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關(guān)鍵詞:節(jié)水;灌溉;技術(shù);工程模式
現(xiàn)在我國(guó)采用過(guò)的和正在研究或推廣使用的節(jié)水灌溉技術(shù)有數(shù)十種之多。各種技術(shù)都各有利弊,各有不同的適用條件。只不過(guò)有些技術(shù)成熟一些,有些技術(shù)還有待進(jìn)一步研究,有些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)更多些,適用范圍更廣些,而有些技術(shù)稍遜而已。
節(jié)水灌溉技術(shù)大致可分為灌水方法、輸水方法、灌溉制度和田間輔助措施等四大類別。
一、灌溉技術(shù)
節(jié)水灌水方法:灌水方法即田間配水方法,就是如何將已送到田頭的灌溉水均勻地分布到作物根系活動(dòng)層中去。按灌溉水是通過(guò)何種途徑進(jìn)入根系活動(dòng)層,灌水方法可分為地面灌溉、噴灌,微灌和地下灌溉。
(一)地面灌溉地面灌溉是最傳統(tǒng)的灌水方法,一般說(shuō)來(lái)它是作為比較是否節(jié)水的基點(diǎn)。但是地面灌溉技術(shù)也在不斷發(fā)展不斷完善,所以最近也有許多比傳統(tǒng)地面灌溉技術(shù)更節(jié)水的方法。
1灌水技術(shù)要素的優(yōu)化灌水技術(shù)要素指溝、畦規(guī)格、入畦(溝)流量,改水成數(shù)。這些灌水技術(shù)要素的合理的組合就會(huì)得到節(jié)水的效果,一般經(jīng)驗(yàn)表明對(duì)溝灌和畦灌采用較小的畦、溝尺寸,就可以大大提高灌溉均勻度和灌水?dāng)柯剩闯Uf(shuō)的小畦短溝畦。至于溝畦尺寸多大為宜,則因不同地形與土質(zhì)而異,各地要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。
2新的淘畦灌水工具傳統(tǒng)的溝畦灌水是用人工從配水渠開(kāi)口放水入溝畦,這樣既不準(zhǔn)確又不方便,而且常因放水口滲漏造成水的田間損失.國(guó)外早巳采用虹吸管(用于明渠輸水的情況)或閘門孔管(用于管道輸水的情況)放水,但這種方法造價(jià)較高,在我縣很少使用。我們也做了一些試驗(yàn),證明可提高田間水利用率5%~10%。
3尾水回收系統(tǒng)在土壤入滲速度較小時(shí),每條溝的人流量大一些容易灌得均勻一些,但是往往使得水已流到溝尾時(shí),溝首還沒(méi)有灌夠,這樣就不可避免地造成溝尾泄水,如將泄水排掉就會(huì)浪費(fèi)灌溉用水.如果此時(shí)在溝尾安裝集水系統(tǒng)把泄水收集起來(lái)用于更低地塊的灌溉,或用水泵抽到高處重新灌溉。這也是一種節(jié)水的措施。但我縣目前還很少采用。
4膜上灌(叉稱膜孔灌)在地膜上做成溝狀,水就在膜上流動(dòng),到作物長(zhǎng)出孔處才滲入土地,這樣灌水效率高,一般可節(jié)水25%~35%。增產(chǎn)15%~20%,又不要專門的設(shè)施。
(二)噴灌式灌溉噴灌技術(shù)是利用專門德設(shè)備將水加壓或是利用水的自然落差將有壓水通過(guò)壓力管道送到田間,再經(jīng)噴頭噴射道空中散成細(xì)小德水珠均勻的灑在農(nóng)田上。適合灌溉所有的旱作物,糧食、蔬菜等。適用于氣候溫暖的平原和山丘。也適用噴灑農(nóng)藥,但在北方很少使用。一是北方土地少,而是造價(jià)高?,F(xiàn)在我國(guó)已有噴灌面積80多萬(wàn)公頃。噴灌系統(tǒng)的形式很多,其優(yōu)缺點(diǎn)也就有很大差別。
(三)滴灌這是用小塑料管將灌溉水直接送到每棵作物根部的附近,水由滴頭慢慢滴出,是一種精密的灌溉方法,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。這種方法也多在南方和大面積土地上使用。此法可長(zhǎng)時(shí)間使作物根區(qū)的水分處于最優(yōu)狀態(tài),因此既省水又增產(chǎn),我國(guó)現(xiàn)有面積34萬(wàn)公頃,但其最大缺點(diǎn)就是滴頭出流孔口小,流速低,因此堵塞問(wèn)題嚴(yán)重。對(duì)灌溉水一定要認(rèn)真地進(jìn)行過(guò)濾和處理。
1固定式地面滴灌一般是將毛管和滴頭都固定地布置在地面(千、支管一般埋在地下),整個(gè)灌水季節(jié)都不移動(dòng),毛管用量大,造價(jià)與固定式噴灌相近,其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省勞力,由于布置在地面,施工簡(jiǎn)單而且便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題(如滴頭堵塞、管道破裂、接頭漏水等),但是毛管直接受太陽(yáng)曝曬.老化快,而且對(duì)其他農(nóng)業(yè)操作有影響,還容易受到人為的破壞。
2半固定式地面滴灌為降低畝投資只將干管和支管固定埋在田間,而毛管及滴頭都是可以根據(jù)輪灌需要移動(dòng)。投資僅為固定式的50%~70%。這樣就增加了移動(dòng)毛管的勞力,而且易于損壞。
3膜下灌在地膜裁培作物的田塊,將滴灌毛管布置在地膜下面,這樣可充分發(fā)揮滴灌的優(yōu)點(diǎn)不僅克服了鋪蓋地膜后灌水的困難,而且還大大減少地面無(wú)效蒸發(fā)。
二、節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式
為大規(guī)模發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù),各地結(jié)合自身的特點(diǎn)均采用了不同的節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式。為了使這些模式更加完善,下面介紹幾種有代表性的節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式。
(一)、城郊設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水高效工程技術(shù)模式
設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培也稱保護(hù)地栽培,是利用日光溫室、塑料棚等保護(hù)設(shè)施,人為地創(chuàng)造適于作物生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境條件。從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效。其生產(chǎn)對(duì)象是高附加值的供城市居民消費(fèi)的蔬菜、花卉等價(jià)格高的作物。
郊區(qū)是發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水高效工程技術(shù)最理想的地區(qū),在這些地區(qū)滴灌技術(shù)為最常用的節(jié)水灌溉技術(shù)。這種工程技術(shù)模式一般包括:水源工程、日光溫室(或塑膜大棚)、灌溉首部樞紐(水泵、控制設(shè)備、施肥設(shè)備).輸水管道、灌水器。灌水器常用滴頭、滴灌管(帶)、涌水器,還可結(jié)合覆膜進(jìn)行膜下灌溉。
設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程技術(shù)裝備應(yīng)立足于國(guó)內(nèi)。尤其在現(xiàn)階段,應(yīng)在吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,大力發(fā)展適合當(dāng)?shù)氐脑O(shè)施農(nóng)業(yè)裝備。在設(shè)施農(nóng)業(yè)用的節(jié)水灌溉設(shè)備方面,應(yīng)重點(diǎn)解決適合普通溫室應(yīng)用的成套微灌設(shè)備的材料配方、生產(chǎn)工藝問(wèn)題,降低銷售價(jià)格、提高可靠性和耐久性。為最大限度發(fā)揮微灌設(shè)備在設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì),應(yīng)花大力氣解決利用微灌設(shè)備施肥的技術(shù)落后和裝備不過(guò)關(guān)的問(wèn)題,研究生產(chǎn)適合設(shè)施農(nóng)業(yè)各種作物在各個(gè)生育期使用的可溶性肥料,使灌溉時(shí)能做到水肥同步,發(fā)揮最大的水肥綜合效益。
