重要的前期性研究工作,但目前这项工作非常薄弱,仍停留在常规现场调查的水平上。
4.8信息技术
大型灌区节水改造对信息技术的需求是明显的,但对信息技术的定位又很不明确。信息技术不同于传统的自动化技术,它除采集数据和执行指令外,更强调信息的共享性。因此用于大型灌节水改造的信息技术将涉及信息网络、信息平台、信息仓库、信息决策、信息服务等广泛的领域,信息技术只有更直接地为农业生产和农村经济服务,才能发挥提升传统灌排工程系统的作用。
一、低压管道输水灌溉:又称管道输水灌溉,是通过机泵(或利用天然水头)和管道系统直接将低压水引入田间进行灌溉的方法。这种利用管道代替渠道进行输水灌溉的技术,避免了输水过程中水的蒸发和渗漏损失,节省了渠道占地,能克服地形变化的不利影响,省工省力,一般可节水30%,增产20%,省地5%,且投资不大,普遍适用于我国北方井灌区。
二、喷灌:俗称人工降雨,是利用专门设备将水喷射到空中分散成细小的水滴,形成类似下雨效果的一种灌溉方法。喷灌受地形条件的限制小,在砂土或地形坡度达到5%等地面灌溉有困难的地方都可以采用,一般能增产15%,节水40%,提高工效20倍-30倍、提高耕地利用率7%。但喷灌受风力影响大,且容易产生蒸发损失,不适宜空气特别干旱、风力较大的地区。由于喷灌设备投资较高,目前多用在水资源缺乏的经济较发达地区。
三、微灌:是利用专用设备将有压水输送分配到田间,通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌溉技术。微灌是目前节水、增产、优质效果最好的一种节水灌溉技术,但由于其投资较高,目前仅限于经济作物中使用。微灌通常分为滴灌、微喷灌、小管出流灌和渗灌四种形式。
1.滴灌:是利用滴头(滴灌带)将压力水以水滴状或连续细流状湿润土壤进行灌溉的方法。常见滴头有孔口滴头、发丝管滴头、内镶式滴灌管、双上孔滴灌带、迷宫式滴灌带等。滴灌主要用在果园、花卉、保护地栽培中。
2.微喷灌:是利用微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤进行灌溉的方法。常见微喷头有固定式微喷头、旋转式微喷头、多孔式微喷带、脉冲式微喷头等。微喷灌主要用在果树、花卉、园林、草地、保护地栽培中。
3.小管出流灌溉:是利用直径ф4毫米的塑料管作为灌水器,以细流状湿润土壤进行灌溉的方法。这种方式投资较低,主要用于果树的节水灌溉。
4.渗灌:是利用一种特制的渗灌毛管埋入地表以下30-40厘米,压力水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流形式湿润周围土壤的灌溉方法。
四、改进沟畦灌溉:对传统的沟灌和畦面灌溉适当改进,能节水10%-20%,增产10%-15%。基本原则是平整土地,加大灌水流量,将长沟、大畦改为较短沟、小畦,并采用合适的流量和引水时间进行灌溉。适宜沟灌的地面坡度为0.003-0.008,灌水沟长度不大于100米,宽度0.3米-0.8米,入沟流量控制在0.5升-3升/秒。畦灌要求地面平整,适宜的地面坡度为0.001-0.003,自流灌区取畦长50米-75米、井灌区25米-40米,畦的宽度不大于3米,并与农机具作业要求相适宜,入畦单宽流量(每米畦宽的流量)3升-6升/秒·米。