(二)、純井灌區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式
目前,純井灌區(qū)大多存在地下水位逐年下降,生態(tài)環(huán)境惡化的問(wèn)題。在這類灌區(qū),減少灌溉用水量的主要目的應(yīng)是改善水環(huán)境,恢復(fù)生態(tài)平衡,維護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。因此.在灌區(qū)內(nèi)的作物灌溉用水量,應(yīng)按生態(tài)要求可供給的地下水開(kāi)采量來(lái)確定。在這種前提下,當(dāng)前這類灌區(qū)大多數(shù)已不能對(duì)全部灌溉面積上的作物實(shí)行充分灌溉。要解決這個(gè)問(wèn)題可采取兩種辦法,一是減少灌溉面積,在余下的灌溉面積上,仍采用追求最高單產(chǎn)的傳統(tǒng)充分灌溉方法,其他面積則發(fā)展“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”,二是仍維持原來(lái)的灌溉面積,對(duì)作物灌溉則采取非充分灌溉方法,即在水分對(duì)作物產(chǎn)量形成的最敏感時(shí)期實(shí)行充分供水,而在其他時(shí)期實(shí)行少供水甚至不供水,不追求作物單產(chǎn)最高,而追求總產(chǎn)最高。在高效節(jié)水灌溉技術(shù)方面,一般對(duì)大田作物采用低壓管道輸水灌溉,對(duì)經(jīng)濟(jì)作物可采用微灌。:
(三)、水庫(kù)灌區(qū)自壓管道輸水灌溉工程技術(shù)模式
在各水庫(kù)周邊灌溉水源緊缺,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平高的灌區(qū),采用自壓管道輸水灌溉工程技術(shù)是一種較理想的模式。其重點(diǎn)是解決規(guī)劃設(shè)計(jì)和田間用水管理的技術(shù)問(wèn)題。另外,還有諸如管材選用、施工技術(shù)、渠管聯(lián)接、防淤積等一些技術(shù)問(wèn)題需要解決。
全國(guó)大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃工作已經(jīng)圓滿完成,但從規(guī)劃審查中所接觸的一些問(wèn)題看,大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的技術(shù)論證和決策,仍是一個(gè)有待進(jìn)一步研究和總結(jié)的問(wèn)題。不同地區(qū)、不同條件、不同類型的大型灌區(qū)應(yīng)該因地制宜、科學(xué)地論證和選擇自己的技術(shù)方案和技術(shù)路線、本文僅就規(guī)劃審查中反映出的共性技術(shù)問(wèn)題,談幾點(diǎn)對(duì)北方大型灌區(qū)節(jié)水改造的認(rèn)識(shí),供參考。
2.北方大型灌區(qū)節(jié)水改造任務(wù)艱巨
根據(jù)水利部1999年組織的大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃成果,規(guī)劃灌溉面積30萬(wàn)畝以上的大型灌區(qū)共402處,現(xiàn)狀有效灌溉面積2.37億畝,占全國(guó)耕地面積的12.2%,規(guī)劃灌溉面積2.88億畝。其中位于北方地區(qū)的大型灌區(qū)有252處,占總數(shù)的62.7%,現(xiàn)狀有效灌溉面積1.55億畝,占全國(guó)現(xiàn)狀有效灌溉面積的65.4%,規(guī)劃灌溉面積1.82億畝,占大型灌區(qū)規(guī)劃灌溉面積的63.2%。由此可見(jiàn),北方大型灌區(qū)在節(jié)水改造中占有非常重要的位置。
北方大型灌區(qū)和全國(guó)大型灌區(qū)同樣面臨工程不夠配套、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低、老化失修、管理落后等一系列問(wèn)題,還面臨灌溉水量不足的嚴(yán)峻問(wèn)題。通過(guò)節(jié)水改造,不但要解決現(xiàn)狀缺水,而且在不增加灌溉用水總量的前提下,還要在灌區(qū)控制范圍內(nèi)擴(kuò)大灌溉面積。大型灌區(qū)節(jié)水改造建設(shè)周期長(zhǎng),綜合性強(qiáng),投入巨大,技術(shù)方案和技術(shù)路線既要立足于生產(chǎn)上已經(jīng)得到驗(yàn)證的成套技術(shù),同時(shí)應(yīng)有必要的前瞻性,制定科學(xué)、合理的改造標(biāo)準(zhǔn),積極、慎重地采用新技術(shù)、新材料、新工藝,以增加灌區(qū)改造的科技含量、提升灌區(qū)功能,保證工程質(zhì)量,降低建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行成本,提高灌區(qū)經(jīng)濟(jì)效益。
3.北方大型大型灌區(qū)節(jié)水改造共性技術(shù)問(wèn)題
北方和南方大型灌區(qū)所處氣候條件有顯著差異,節(jié)水改造方向和技術(shù)路線也有明顯的差別,但就北方大型灌區(qū)而言,節(jié)水改造技術(shù)決策也存在一定的共性,可歸納為下述幾個(gè)主要方面:
3.1以水資源承載能力確定灌區(qū)發(fā)展規(guī)模
我國(guó)農(nóng)業(yè)面臨的水資源嚴(yán)峻形勢(shì)不僅表現(xiàn)為水資源的人均占有量和畝均占有量低,而且更突出地表現(xiàn)為水土資源配置失衡。黃河、淮河、海河三大流域的土地面積占全國(guó)的13.4%,耕地占39%,人口占35%,GDP占32%,而水資源僅占7.7%,是水資源最為緊張的地區(qū)。我國(guó)西部大部分灌區(qū)墾殖率僅為50%左右,即灌區(qū)控制范圍有近一半的面積為各類荒地。充足的光熱資源和豐富的土地資源誘發(fā)起人們以擴(kuò)大灌溉面積發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的愿望,但往往忽視了水資源承載能力的限制,造成上游開(kāi)荒、下游棄耕,湖泊干涸,河道斷流,綠州萎縮,自然生態(tài)惡化的嚴(yán)重后果。因此大型灌區(qū)改造必須正確把握水資源的承載能力,確立以水資源承載能力決定灌區(qū)發(fā)展規(guī)模的技術(shù)原則。
水資源承載能力主要取決于水資源條件,一般而言,水資源豐富地區(qū)的水資源承載能力大,而水資源匱乏地區(qū)的水資源承載能力小。但是,水資源的承載能力又表現(xiàn)出明顯的可變性,廣義上講開(kāi)源、節(jié)流都是為了提高水資源的承載能力,當(dāng)然這種提高是有限制的。水資源開(kāi)發(fā)程度超出安全限度意味著水資源的承載風(fēng)險(xiǎn)加大;超出技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理性的節(jié)流,也必然帶來(lái)運(yùn)行、管理上的風(fēng)險(xiǎn)。水資源承載能力還表現(xiàn)為相當(dāng)大的彈性,例如超采淺層地下水的短期合理性與長(zhǎng)期危害性是并存的。正確利用水資源承載能力的彈性可以大大提高水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性,超出限度則最終會(huì)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
在考慮水資源承載能力時(shí),還必須考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。水資源短缺的北方地區(qū),在當(dāng)前技術(shù)水平下,提高水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的承載能力,不能不影響到生態(tài)環(huán)境用水,因此生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)應(yīng)首先保證必要的生態(tài)環(huán)境用水,其他地區(qū)也要同時(shí)從長(zhǎng)遠(yuǎn)上考慮生態(tài)環(huán)境的承受能力。
3.2根據(jù)作物要求分別確定灌溉標(biāo)準(zhǔn)