五、膜上灌:又称膜孔灌,是在地膜栽培的基础上,利用膜上行水,通过放苗孔和专用灌水孔向作物供水的灌溉方法,可节水25%-35%,增产15%-20%。采用该技术需要平整土地,田块长度不超过75米,宽度不大于3米,覆膜后在膜两侧筑起畦梗,并把地膜两边翘起埋入畦便中,将水完全约束在膜上流动,完全通过膜孔灌水。单定流量控制在0.3升-0.6升/秒·米,每次亩灌水量10方-40方。
【关键词】小河西水库灌区;节水改造;技术
1.前言
小河西水库灌区水毁恢复工程与节水改造规划工作已经完成,并且已经开始建设。小河西水库灌区兴建于1958年,以小河西水库为灌溉地表水源,小河西水库灌区位于通辽市扎鲁特旗中西部,距旗政府所在地鲁北镇25km,地理坐标是东经120°36′-120°43′,北纬44°23′-44°37′,灌区全长74km(其中:香山灌域54km,工农灌域20km),平均宽2km,总面积148km2(合22.2万亩),所辖服务范围香山镇六个村,鲁北镇四个村及香山农场两个村,灌区总耕地面积11万亩,播种面积8.4万亩。灌区原设计灌溉面积5.0万亩,历史最高年度灌溉3.2万亩,最少年份1.1万亩,多年平均灌溉1.6万亩。
2.小河西水库灌区节水改造任务艰巨
根据通辽市水利勘察设计院完成的小河西水库水毁恢复工程设计报告,规划灌溉面积2.3万亩,其中工农灌域2.0万亩,全部为旱田;香山灌域0.3万亩,全部为水田。水田灌溉保证率为75%,旱田灌溉保证率为50%。年可供水量为1160万立方米。小河西灌区兴建于1958年,以小河西水库为灌溉地表水源,该灌区经过40余年的运行,渠系建筑物出现了严重的破损现象。1998年8月8日的特大洪水使小河西水库的主坝决口,水库溢洪道、工农涵洞及香山涵洞被冲毁,水毁以后,水库原有的灌溉能力全部丧失,99年至2003年春旱,灌区人民群众用柴油机水泵从河道抽水解决春种灌溉用水问题。
小河西水库除险加固工程的实施,相继重建了水库香山涵洞及工农涵洞,恢复水库向灌区输水灌溉的功能。小河西灌区工农干渠下游的主要渠系建筑物建设年代久远,多为砌石及草木结构,经多年运行,都相继出现了不同程度的破损现象,并且在98洪水中也遭到了不同程度的破坏,均损毁废弃,因此,小河西水库除险加固的成功实施后,为了能尽快发挥其原有的灌溉效益,解决下游灌区人民群众农田无法灌溉的难题,急需对小河西灌区水毁建筑物进行恢复重建。由于水源有限,为了扩大灌溉面积,必须对灌区进行节水改造。
小河西灌区面临干渠工程不够配套、建设标准偏低、老化失修、管理落后等一系列问题,还面临灌溉水量不足的严峻问题。通过节水改造,不但要解决现状缺水,而且在不增加灌溉用水总量的前提下,还要在灌区控制范围内扩大灌溉面积。灌区节水改造建设周期长,综合性强,投入巨大,技术方案和技术路线既要立足于生产上已经得到验证的成套技术,同时应有必要的前瞻性,制定科学、合理的改造标准,积极、慎重地采用新技术、新材料、新工艺,以增加灌区改造的科技含量、提升灌区功能,保证工程质量,降低建设费用和运行成本,提高灌区经济效益。
3.小河西灌区节水改造的技术问题
根据小河西灌区所处气候条件有显著差异,节水改造技术决策可归纳为下述几个主要方面:
3.1以可供水资源总量确定灌区规模