大型灌區(qū)通常采用單一灌溉設(shè)計(jì)保證率,例如有關(guān)規(guī)范規(guī)定的影響因素中,作物影響是以“作物組成”的形式出現(xiàn)的,并未明確同一灌區(qū)的不同作物可采用不同的灌溉設(shè)計(jì)保證率。這種狀況與我國(guó)農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)上強(qiáng)調(diào)糧食生產(chǎn)有關(guān),也與規(guī)劃設(shè)計(jì)的粗放有關(guān)。大型灌區(qū)節(jié)水改造中如何正確選擇灌溉設(shè)計(jì)保證率是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題,一方面北方水資源短缺,不可能選擇過(guò)高的灌溉標(biāo)準(zhǔn),另一方面灌區(qū)節(jié)水改造的效果又應(yīng)該體現(xiàn)在灌溉保證率的提高上。
我國(guó)大型灌區(qū)多建于50~70年代,灌溉設(shè)計(jì)保證率是根據(jù)當(dāng)時(shí)的水文氣象、水土資源、作物組成、灌區(qū)規(guī)模等因素確定的。80年代以來(lái)全國(guó)氣候呈現(xiàn)北旱南澇的態(tài)勢(shì),北方河流年徑流量明顯減少,不少灌區(qū)的灌溉實(shí)際保證率并未達(dá)到設(shè)計(jì)保證率。例如山西省有65%的灌溉面積每年只能灌水1~2次,且遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)灌溉定額。因此,北方大型灌區(qū)節(jié)水改造的效果首先不是體現(xiàn)為提高灌溉設(shè)計(jì)保證率,而應(yīng)該體現(xiàn)在恢復(fù)灌溉保證率上。
我國(guó)農(nóng)業(yè)種植面臨重大結(jié)構(gòu)調(diào)整,即由目前以糧為主的“糧、經(jīng)”二元結(jié)構(gòu)變?yōu)椤凹Z、經(jīng)、飼”均衡發(fā)展的三元結(jié)構(gòu),農(nóng)業(yè)用水形態(tài)呈多樣化趨勢(shì)。優(yōu)質(zhì)、專用糧食作物和大多數(shù)經(jīng)濟(jì)作物因產(chǎn)值高、適用水肥條件好等原因,要求較高的灌溉保證率,而耐旱牧草和一般糧食作物則不要求較高的灌溉保證率,因此同一灌區(qū)應(yīng)該針對(duì)作物要求確定不同的灌溉設(shè)計(jì)保證率,這是適應(yīng)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,發(fā)展灌區(qū)經(jīng)濟(jì)的必然選擇。
采用多種灌溉設(shè)計(jì)保證率給灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理帶來(lái)技術(shù)上的難度,解決的辦法應(yīng)依水源條件不同而異。在單一水源條件下,可通過(guò)調(diào)整作物種植布局和實(shí)行作物區(qū)域種植、規(guī)模經(jīng)營(yíng)的方法解決,在多水源特別是開(kāi)發(fā)利用地下水的條件下,應(yīng)在供水保證率高的水源受益地區(qū)種植要求灌溉保證率高的作物。渠道也可以參照國(guó)外經(jīng)驗(yàn),采用既適合大流量輸水,也適合較小流量輸水的形式。
3.3實(shí)現(xiàn)水資源的合理開(kāi)發(fā)和聯(lián)合運(yùn)用
我國(guó)大型灌區(qū)均以河流、湖泊、水庫(kù)等為主水源,但通常并未對(duì)區(qū)內(nèi)全部水資源實(shí)行有效的統(tǒng)一管理。
降雨形成的土壤水是水資源的重要賦存形式,有效利用降水是提高農(nóng)田水份生產(chǎn)效率,解決水資源短缺的重要技術(shù)方向。除西北部年降水量小于200mm的地區(qū)外,北方大部地區(qū)屬補(bǔ)充灌溉農(nóng)業(yè),對(duì)降水有較大的依賴性。據(jù)有關(guān)研究表明,北方地區(qū)土壤水的資源量占降水資源量的60%~70%,小麥生育期土壤水可達(dá)其全部耗水量的1/3,但多數(shù)地區(qū)土壤水并未得到充分利用。北方地區(qū)有為數(shù)不少的高揚(yáng)程灌區(qū),總揚(yáng)程達(dá)200~300m,運(yùn)行費(fèi)用高,多年來(lái)一直由地方政府給予補(bǔ)助或享受優(yōu)惠電價(jià),但農(nóng)民負(fù)擔(dān)仍然很重。有效利用降雨給高揚(yáng)程灌區(qū)節(jié)水改造提示了新的出路。例如陜西省東雷灌區(qū)實(shí)行九級(jí)揚(yáng)水,最高揚(yáng)程331.7m,平均揚(yáng)程214.7m,因運(yùn)行費(fèi)用高,有的二級(jí)泵站不能正常開(kāi)機(jī),灌溉效益也無(wú)法發(fā)揮。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民針對(duì)這種情況,開(kāi)始在有效利用降水,種植果樹(shù)上做文章。但是降水集中在7、8、9三個(gè)月,春季少雨,為此農(nóng)民打水窖,分散集蓄雨水,降水不足時(shí)則少量利用渠水補(bǔ)足蓄水,形成了“渠引窖蓄”的用水模式。這種用水模式大大減少了灌溉用水量,對(duì)該類灌區(qū)節(jié)水改造方向影響深遠(yuǎn)。
地下水是北方灌區(qū)的重要水資源,我國(guó)在井渠結(jié)合方面取得了不少經(jīng)驗(yàn),地下水開(kāi)發(fā)利用對(duì)大型灌區(qū)的意義并不僅僅是增加可供水量,而且能控制耕地鹽漬化,為種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供便利的水利條件。西北地區(qū)降水少,淺層地下水主要靠灌溉補(bǔ)給;淺層地下水往往礦化度較高,且在垂直方向和水平方面呈不均勻分布;灌區(qū)墾殖率低,灌區(qū)內(nèi)各類荒地大量分布,潛水蒸發(fā)損失大,這些因素都給西北灌區(qū)的地下水開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)多方面的特殊性。實(shí)行井渠結(jié)合是大型灌區(qū)節(jié)水改造的重要內(nèi)容,但處于不同自然條件的西北大型灌區(qū),實(shí)行井渠結(jié)合的技術(shù)方案、工程布局、工程形式、管理方式等,仍有必要認(rèn)真研究和總結(jié)。
3.4骨干渠道應(yīng)是渠道防滲的重點(diǎn)
大型灌區(qū)渠系復(fù)雜,渠線長(zhǎng)、渠道的工程地質(zhì)條件和施工條件不同,輸水損失大,以渠道防滲作為節(jié)水改造主要措施是符合實(shí)際情況的。但是渠道防滲耗資巨大,而且還普遍存在凍漲破壞的威脅,如何正確選擇渠道防滲重點(diǎn)是大型灌區(qū)節(jié)水改造面臨的技術(shù)決策。骨干渠道與田間渠道比較有以下特點(diǎn):①骨干渠道一般按續(xù)灌方式運(yùn)行,行水時(shí)間長(zhǎng);田間渠道一般按輪灌方式運(yùn)行,行水時(shí)間短。②各級(jí)渠道的合計(jì)設(shè)計(jì)流量,田間渠道一般為骨干渠道的幾倍至十幾倍,即一級(jí)田間渠道的合計(jì)斷面遠(yuǎn)大于一級(jí)骨干渠道的合計(jì)斷面。③比較單條渠道長(zhǎng)度,骨干渠道較田間渠道要大得多,但比較單位灌溉面積的渠道長(zhǎng)度,結(jié)果正好相反。由此可以看出,骨干渠道輸水損失水量一般大于田間渠道輸水損失水量,骨干渠道防滲畝均費(fèi)用一般小于田間渠道防滲畝均費(fèi)用。因此,從投入的有效性考慮,大型灌區(qū)的渠道防滲應(yīng)以骨干渠道為重點(diǎn)。
渠道的功能主要是輸水、配水,但同時(shí)還要求不沖、不淤,盡可能減少洇滲對(duì)周圍農(nóng)田的影響,縮短行水時(shí)間,保證行水安全等等。從這些要求上看,骨干渠道防滲也應(yīng)優(yōu)先于田間渠道防滲。井渠結(jié)合灌區(qū),渠道通常都有引水補(bǔ)源的作用,因此田間渠道除確有必要的渠段外,一般不易采取防滲措施。
3.5田間工程運(yùn)行應(yīng)與骨干工程運(yùn)行相協(xié)調(diào)
大型灌區(qū)節(jié)水改造要求田間工程與骨干工程同步進(jìn)行,以充分發(fā)揮改造效益。從技術(shù)上看,田間節(jié)水灌溉工程選型必須考慮田間用水過(guò)程和渠道供水過(guò)程的一致性。如前所述,大型灌區(qū)的田間渠道多以輪灌方式運(yùn)行,盡管灌區(qū)灌水周期一般為15~20日,但某條田間渠道的行水時(shí)間不過(guò)1~2日。采用地面灌溉方式可以適應(yīng)田間渠道的這種運(yùn)行特點(diǎn),但如采用噴灌、微灌,則供水過(guò)程往往難以滿足用水過(guò)程??梢酝ㄟ^(guò)修建田間調(diào)節(jié)池解決這個(gè)問(wèn)題,但一是需增加投資,二是調(diào)節(jié)池的蒸發(fā)滲漏損失不容忽視,技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上應(yīng)進(jìn)行論證。