我国农业面临的水资源严峻形势不仅表现为水资源的人均占有量和亩均占有量低,而且更突出地表现为水土资源配置失衡。小河西水库灌区垦殖率仅为50%左右,即灌区控制范围有近一半的面积为各类荒地。充足的光热资源和丰富的土地资源引起人们以扩大灌溉面积发展农牧业生产的愿望,但往往忽视了水资源承载能力的限制,造成上游开荒、下游弃耕,湖泊干涸,河道断流,绿州萎缩,自然生态恶化的严重后果。因此灌区改造必须正确把握水资源的承载能力,确立以水资源承载能力决定灌区发展规模的技术原则。
水资源承载能力主要取决于水资源条件,一般而言,水资源丰富地区的水资源承载能力大,而水资源匮乏地区的水资源承载能力小。但是,水资源的承载能力又表现出明显的可变性,广义上讲开源、节流都是为了提高水资源的承载能力,当然这种提高是有限制的。水资源开发程度超出安全限度意味着水资源的承载风险加大;超出技术、经济合理性的节流,也必然带来运行、管理上的风险。水资源承载能力还表现为相当大的弹性,例如超采浅层地下水的短期合理性与长期危害性是并存的。正确利用水资源承载能力的弹性可以大大提高水利工程的经济合理性,超出限度则最终会影响农业生产。
在考虑水资源承载能力时,还必须考虑对生态环境的影响。水资源短缺的北方地区,在当前技术水平下,提高水资源对经济发展的承载能力,不能不影响到生态环境用水,因此本地区应首先保证必要的生态环境用水,也要同时从长远上考虑生态环境的承受能力。
3.2 确定不同的灌溉标准
灌区通常采用单一灌溉设计保证率,例如有关规范规定的影响因素中,作物影响是以“作物组成”的形式出现的,并未明确同一灌区的不同作物可采用不同的灌溉设计保证率。这种状况与我国农业传统上强调粮食生产有关,也与规划设计的粗放有关。灌区节水改造中如何正确选择灌溉设计保证率是一个有争议的问题,一方面该区域水资源短缺,不可能选择过高的灌溉标准,另一方面灌区节水改造的效果又应该体现在灌溉保证率的提高上。
小河西灌区建于50~70年代,灌溉设计保证率是根据当时的水文气象、水土资源、作物组成、灌区规模等因素确定的。80年代以来气候呈现逐年干旱的态势,河流年径流量明显减少,灌区的灌溉实际保证率并未达到设计保证率。例如工农灌域有65%的灌溉面积每年只能灌水1次,且远低于设计灌溉定额。因此,灌区节水改造的效果首先不是体现为提高灌溉设计保证率,而应该体现在恢复灌溉保证率上。
现在农业种植面临重大结构调整,即由目前以粮为主的“粮、经”二元结构变为“粮、经、饲”均衡发展的三元结构,农业用水形态呈多样化趋势。优质、专用粮食作物和大多数经济作物因产值高、适用水肥条件好等原因,要求较高的灌溉保证率,而耐旱牧草和一般粮食作物则不要求较高的灌溉保证率,因此同一灌区应该针对作物要求确定不同的灌溉设计保证率,这是适应农业种植结构调整,发展灌区经济的必然选择。
采用多种灌溉设计保证率给灌区规划设计和运行管理带来技术上的难度,解决的办法应依水源条件不同而异。在单一水源条件下,可通过调整作物种植布局和实行作物区域种植、规模经营的方法解决,在多水源特别是开发利用地下水的条件下,应在供水保证率高的水源受益地区种植要求灌溉保证率高的作物。渠道也可以采用既适合大流量输水,也适合较小流量输水的形式。
3.3 合理开发和运用水资源,建设井渠结合灌区