北方大型灌區(qū)的田間工程,技術(shù)上應(yīng)以改進(jìn)地面灌溉為主要方向,有地形條件的應(yīng)積極發(fā)展低壓管道輸水灌溉。農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整要求采用噴灌、微灌等灌溉方式時(shí),盡可能實(shí)行井渠結(jié)合,以地下水作為水源。
3.6適度發(fā)展噴灌、微灌,支持種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。
我國(guó)農(nóng)業(yè)面臨農(nóng)業(yè)資源特別是水資源不足的制約,同時(shí)還面臨比較效益低和加入WTO的挑戰(zhàn),農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)特別是種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整勢(shì)在必行。大型灌區(qū)具有較好的水利條件,而且不少都位于大中城市周圍的經(jīng)濟(jì)圈、經(jīng)濟(jì)帶內(nèi),進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整既是大型灌區(qū)面臨的挑戰(zhàn),也是大型灌區(qū)發(fā)展的機(jī)遇,因此大型灌區(qū)節(jié)水改造應(yīng)高度重視提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和有利于發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)。噴灌、微灌是先進(jìn)的灌溉方式,對(duì)經(jīng)濟(jì)作物有廣泛的適用性,應(yīng)適度發(fā)展。其技術(shù)上的考慮是:不應(yīng)照搬國(guó)外通過(guò)修建田間調(diào)節(jié)池協(xié)調(diào)田間用水過(guò)程和渠道供水過(guò)程的作法,而應(yīng)提倡合理開(kāi)發(fā)利用地下水,實(shí)行井渠結(jié)合運(yùn)行模式。
3.7農(nóng)藝措施是充分發(fā)揮節(jié)水改造效益的關(guān)鍵
提高降水利用率和生產(chǎn)效率的農(nóng)藝措施主要是:以平整土地為中心的坡地整治措施,以秸稈和地膜覆蓋為重點(diǎn)的覆蓋保墑措施,以少耕、免耕為主的耕作保墑措施,以平衡施肥和施用抗旱劑為重點(diǎn)的化學(xué)調(diào)控措施,以選用抗旱品種為重點(diǎn)的生物節(jié)水措施,以優(yōu)化農(nóng)業(yè)資源配置為主的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展措施等等。大型灌區(qū)節(jié)水改造的目的是為了提高水利用率和水分生產(chǎn)效率,應(yīng)在技術(shù)方案和技術(shù)路線中明確農(nóng)藝措施的重要作用,也應(yīng)對(duì)農(nóng)藝措施的篩選和配套提出指導(dǎo)性要求。
北方大型灌區(qū)多數(shù)面臨水資源短缺的困擾,提倡非充分灌溉的呼聲很高。但是應(yīng)該看到,農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)迫使人們對(duì)充分灌溉重新認(rèn)識(shí)。例如棵間蒸發(fā)被認(rèn)為是作物需水量的一部分,傳統(tǒng)上對(duì)其合理性并未有過(guò)什么苛求,僅僅要求進(jìn)行較好的耕作和管理。但據(jù)河北省的試驗(yàn)資料,桔稈覆蓋麥田可減少35%~66%的土壤水分消耗,其中大部分為棵間蒸發(fā)減少量。顯然這種覆蓋措施并不會(huì)造成作物水分的虧缺,也不會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境造成顯著影響。因此在決定采用非充分灌溉之前,首先應(yīng)該研究農(nóng)藝措施對(duì)作物需水量的影響,使充分灌溉和非充分灌溉都建立在當(dāng)代科學(xué)的基礎(chǔ)上。
3.8以信息化推動(dòng)灌區(qū)生產(chǎn)服務(wù)的社會(huì)化
信息技術(shù)在大型灌區(qū)的傳統(tǒng)應(yīng)用是水管理自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化,顯而易見(jiàn)這種信息技術(shù)應(yīng)用僅局限于灌區(qū)管理機(jī)構(gòu)內(nèi)部,并非服務(wù)于灌區(qū)社會(huì)。
基于對(duì)信息化認(rèn)識(shí)的不斷深化,有些灌區(qū)已經(jīng)在探索服務(wù)于灌區(qū)社會(huì)的信息化道路。例如山西省夾馬口灌區(qū)利用信息技術(shù)把農(nóng)戶用水情況完全向社會(huì)公布,使農(nóng)民理解節(jié)約用水和自身利益是息息相關(guān)的,收到很好的節(jié)水效益和經(jīng)濟(jì)效益,也為大型灌區(qū)信息化提示了新的思路。
4.北方大型灌區(qū)節(jié)水改造的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)
北方大型灌區(qū)的具體條件不盡相同,面臨的問(wèn)題有其特殊性,對(duì)節(jié)水改造技術(shù)需求有顯著差異,但其中也有一些比較具有共性的需求:
4.1灌區(qū)水循環(huán)的模擬和評(píng)價(jià)技術(shù)
灌區(qū)引水量的減少以及渠道防滲等節(jié)水措施的廣泛采用將影響灌區(qū)水循環(huán),特別是地下水的補(bǔ)給和消耗將發(fā)生顯著變化,并進(jìn)一步影響到土壤鹽分運(yùn)動(dòng)以及自然植被、人工植被的生態(tài)耗水。如何依據(jù)節(jié)水改造實(shí)施前后條件的變化比較準(zhǔn)確地推演未來(lái)的狀況和變化趨勢(shì),是對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的基本要求。
4.2渠道防凍漲技術(shù)
造成北方防滲渠道破壞的主要原因是凍漲,這種狀況與北方灌區(qū)普遍進(jìn)行冬灌、秋澆等有直接關(guān)系。冬灌、秋澆一般定額較大,抬高了地下水位,特別是骨干渠道沿線的地下水位有時(shí)甚至高于渠底,致使凍漲量過(guò)大。國(guó)內(nèi)外渠道防凍漲研究成果和成功經(jīng)驗(yàn)不少,技術(shù)上似乎沒(méi)有大的障礙,問(wèn)題在于防凍漲措施的有效性往往和建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用成正比,對(duì)于發(fā)展中國(guó)家尚難以承受。北方灌區(qū)渠道防凍漲問(wèn)題不宜單純依靠防凍漲措施解決,應(yīng)提倡針對(duì)渠段實(shí)際情況采用綜合措施解決。例如,骨干渠道兩側(cè)地下水補(bǔ)給條件好,水質(zhì)也較好,可以沿渠布設(shè)機(jī)井(或埋設(shè)水平排水管),將地下水提入渠中,一方面增加了可供水量,另一方面也可有效降低骨干渠道兩側(cè)的地下水位,減輕凍漲威脅,比單純排水的經(jīng)濟(jì)性好。
4.3管道輸水技術(shù)
管道輸水、配水系統(tǒng)在井灌區(qū)已有較廣泛應(yīng)用,但在大型灌區(qū)除水泵進(jìn)出水管道外,尚未得到真正應(yīng)用。從節(jié)水改造初步規(guī)劃來(lái)看,少數(shù)具有地形條件的灌區(qū)已經(jīng)注意到這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景。北方灌區(qū)中有為數(shù)不少的高揚(yáng)程灌區(qū),運(yùn)行費(fèi)用很高,減少輸水損失不僅節(jié)約用水,而且減少能耗,經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上都是可行的,應(yīng)著手該項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。如何根據(jù)灌區(qū)的基本條件合理規(guī)劃設(shè)計(jì)配套完善的管道輸配水系統(tǒng),開(kāi)發(fā)低成本大口徑管材,解決管道輸水管理上的困難等等是對(duì)管道輸水技術(shù)的主要需求。