灌区以小河西水库为主水源,但并未对区内全部水资源实行有效的统一管理。降雨形成的土壤水是水资源的重要赋存形式,有效利用降水是提高农田水份生产效率,解决水资源短缺的重要技术方向。本地区多年平均降水量为399.5mm,降水年内分配不均,主要分布在6~9月份,站全年降水量的80%。属补充灌溉农业,对降水有较大的依赖性。据有关研究表明,本地区土壤水的资源量占降水资源量的60%~70%,玉米生育期土壤水可达其全部耗水量的1/3,但土壤水并未得到充分利用。开始在有效利用降水上做文章。但是降水集中在7、8、9三个月,春季少雨,为此在有条件的地区建设蓄水工程,集蓄雨水,降水不足时则少量利用渠水补足蓄水,形成了“渠引库蓄”的用水模式。这种用水模式大大减少了灌溉用水量,对该类灌区节水改造方向影响深远。
地下水是该灌区的重要水资源,在井渠结合方面取得了不少经验,特别是水库冲毁之后,农民自发地打了部分机电井,为利用地下水打下了基础,地下水开发利用对灌区的意义并不仅仅是增加可供水量,而且能控制耕地盐渍化,为种植结构调整提供便利的水利条件。西因为该地区降水少,浅层地下水主要靠灌溉补给;浅层地下水往往矿化度较高,且在垂直方向和水平方向呈不均匀分布;灌区垦殖率低,灌区内各类荒地大量分布,潜水蒸发损失大,这些因素都给小河西灌区的地下水开发利用带来多方面的特殊性。实行井渠结合是小河西灌区节水改造的重要内容。
3.4以干渠防渗为重点
小河西水库灌区渠系复杂,渠线较长、渠道的工程地质条件为部分强风化岩层和含砾砂壤土层,输水损失大,以渠道防渗作为节水改造主要措施是符合实际情况的。但是渠道防渗耗资巨大,而且还存在冻涨破坏的威胁,如何正确选择渠道防渗措施是灌区节水改造面临的技术决策。干渠与田间渠道比较有以下特点:①干渠一般按续灌方式运行,行水时间长;田间渠道一般按轮灌方式运行,行水时间短。②各级渠道的合计设计流量,田间渠道一般为骨干渠道的几倍至十几倍,即一级田间渠道的合计断面远大于一级干渠的合计断面。③比较单条渠道长度,干渠较田间渠道要大得多,但比较单位灌溉面积的渠道长度,结果正好相反。由此可以看出,干渠输水损失水量一般大于田间渠道输水损失水量,干渠防渗亩均费用一般小于田间渠道防渗亩均费用。因此,从投入的有效性考虑,灌区的渠道防渗应以干渠为重点。
渠道的功能主要是输水、配水,同时还要求不冲、不淤,尽可能减少洇渗对周围农田的影响,缩短行水时间,保证行水安全等。从这些要求上看,干渠防渗也应优先于田间渠道防渗。井渠结合灌区,渠道通常都有引水补源的作用,因此田间渠道除确有必要的渠段外,一般不宜采取防渗措施。根据以上的特点,小河西灌区干渠采取钢筋混凝土防渗是比较经济合理的。
3.5 农艺措施是充分发挥节水改造效益的关键
提高降水利用率和生产效率的农艺措施主要是:①以平整土地为中心的坡地整治措施,②以秸秆和地膜覆盖为重点的覆盖保墒措施,③以少耕、免耕为主的耕作保墒措施,④以平衡施肥和施用抗旱剂为重点的化学调控措施,⑤以选用抗旱品种为重点的生物节水措施,⑥以优化农业资源配置为主的产业化发展措施等等。灌区节水改造的目的是为了提高水利用率和水分生产效率,应在技术方案和技术路线中明确农艺措施的重要作用,也应对农艺措施的筛选和配套提出指导性要求。
4.小河西水库灌区节水改造的几项关键技术和措施
根据小河西灌区的具体条件,面临的问题有其特殊性,对节水改造技术有如下几点需求:
4.1 灌区水循环的模拟和评价技术
灌区引水量的减少以及渠道防渗等节水措施的广泛采用将影响灌区水循环,特别是地下水的补给和消耗将发生显著变化,并进一步影响到土壤盐分运动以及自然植被、人工植被的生态耗水。如何依据节水改造实施前后条件的变化比较准确地推演未来的状况和变化趋势,是对这项技术的基本要求。