4.4大規(guī)模、高精度平整土地技術(shù)
高精度平整土地是提高大型灌區(qū)田間水利用率的基礎(chǔ)性工作,以往用人工和推土機(jī)進(jìn)行這項(xiàng)工作,精度不高,耕地大平小不平,致使灌水仍不夠均勻,灌水定額過(guò)大。目前提高田間水利用率的有效措施是劃小畦塊,縮短溝長(zhǎng),但不利于農(nóng)機(jī)作業(yè)。國(guó)外降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,提高競(jìng)爭(zhēng)能力的方向是擴(kuò)大地塊,并同時(shí)采用激光平地,保證灌溉效率。激光平地在我國(guó)尚處于試驗(yàn)階段,應(yīng)該在大型灌區(qū)節(jié)水改造中推廣該項(xiàng)技術(shù),這符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的長(zhǎng)遠(yuǎn)要求。激光平地除機(jī)械、電子設(shè)備外,還應(yīng)包括測(cè)量技術(shù)、規(guī)劃技術(shù)、施工技術(shù)等等。
4.5非充分灌溉技術(shù)
非充分灌溉是北方相當(dāng)一部分缺水灌區(qū)的必然選擇,但如前所述,由于農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)的進(jìn)步和廣泛應(yīng)用,充分灌溉和非充分灌溉界限已發(fā)生明顯變化。故這里所講的非充分灌溉,應(yīng)該是在較好農(nóng)藝節(jié)水措施條件下進(jìn)行的灌溉。對(duì)于大型灌區(qū),普遍采用非充分灌溉的關(guān)鍵在于需要對(duì)灌溉系統(tǒng)功能重新定位,對(duì)灌區(qū)運(yùn)行調(diào)度也提出嚴(yán)格要求,否則如果按照目前的工程條件和調(diào)度能力,作物水分的“短期虧缺”很可能成為“永久虧缺”。
4.6耕地鹽漬化的控制技術(shù)
西北地區(qū)的大型灌區(qū)因降水稀少,蒸發(fā)強(qiáng)烈,以及排水工程不配套等原因,開(kāi)灌后都不同程度存在鹽漬化問(wèn)題,因此必要的排水配套措施應(yīng)該是這次灌區(qū)節(jié)水改造的重要內(nèi)容之一。引黃灌溉曾在60年代初期發(fā)生過(guò)鹽漬化的問(wèn)題,部分灌區(qū)一度被迫停灌,此后在鹽漬化綜合治理方面積累了不少經(jīng)驗(yàn),但是這些經(jīng)驗(yàn)在多大程度上適合于西北的干旱、半干旱條件尚缺乏分析和驗(yàn)證。
4.7灌區(qū)分析評(píng)價(jià)技術(shù)
灌區(qū)分析評(píng)價(jià)包括二方面的目的:一是對(duì)現(xiàn)狀灌排設(shè)施進(jìn)行調(diào)查,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),找準(zhǔn)問(wèn)題;二是根據(jù)水資源條件、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等變化趨勢(shì),提出灌區(qū)節(jié)水改造的目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)方案、技術(shù)路線、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、管理體制等等。灌區(qū)分析評(píng)價(jià)是灌區(qū)節(jié)水改造規(guī)劃工作的基礎(chǔ),也是一項(xiàng)重要的前期性研究工作,但目前這項(xiàng)工作非常薄弱,仍停留在常規(guī)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的水平上。
4.8信息技術(shù)
大型灌區(qū)節(jié)水改造對(duì)信息技術(shù)的需求是明顯的,但對(duì)信息技術(shù)的定位又很不明確。信息技術(shù)不同于傳統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù),它除采集數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令外,更強(qiáng)調(diào)信息的共享性。因此用于大型灌節(jié)水改造的信息技術(shù)將涉及信息網(wǎng)絡(luò)、信息平臺(tái)、信息倉(cāng)庫(kù)、信息決策、信息服務(wù)等廣泛的領(lǐng)域,信息技術(shù)只有更直接地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)服務(wù),才能發(fā)揮提升傳統(tǒng)灌排工程系統(tǒng)的作用。
論文摘要:地面灌溉是古老的田間施水技術(shù),但它目前仍是世界上特別是發(fā)展中國(guó)家廣泛采用的一種灌水方法,約占全世界中灌溉面積的90%以上。我國(guó)則有98%以上的灌溉面積依然采用傳統(tǒng)的地面灌溉技術(shù)。
鑒于我國(guó)水資源與能源短缺,經(jīng)濟(jì)實(shí)力不足,廣大農(nóng)村地區(qū)的技術(shù)管理水平較低的現(xiàn)實(shí),大面積推廣噴、微灌等先進(jìn)灌水技術(shù)還受到很大的限制,因此在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)還仍須加大田間工程的建設(shè)力度,大力研究和推廣節(jié)水型地面灌水技術(shù)。
一、我國(guó)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀
近幾年來(lái),我國(guó)高度重視和加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè),以節(jié)水挖潛改造為中心,切實(shí)加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。實(shí)施了小型農(nóng)田水利工程、灌區(qū)節(jié)水改造與續(xù)建配套、節(jié)水增效示范、末級(jí)渠系改造、水權(quán)轉(zhuǎn)換等工程項(xiàng)目,有效提高了水資源調(diào)控能力和利用效率。在設(shè)施農(nóng)業(yè)和特色農(nóng)業(yè)種植區(qū),推行了低壓管灌、滴灌、噴灌等現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術(shù),推動(dòng)了現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。拿四平遼河灌區(qū)為例,截止目前,全區(qū)共發(fā)展工程節(jié)水灌溉面積10萬(wàn)畝,總投資2千萬(wàn)元。其中渠道防滲面積1.1萬(wàn)畝,低壓管道灌溉面積3萬(wàn)畝,噴微灌面積4萬(wàn)畝。發(fā)展地面軟管灌溉、小畦灌溉等非工程節(jié)水灌溉措施面積1萬(wàn)畝。年可節(jié)水4000萬(wàn)立方米,增產(chǎn)1000萬(wàn)公斤,節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用,提高了水的利用率和產(chǎn)出效益,緩解了水資源供需矛盾,促進(jìn)了農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)工收入的增加和區(qū)域水資源平衡,改善了生態(tài)環(huán)境,拉動(dòng)了節(jié)水灌溉設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
二、節(jié)水灌溉技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)