4.2 渠道防冻涨措施
由于冬季气候寒冷,防渗渠道破坏的主要原因是冻涨问题,特别是干渠沿线的地下水位有时甚至高于渠底,致使冻涨量过大。国内外渠道防冻涨研究成果和成功经验不少,技术上没有大的障碍,问题在于防冻涨措施的有效性往往和建设费用、运行费用成正比,对于我们这样经济落后地区尚难以承受。灌区渠道防冻涨问题不宜单纯依靠防冻涨措施解决,应提倡针对渠段实际情况采用综合措施解决。例如,干渠两侧地下水补给条件好,水质也较好,可以沿渠布设机井(或埋设水平排水管),将地下水提入渠中,一方面增加了可供水量,另一方面也可有效降低骨干渠道两侧的地下水位,减轻冻涨威胁,比单纯排水的经济性好。
4.3 高标准平整土地技术
高标准平整土地是提高灌区田间水利用率的基础性工作,现在主要用人工和推土机结合进行土地平整,但是精度不高,耕地大平小不平,致使灌水仍不够均匀,灌水定额过大。目前提高田间水利用率的有效措施是划小畦块,缩短沟长,但不利于农机作业。国外采用激光平地,保证灌溉效率。但是由于技术和经济原因近期我们还不可能采用激光技术平整土地,可以在继续采用人工和推土机的同时,瞄准先进的激光技术,一旦实际成熟则立刻采用。也可以向有关科研部门提供实验基地,与科研部门进行合作,实验成功马上申请大面积推广。
4.4 非充分灌溉技术
非充分灌溉缺水灌区节水技术改造的必然选择,但如前所述,由于农艺节水技术的进步和广泛应用,充分灌溉和非充分灌溉界限已发生明显变化。故这里所讲的非充分灌溉,应该是在较好农艺节水措施条件下进行的灌溉。普遍采用非充分灌溉的关键在于需要对灌溉系统功能重新定位,对灌区运行调度也提出严格要求,否则如果按照目前的工程条件和调度能力,作物水分的“短期亏缺”很可能成为“永久亏缺”。给农民带来无法挽回的经济损失 。
4.5 灌排结合,控制耕地盐渍化
小河西灌区因降水稀少,蒸发强烈,以及排水工程不配套等原因,开灌后不同程度存在盐渍化问题,因此必要的排水配套措施应该是这次灌区节水改造的重要内容之一。在干旱、半干旱地区,要解决岩渍化问题,目前最好的办法就是灌排结合,井渠结合,放弃原有的重灌轻排思想,在加强灌溉管理的同时,也要加强排水措施。从田间排水开始,合理布设排水沟渠,使排水通畅。还要注意观察,随时发现和解决排水中的问题,严格控制耕地的岩渍化问题。
4.6 灌区分析评价技术
灌区分析评价包括二方面的目的:一是对现状灌排设施进行调查,总结经验,找准问题;二是根据水资源条件、农业种植结构等变化趋势,提出灌区节水改造的目标、标准、技术方案、技术路线、经济技术指标、管理体制等等。灌区分析评价是灌区节水改造规划工作的基础,也是一项重要的前期性研究工作,但目前这项工作非常薄弱,仍停留在常规现场调查的水平上。
5. 结束语
小河西水库灌区在当地农业和农村经济发展中,起着不可替代的重要作用,但也面临着严峻的水资源短缺、工程设施老化和实现农业现代化等多方面的挑战,进行以节水为中心的重建配套和节水改造势在必行。当地政府和群众已经认识到了水资源短缺对经济和社会生活的影响,意识到了节水的重要性和紧迫性,我们进行节水改造时应该认识到经济和技术方面的困难,但同时也要看到干部群众对节水改造的积极性和能动性,从而增强战胜困难的信心和决心。
参考文献:
[1]扎鲁特旗小河西水库除险加固工程初设报告.
[2]扎鲁特旗小河西水库灌区水毁恢复工程规划报告.
论文摘要:地面灌溉是古老的田间施水技术,但它目前仍是世界上特别是发展中国家广泛采用的一种灌水方法,约占全世界中灌溉面积的90%以上。我国则有98%以上的灌溉面积依然采用传统的地面灌溉技术。
鉴于我国水资源与能源短缺,经济实力不足,广大农村地区的技术管理水平较低的现实,大面积推广喷、微灌等先进灌水技术还受到很大的限制,因此在今后相当长的一段时间内,我国还仍须加大田间工程的建设力度,大力研究和推广节水型地面灌水技术。
一、我国节水灌溉现状
近几年来,我国高度重视和加强水利设施建设,以节水挖潜改造为中心,切实加强农田水利基础设施建设。实施了小型农田水利工程、灌区节水改造与续建配套、节水增效示范、末级渠系改造、水权转换等工程项目,有效提高了水资源调控能力和利用效率。在设施农业和特色农业种植区,推行了低压管灌、滴灌、喷灌等现代化节水灌溉技术,推动了现代节水农业的发展。拿四平辽河灌区为例,截止目前,全区共发展工程节水灌溉面积10万亩,总投资2千万元。其中渠道防渗面积1.1万亩,低压管道灌溉面积3万亩,喷微灌面积4万亩。发展地面软管灌溉、小畦灌溉等非工程节水灌溉措施面积1万亩。年可节水4000万立方米,增产1000万公斤,节水灌溉技术的推广应用,提高了水的利用率和产出效益,缓解了水资源供需矛盾,促进了农业种植结构调整、农工收入的增加和区域水资源平衡,改善了生态环境,拉动了节水灌溉设备产业的发展
二、节水灌溉技术及发展趋势
目前,比较有发展潜力的节水灌溉新技术是:一是与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。 就是从作物生理角度出发,在一定时期主动施加一定程度有益的亏水度,使作物经历有益的亏水锻炼,改善品质,控制上部旺长,实现矮化密植,到达节水增产的目的。二是应用3s技术的精细灌溉技术。就是运用全球卫星定位系统(gps)和地理信息系统(gis),遥感技术(rs)和计算机控制系统,实时获取农用小区作物生长实际需求的信息,通过信息处理与分析,按需给作物进行施水的技术,可以最大限度提高水资源的利用率和土地的产业率。这是农田灌溉学科发展的热点和农业新技术革命的重要内容。 三是智能化节水灌溉装备技术。就是把生物学、自动控制、微电子、人工智能、信息科学等高新技术集成节水灌溉机械与设备,适时地检测土壤和作物的水分,按照作物不同的需水要求来实施变量施水,达到最优的节水增产效果。
我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势:一是喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术,其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点,要因地制宜综合考虑。软管卷盘式喷灌机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。二是地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管目前还存在一些问题,应用推广速度较慢,但随着关键技术的解决,今后将会得到一定的发展。三是地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟,输配水有低压管道化方向发展的趋势。四是农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成,达到时,空、量、质上的精确灌水,是今后攻关的重点。
三、发展节水灌溉技术的政策建议