目前,比較有發(fā)展?jié)摿Φ墓?jié)水灌溉新技術(shù)是:一是與生物技術(shù)相結(jié)合的作物調(diào)控灌溉技術(shù)。 就是從作物生理角度出發(fā),在一定時(shí)期主動(dòng)施加一定程度有益的虧水度,使作物經(jīng)歷有益的虧水鍛煉,改善品質(zhì),控制上部旺長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)矮化密植,到達(dá)節(jié)水增產(chǎn)的目的。二是應(yīng)用3s技術(shù)的精細(xì)灌溉技術(shù)。就是運(yùn)用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(gps)和地理信息系統(tǒng)(gis),遙感技術(shù)(rs)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),實(shí)時(shí)獲取農(nóng)用小區(qū)作物生長(zhǎng)實(shí)際需求的信息,通過(guò)信息處理與分析,按需給作物進(jìn)行施水的技術(shù),可以最大限度提高水資源的利用率和土地的產(chǎn)業(yè)率。這是農(nóng)田灌溉學(xué)科發(fā)展的熱點(diǎn)和農(nóng)業(yè)新技術(shù)革命的重要內(nèi)容。 三是智能化節(jié)水灌溉裝備技術(shù)。就是把生物學(xué)、自動(dòng)控制、微電子、人工智能、信息科學(xué)等高新技術(shù)集成節(jié)水灌溉機(jī)械與設(shè)備,適時(shí)地檢測(cè)土壤和作物的水分,按照作物不同的需水要求來(lái)實(shí)施變量施水,達(dá)到最優(yōu)的節(jié)水增產(chǎn)效果。
我國(guó)的節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì):一是噴灌技術(shù)仍為大田農(nóng)作物機(jī)械化節(jié)水灌溉的主要技術(shù),其研究方向是進(jìn)一步節(jié)能及綜合利用。不同噴灌機(jī)型有各自的優(yōu)缺點(diǎn),要因地制宜綜合考慮。軟管卷盤式噴灌機(jī)及人工移動(dòng)式噴灌機(jī)比較適合我國(guó)國(guó)情。二是地下灌溉已被世人公認(rèn)是一種最有發(fā)展前景的高效節(jié)水灌溉技術(shù)。盡管目前還存在一些問(wèn)題,應(yīng)用推廣速度較慢,但隨著關(guān)鍵技術(shù)的解決,今后將會(huì)得到一定的發(fā)展。三是地面灌溉仍是當(dāng)今世界占主導(dǎo)地位的灌水技術(shù)。隨著高效田間灌水技術(shù)的成熟,輸配水有低壓管道化方向發(fā)展的趨勢(shì)。四是農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)管理水平越來(lái)越高。應(yīng)用專家系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)資源數(shù)據(jù)庫(kù)、模擬模型等技術(shù)的集成,達(dá)到時(shí),空、量、質(zhì)上的精確灌水,是今后攻關(guān)的重點(diǎn)。
三、發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)的政策建議
一是提高發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)的認(rèn)識(shí)。我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家,隨著人口增加、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步,農(nóng)業(yè)灌溉用水要在用水總量基本不增加的情況下保障我國(guó)糧食安全,只能走內(nèi)涵式發(fā)展的道路,灌溉必須走節(jié)水型的發(fā)展道路。因此,我們應(yīng)加大對(duì)發(fā)發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)的宣傳教育力度,使全社會(huì)都來(lái)關(guān)心節(jié)水灌溉技術(shù),形成好的節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展環(huán)境。
二是節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展要符合農(nóng)村實(shí)際。一是因地制宜,繼續(xù)普及與推廣噴、微灌技術(shù)。在節(jié)水灌溉模式中,噴、微灌應(yīng)用越來(lái)越多,目前國(guó)內(nèi)外噴、微灌技術(shù)正朝著低壓、節(jié)能、多目標(biāo)利用、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及運(yùn)行管理 自動(dòng)化方向發(fā)展。二是灌溉渠系管道化。我國(guó)已基本普及了井灌區(qū)低壓管道輸水技術(shù) ,今后的發(fā)展方向是大型渠灌區(qū)渠系管道化,并加快相應(yīng)大口徑塑料管材的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。
三是現(xiàn)代精細(xì)地面灌溉技術(shù)。由于我國(guó)地面灌溉量大、面廣,需要采用推廣應(yīng)用激光控制平地技術(shù)、水平畦田灌溉技術(shù)、田問(wèn)閘管灌溉系統(tǒng)以及土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)等一切改進(jìn)地面灌溉措施,逐步實(shí)現(xiàn) 田間灌溉水的有效控制和適時(shí)適量的精細(xì)灌溉 。
四是研究和推廣非充分灌溉技術(shù)。非充分灌溉理論將與生物技術(shù)、信息技術(shù)及“四水”轉(zhuǎn)化理論等高新節(jié)水技術(shù)和理論相結(jié)合,創(chuàng)建新的灌溉理論及技術(shù)體系。五是“3s”技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的應(yīng)用。如果能在農(nóng)業(yè)節(jié)水中推廣應(yīng)用“3s”技術(shù)產(chǎn)生的節(jié)水效能將是革命性的。 此外,國(guó)外還 出現(xiàn) 了地面浸潤(rùn)灌溉、坡地灌水管灌溉、土壤網(wǎng)灌溉、繩索控制灌溉等新的節(jié)水灌溉技術(shù),都對(duì)我國(guó)的節(jié)水灌溉有積極的參考借鑒意義。 對(duì)于沙漠地區(qū)和缺乏淡水的沿海地區(qū),利用空氣中的水分進(jìn)行灌溉是一種可取的方法,但如何降低成本,提高效率和實(shí)用性是今后應(yīng)著重解決的問(wèn)題??偠灾?jié)水灌溉工程推廣,任重而道遠(yuǎn)。我們有理由相信,通過(guò)節(jié)水灌溉的逐步推廣使用,實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,指日可待。
參考文獻(xiàn):
論文關(guān)鍵詞:節(jié)水;灌溉;模式
論文摘要:寧夏地區(qū)正在大規(guī)模發(fā)展節(jié)水灌溉,并結(jié)合自身的特點(diǎn)采用了不同的節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式。這些節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式,不但在寧夏乃至全國(guó)都有普遍的推廣應(yīng)用價(jià)值。為了使這些模式更加完善,特對(duì)其中幾種有代表性的模式的一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行探討。
1設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水高效工程技術(shù)模式
設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培也稱保護(hù)地栽培,是利用日光溫室、塑料棚等保護(hù)設(shè)施,人為地創(chuàng)造適于作物生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境條件。從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)。其生產(chǎn)對(duì)象是高附加值的供城市居民消費(fèi)的蔬菜、花卉等價(jià)格高的作物。