一是提高发展节水灌溉技术的认识。我国是一个水资源短缺的国家,随着人口增加、经济发展、社会进步,农业灌溉用水要在用水总量基本不增加的情况下保障我国粮食安全,只能走内涵式发展的道路,灌溉必须走节水型的发展道路。因此,我们应加大对发发展节水灌溉技术的宣传教育力度,使全社会都来关心节水灌溉技术,形成好的节水灌溉技术发展环境。
二是节水灌溉技术发展要符合农村实际。一是因地制宜,继续普及与推广喷、微灌技术。在节水灌溉模式中,喷、微灌应用越来越多,目前国内外喷、微灌技术正朝着低压、节能、多目标利用、产品标准化、系列化及运行管理 自动化方向发展。二是灌溉渠系管道化。我国已基本普及了井灌区低压管道输水技术 ,今后的发展方向是大型渠灌区渠系管道化,并加快相应大口径塑料管材的开发生产。
三是现代精细地面灌溉技术。由于我国地面灌溉量大、面广,需要采用推广应用激光控制平地技术、水平畦田灌溉技术、田问闸管灌溉系统以及土壤墒情自动监测技术等一切改进地面灌溉措施,逐步实现 田间灌溉水的有效控制和适时适量的精细灌溉 。
四是研究和推广非充分灌溉技术。非充分灌溉理论将与生物技术、信息技术及“四水”转化理论等高新节水技术和理论相结合,创建新的灌溉理论及技术体系。五是“3s”技术在农业节水中的应用。如果能在农业节水中推广应用“3s”技术产生的节水效能将是革命性的。 此外,国外还 出现 了地面浸润灌溉、坡地灌水管灌溉、土壤网灌溉、绳索控制灌溉等新的节水灌溉技术,都对我国的节水灌溉有积极的参考借鉴意义。 对于沙漠地区和缺乏淡水的沿海地区,利用空气中的水分进行灌溉是一种可取的方法,但如何降低成本,提高效率和实用性是今后应着重解决的问题。总而言之,节水灌溉工程推广,任重而道远。我们有理由相信,通过节水灌溉的逐步推广使用,实现水资源的科学开发,实现水资源的可持续利用,指日可待。
参考文献:
论文关键词:节水灌溉,管理体制,措施
1引言
榆林地处干旱半干旱,多年平均降水量398mm,多年平均水资源量32.01亿m,人均水资源量910m,属水资源短缺地区,水资源不能满足建设适合人类生存和发展的良好生态环境用水的需求。灌溉用水是用水大户,其用水量占全市总用水量的70%以上。发展节水灌溉是解决榆林水资源供需矛盾的重要途径,榆林市在这方面已取得了可喜的成就,但随着用水、生活用水和生态用水的增加以及农业持续发展对灌溉要求的提高,相应地对农业节水灌溉也提出了更高的要求。另外,随着管理体制改革的进一步深化,发展农业节水灌溉面临着新形势。
2节水灌溉取得的成就
2.1节水灌溉面积
榆林市近年来节水灌溉发展速度较快,十一五期间,全市新增节水灌溉面积17万亩,至2007年底,全市各种形式的节水灌溉面积已发展62.81万亩,其中:喷灌面积1.37万亩,微灌面积0.44万亩,低压管道输水灌溉面积7.25万亩,防渗渠道控制灌溉面积25.3万亩,其他工程节水灌溉面积24.84万亩。近几年来围绕大中型灌区节水改造项目、农业综合开发水利骨干项目等,建成了30多个不同规模的以节水灌溉技术为支撑的农业示范园,这些示范园初步形成了从输水到灌水、从工程到管理、从微观到宏观的立体化、多样化、系统化农业节水格局。
2.2节水灌溉技术
已由过去的单项节水技术研究发展到综合节水技术体系研究,把工程节水技术、管理节水技术、农艺节水措施作为农业节水体系的组成部分开展了综合试验研究。根据全市各地经济条件的不同,提出了黄土丘陵区、井灌区、等不同类型的节水模式。涌现出米脂孟岔、靖边东坑等一批节水高效产业典型。
2.3节水灌溉设备