郊區(qū)是發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水高效工程技術(shù)較理想的地區(qū),在這些地區(qū)滴灌技術(shù)為最常用的節(jié)水灌溉技術(shù)。這種工程技術(shù)模式一般包括:水源工程、日光溫室(或塑膜大棚)、灌溉首部樞紐(水泵、控制設(shè)備、施肥設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備)、輸水管道、灌水器。灌水器常用滴頭、滴灌管(帶)、涌水器,還可結(jié)合覆膜進(jìn)行膜下灌溉。
設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程技術(shù)裝備應(yīng)立足于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。尤其在現(xiàn)階段我們吸收先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,大力發(fā)展適合寧夏地方的設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備。在設(shè)施農(nóng)業(yè)用的節(jié)水灌溉設(shè)備方面,應(yīng)重點(diǎn)解決適合普通溫室應(yīng)用的成套微灌設(shè)備的材料配方、生產(chǎn)工藝問(wèn)題,降低銷售價(jià)格、提高可靠性和耐久性。為最大限度發(fā)揮微灌設(shè)備在設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì),應(yīng)花大力氣解決利用微灌設(shè)備施肥的技術(shù)落后和裝備不過(guò)關(guān)的問(wèn)題,研究生產(chǎn)適合設(shè)施農(nóng)業(yè)各種作物在各個(gè)生育期使用的可溶性肥料,使灌溉時(shí)能做到水肥同步,發(fā)揮最大的水肥綜合效益。
2井灌區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式
目前寧夏的井灌區(qū),大多存在地下水位逐年下降,生態(tài)環(huán)境惡化的問(wèn)題。在這類灌區(qū),減少灌溉用水量的主要目的應(yīng)是改善水環(huán)境,恢復(fù)生態(tài)平衡,維護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。因此,在灌區(qū)內(nèi)的作物灌溉用水量,應(yīng)按生態(tài)要求可供給的地下水開(kāi)采量來(lái)確定。在這種前提下,當(dāng)前這類灌區(qū)大多數(shù)已不能對(duì)全部灌溉面積上的作物實(shí)行充分灌溉。要解決這個(gè)問(wèn)題可采取兩種辦法,一是減少灌溉面積,在余下的灌溉面積上,仍采用追求最高單產(chǎn)的傳統(tǒng)充分灌溉方法,其他面積則發(fā)展“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”;二是仍維持原來(lái)的灌溉面積,對(duì)作物灌溉則采取非充分灌溉方法,即在水分對(duì)作物產(chǎn)量形成的最敏感時(shí)期實(shí)行充分供水,而在其他時(shí)期實(shí)行少供水甚至不供水,不追求作物單產(chǎn)最高,而追求總產(chǎn)最高。在高效節(jié)水灌溉技術(shù)方面,一般對(duì)大田作物采用低壓管道輸水灌溉或噴灌,對(duì)經(jīng)濟(jì)作物可采用微灌。
3丘陵水庫(kù)灌區(qū)自壓管道輸水灌溉工程技術(shù)模式
在灌溉水源緊缺、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平高的灌區(qū),采用自壓管道輸水灌溉工程技術(shù)是一種較理想的模式。其重點(diǎn)是解決規(guī)劃設(shè)計(jì)和田間用水管理的技術(shù)問(wèn)題。另外,還有諸如管材選用、施工技術(shù)、渠管聯(lián)接、防淤積等一些技術(shù)問(wèn)題需要解決。
4渠井結(jié)合灌區(qū)節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式
渠井結(jié)合灌溉主要有兩種形式,一種是在灌區(qū)上游用引河水灌溉,下游用井水灌溉,采用渠灌和井灌兩套灌溉工程系統(tǒng);另一種是灌區(qū)內(nèi)同一地塊既用河水灌又用井水灌,共用一套灌溉工程系統(tǒng)。在這類灌區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉時(shí),既可以采用渠道防滲和先進(jìn)的灌水技術(shù)減少渠道輸水損失和田間灌水損失的工程技術(shù)措施,也可以渠道不防滲,田間灌水仍用傳統(tǒng)方法,而采用相應(yīng)的工程技術(shù)和管理措施提高灌溉水的重復(fù)利用量。
5低山丘陵區(qū)河道截滲攔蓄和高水位池聯(lián)合供水的節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式
北方丘陵山區(qū)的小河道,盡管干旱季節(jié)河道經(jīng)常斷流,但到汛期往往洪水洶涌,且泥沙很多。因此,在這種河道截滲攔蓄開(kāi)辟灌溉水源時(shí),一定要做好水文分析,進(jìn)行周密的工程設(shè)計(jì),確保能防洪和防淤積,并要符合國(guó)家有關(guān)這類河道的防洪規(guī)定。在設(shè)計(jì)高位水池時(shí),要認(rèn)真研究分析河道通過(guò)截滲攔蓄能供給灌溉的水量,防止因水池設(shè)計(jì)過(guò)大,引起整個(gè)灌溉工程投資的浪費(fèi)。為了降低工程投資,從河道水源向水池供水的“上水管”與水池自壓向灌溉系統(tǒng)輸水的“下水管”應(yīng)共用同一條管道。因此,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在同時(shí)滿足這兩種需要的條件下選用適合的管徑。
論文摘要:對(duì)西吉縣節(jié)水灌溉,筆者提出了主要四種模式和途徑可供參考。但是在推廣這些模式的過(guò)程中還存在一些問(wèn)題,為此,提出了解決這些問(wèn)題的對(duì)策。
建國(guó)以來(lái),西吉縣先后建成中小型水庫(kù)44座,塘壩82座,水保骨干壩62座,打農(nóng)灌機(jī)井459眼,發(fā)展灌溉面積20.30萬(wàn)畝,農(nóng)業(yè)灌溉用水量每年達(dá)0.75億m3。西吉縣以干旱造成的損失最為嚴(yán)重,不但春旱、夏旱經(jīng)常發(fā)生,而且有時(shí)出現(xiàn)秋旱或春夏秋連旱。庫(kù)、井灌區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉已顯得尤為重要。節(jié)水灌溉就是充分合理利用各種水資源,采取水利、農(nóng)業(yè)、管理等技術(shù)措施,使區(qū)域內(nèi)有限的水資源總體利用率最高及其效益最佳。
1針對(duì)西吉縣節(jié)水灌溉主要有以下四種途徑可供參考
1.1輸配水工程節(jié)水庫(kù)灌區(qū)采用渠道防滲襯砌和裝配式建筑物技術(shù),可提高水的利用率,擴(kuò)大灌溉面積,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展;渠道防滲襯砌后,渠床糙率減少,渠中水的流速加大,輸水能力明顯提高。由于該技術(shù)簡(jiǎn)單,群眾容易掌握,所用砂子、石子等材料可就地取材,有利于工程建設(shè),鑒于上述優(yōu)點(diǎn),渠道防滲襯砌是庫(kù)灌區(qū)最廣泛應(yīng)用的節(jié)水工程技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)測(cè)試:渠道襯砌后,渠系水利用系數(shù)由土渠的0.66可提高到0.80以上。裝配式建筑物具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安全實(shí)用、施工簡(jiǎn)單、節(jié)省材料、造價(jià)低廉、定型、系列化和集中安裝的特點(diǎn),可加大灌區(qū)配套工程建設(shè)的速度,提高渠道建筑物的質(zhì)量,縮短施工周期,促進(jìn)用水管理、減少輸水損失和水量浪費(fèi),灌區(qū)采用裝配式建筑物后,畝均節(jié)水5%左右。井灌區(qū)采用低壓管道和白龍管灌輸水技術(shù),低壓管道適用于以下幾種情況的機(jī)井灌區(qū):第一,地面坡度大,原渠道沖刷嚴(yán)重而影響灌溉的機(jī)井;第二,渠道滲漏嚴(yán)重,灌溉周期過(guò)長(zhǎng)的機(jī)井灌區(qū);第三,有土地?cái)U(kuò)灌條件的機(jī)井。單個(gè)機(jī)井低壓管道控制灌溉面積一般為80~150畝;管網(wǎng)布置采用固定式管道與移動(dòng)軟管相結(jié)合的半固定式;低壓管道管材為PVC管,耐壓等級(jí)為0.32兆帕;管道埋設(shè)密度每畝不小于6m;給水栓間距在50m至100m之間,單個(gè)給水栓控制灌溉面積4~9畝。井灌區(qū)采用低壓管道后,管系水利用系數(shù)可由土渠的0.66提高到0.90以上,提高36.40%。
1.2田間技術(shù)節(jié)水田間技術(shù)節(jié)水主要有小畦灌溉和長(zhǎng)畦短灌技術(shù)。小畦灌溉是寧南山區(qū)一項(xiàng)行之有效的田間節(jié)水灌溉技術(shù),就是將地面做成窄長(zhǎng)形的小畦,由畦田口進(jìn)水,其特點(diǎn)是水流流程短,灌水相對(duì)均勻,可減少深層滲漏,提高灌水均勻度和田間水利用率,減小灌水定額,達(dá)到節(jié)水和增產(chǎn)的目的,小畦灌溉適用于井灌區(qū)和小型水庫(kù)灌區(qū),根據(jù)實(shí)測(cè)資料,采用小畦灌溉時(shí)(小畦面積0.10~0.20畝)田間水利用系數(shù)可達(dá)到0.88~0.92,較大田漫灌田間水利用系數(shù)平均0.81相比,提高11.10%。推廣采用小畦灌溉的四個(gè)參數(shù)為:畦長(zhǎng)20~30m為宜;畦寬按耕作要求為1.60~2.40m;畦田坡度在3%~4%之間適宜;入畦流量0.50~2 l/s·m區(qū)間為佳。長(zhǎng)畦短灌又稱長(zhǎng)畦分段灌溉,是指將長(zhǎng)畦劃分為若干不打橫向畦埂的小段,用輸水溝將水送入各段灌溉,灌水時(shí)通常由近及遠(yuǎn),可達(dá)到與小畦灌溉同樣的節(jié)水效果。畦田長(zhǎng)度40~100m,寬度2.40~3.60m,單寬流量0.60~3l/s·m,長(zhǎng)畦短灌不僅減少了田間渠道,節(jié)約了耕地,而且便于農(nóng)機(jī)作業(yè)。
1.3農(nóng)藝技術(shù)節(jié)水庫(kù)井灌區(qū)通過(guò)改進(jìn)灌水技術(shù)和作物栽培技術(shù)可達(dá)到節(jié)水的目的。灌區(qū)應(yīng)采用精耕細(xì)作,深耕耙耱,增肥改土,以肥促水;小麥選用優(yōu)良抗旱、高產(chǎn)品種,玉米、蔬菜應(yīng)采用地膜覆蓋技術(shù),達(dá)到節(jié)水、增產(chǎn)的目的。
1.4管理技術(shù)節(jié)水管理技術(shù)是提高水利用率的關(guān)鍵措施之一,貫穿于整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過(guò)程。庫(kù)井灌區(qū)應(yīng)建立鄉(xiāng)、村兩級(jí)用水管理技術(shù)體系,實(shí)行計(jì)劃配水,按方收費(fèi),超水加價(jià)等管理方法。同時(shí)要加大宣傳力度,通過(guò)各種形式的宣傳來(lái)提高全民的節(jié)水意識(shí),對(duì)工程管理人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),達(dá)到節(jié)水的目標(biāo)。
通過(guò)以上四種節(jié)水技術(shù)模式和途徑,庫(kù)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)可由0.54提高至0.72以上,節(jié)水達(dá)20%以上。機(jī)井低壓管道灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)可由0.54提高至0.81以上,節(jié)水達(dá)25%以上。小麥單產(chǎn)從300kg可提高至350kg以上,節(jié)水、增產(chǎn)效果十分顯著。
2推廣這些模式存在的主要問(wèn)題和對(duì)策
2.1提高認(rèn)識(shí),合力發(fā)展我縣水資源缺乏已是很嚴(yán)重的事實(shí), “水是取之不盡,用之不竭”的錯(cuò)識(shí)觀念還比較頑固,節(jié)水意識(shí)和水法律意識(shí)還很淡薄。在一些基層領(lǐng)導(dǎo)和干部中,為了實(shí)現(xiàn)短期的經(jīng)濟(jì)利益,仍在嚴(yán)重超采地下水的地區(qū),繼續(xù)加大開(kāi)采地下水,擴(kuò)大灌溉面積;有的流域在上游無(wú)節(jié)制地開(kāi)墾,發(fā)展灌溉,不但引起下游荒蕪、沙化,而且造成上游灌區(qū)次生鹽堿化。
2.2應(yīng)以國(guó)家投入為主由于我縣農(nóng)民收入水平較低,而節(jié)水灌溉的效益主要體現(xiàn)在改善生態(tài)環(huán)境等社會(huì)效益方面,要求農(nóng)民投入太多的資金用于發(fā)展節(jié)水灌溉是不現(xiàn)實(shí)的。即使按上述的投資比例,國(guó)家的投入也顯不足,農(nóng)民和集體難以長(zhǎng)期承受2/3以上的投入,如不加大國(guó)家的投入,節(jié)水灌溉也難以繼續(xù)按此速度發(fā)展。據(jù)預(yù)測(cè),到2010年我縣人均水資源占有量低于170m3。按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),人均水資源占有量1 000m3為起碼需求、人均占有水資源量200m3嚴(yán)重缺水邊緣統(tǒng)計(jì),農(nóng)業(yè)是最大的用水戶,為了保障我縣水資源的可持續(xù)利用,農(nóng)業(yè)節(jié)水將是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)。
發(fā)展節(jié)水灌溉,必然要對(duì)作物用水進(jìn)行限制,如采用非充分灌溉制度,則是以降低單產(chǎn)換取區(qū)域總產(chǎn)提高為目的,對(duì)于單個(gè)農(nóng)戶來(lái)說(shuō)不一定受益。即使在水資源充沛地區(qū),單從改變灌溉技術(shù)來(lái)說(shuō),農(nóng)作物增產(chǎn)的幅度也不太大,除經(jīng)濟(jì)作物外,糧食作物一般也只在10%~20%。據(jù)調(diào)研,從水源到田間,新發(fā)展出1畝節(jié)水灌溉面積平均約需投入3 000元左右,改造1畝節(jié)水灌溉面積也得投入500~1 000元;發(fā)展1畝坡地改梯田約需投入2 000元左右。當(dāng)前農(nóng)業(yè)比較效益很低,農(nóng)民負(fù)擔(dān)很重且收入增長(zhǎng)速度下降,在發(fā)展節(jié)水灌溉中一般只能承擔(dān)投勞部分。因此,從現(xiàn)階段來(lái)看,除發(fā)展溫室大棚或經(jīng)濟(jì)作物等高產(chǎn)出的節(jié)水灌溉,應(yīng)以業(yè)主或農(nóng)民為主投入外,節(jié)水灌溉的投入應(yīng)以國(guó)家為主。
2.3政策配套,提高灌溉用水管理水平。在推行節(jié)水灌溉中,重建設(shè)、輕管理仍是長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有解決好的一個(gè)重大問(wèn)題。當(dāng)前,灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水的水價(jià)僅為供水成本價(jià)的1/3~1/2。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前在水、種、肥這農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入三要素中,種子投入占27%,肥料占34%,而灌溉用水只占7%~9%。在一些灌區(qū),水費(fèi)支出僅占平均純收入的5%。由于水價(jià)太低,導(dǎo)致農(nóng)民不愛(ài)惜水,不舍得在購(gòu)買節(jié)水灌溉設(shè)備上花錢;由于水價(jià)太低,灌溉管理單位收取的水費(fèi)入不敷出;由于水價(jià)太低,水利工程難以維修更新,工程老化失修、帶病運(yùn)行,效益日趨下降。在節(jié)水灌溉管理中,加快水價(jià)改革是最重要的管理措施。灌區(qū)要積極推廣用水戶參與管理的經(jīng)驗(yàn),通過(guò)提高水價(jià)和加強(qiáng)管理,逐步實(shí)現(xiàn)以水養(yǎng)水,達(dá)到節(jié)水的良性循環(huán)。