建成了节水设备开发中试基地,研制或引进了管灌、喷灌的系列配套管件,温室大棚微灌成套设备,低压喷水管喷灌成套设备,新型混凝土构件成型机等。同时积极引进和消化吸收高新技术,引进推广使用了美国雨鸟、英特耐克、以色列艾森贝克、法国、澳大利亚、奥地利以及北京绿源等国内外知名公司或厂家的几十种节水灌溉设备,建成了一批具有国内领先水平的高标准节水示范工程。
3面临的形势与存在问题
3.1面临的形势
榆林市水资源严重不足,工农业生产、生活和生态“三生”争水现象较为突出。工业用水和生活用水在全市总用水量中所占比例虽然不高(约占25%),但其对用水保证率要求高,越是干旱年份或干旱季节,工业用水和生活用水挤占农业灌溉用水的现象越突出,而且随着经济发展和社会进步,工业用水、生活用水和生态用水将大幅度增加。过去以向农业灌溉供水为主的水库,不同程度地转为向城市或工业供水,因而可供农业灌溉的用水量越来越少。
目前的状况是一方面水资源明显不足,另一方面,全市农业灌溉中仍存在着严重的浪费水现象,水的利用效率不高。据统计分析,全市灌溉水利用系数目前平均仅为0.45。在现行农产品价格体制下,农业供水收益远远低于工业供水和生活供水,随着用水“多元化”的加剧,农业用水的缺水局面有更加严峻的趋势。
随着国家对农村税费改革的进一步深化,农民劳动积累工和义务工被逐步取消,村内所需劳务实行一事一议,节水灌溉工程资金面临地方筹集和匹配困难难度增大,且不能向农户指令性摊派的新形势,发展节水灌溉如仍沿用过去的工作方式、工作习惯则难有成效。
3.2存在的突出问题
一是节水灌溉新技术、新设备推广力度小,喷、滴灌等高效节水灌溉技术目前也仅局限用于经济作物,只是作为示范工程,有待于在更大范围和更大规模推广。二是全市灌区和节水灌溉工程都程度不同的存在着产权关系不明、管理职责不清、政事企不分、监督激励机制缺乏、管理粗放、调度不灵活等问题。三是受经济利益,水资源相对充足地区的农民对搞节水灌溉积极性不高。四是资金投入不够。已建灌溉工程维护资金不足、老化失修,灌溉面积及灌溉效益逐年衰减和降低;新建节水灌溉工程建设资金短缺,特别是配套资金往往不到位,达不到应有的发展规模。五是有些地方在推广先进节水技术过程中不能够因地制宜规划,可行性论证不够,存在针对性差的问题,致使有些节水工程不能正常发挥效益。六是节水灌溉工程设备质量参差不齐,设备不配套,标准化、系列化程度差,维修服务跟不上。
4加快节水灌溉的措施
4.1改革现行管理体制和运行机制
采取的措施:对灌溉工程采取承包、租赁、拍卖及股份合作等形式;加大灌区用水者协会、供水协会、农民合作社等各种群众组织参与灌溉工程管理经验的推广和规范力度。
根据榆林的实际情况,供水单位可采取以下三种组织形式:一是按照《公司法》组建有限责任公司和股份公司;二是非公司法人性质的非赢利企业;三是事业单位实施企业化管理。广泛吸收用水户产参与灌区经营管理,明晰产权,合理确定灌区专管机构与用水者协会的责、权、利,改革运营机制,以充分调动与激发用水产参与管理的积极性。
4.2全面推行农业节水奖惩机制
对灌溉超定额用水要加价收费,对节水灌溉工程要根据其节水效果并结合当地发展水平给予补偿,要使农民对节水灌溉的投资获得不低于平均投资利润,利用经济杠杆推动节水灌溉发展。
4.3多渠道融资,加大投资力度
改革灌溉工程建设和维护的投资体制,积极探索在市场经济条件下,农村水利资金高效利用、滚动使用的合理方式,开辟股份制、股份合作制、合资、独资等各种资金渠道,实行“多元化”融资,改变过去灌溉工程建设和维护过分依赖政府的局面。
4.4进一步搞好节水灌溉规划
要根据各县区经济、水资源、土壤、作物种植等具体条件,选择适当的节水灌溉技术,因地制宜地制定发展规划,切忌盲目引进、盲目搞不适合当地推广的“样板工程”。要根据加入WTO后国际市场的需要,结合农业产业结构调整,大力发展设施农业。