農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路研究

羅興梅

(新疆額敏縣水利管理總站，新疆 額敏 834600)

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農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路研究

羅興梅

(新疆額敏縣水利管理總站，新疆 額敏 834600)

摘要：自“十二五”計(jì)劃以來，中央財(cái)政小型農(nóng)田水利重點(diǎn)項(xiàng)目和一些追加資金項(xiàng)目也相繼得到落實(shí)，中國農(nóng)田高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)過程面臨諸多問題，當(dāng)務(wù)之急是要及時(shí)找出有效的應(yīng)對措施，以促進(jìn)中國高效節(jié)水灌溉工程的推廣建設(shè)。文章結(jié)合新疆地區(qū)以及民樂縣、泗水縣、景泰縣、古浪縣等地區(qū)的實(shí)際情況，分析中國農(nóng)田高效節(jié)水灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀，剖析中國高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目面臨的問題，探討相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田；水利工程；高效；節(jié)水；灌溉

自“十二五”計(jì)劃以來，中央財(cái)政小型農(nóng)田水利重點(diǎn)項(xiàng)目和一些追加資金項(xiàng)目也相繼得到落實(shí)，然而不得不認(rèn)識到，中國農(nóng)田高效節(jié)水灌溉工程在建設(shè)過程中還面臨諸多問題，目前的當(dāng)務(wù)之急，就是要及時(shí)找出有效的應(yīng)對措施，以促進(jìn)中國高效節(jié)水灌溉工程的推廣建設(shè)。

1中國高效節(jié)水灌溉工程的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，我國對農(nóng)田高效節(jié)水灌溉工程的投入力度不斷加大，同時(shí)各級政府也在積極落實(shí)相關(guān)工作，全國很多地區(qū)都已經(jīng)推廣應(yīng)用了高效節(jié)水灌溉，取得了比較良好的成果。

例如中國的新疆地區(qū)，新疆維吾爾自治區(qū)位于我國西北邊陲，屬于典型的內(nèi)陸干旱氣候，當(dāng)?shù)馗珊瞪儆辏虼嗽谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，對灌溉的依賴性極強(qiáng)，但是新疆地區(qū)水資源在時(shí)空和地域上都分布不均，季節(jié)性缺水問題十分嚴(yán)重，具有“春旱、夏洪、秋缺、冬枯”的特征，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響甚大。近年來新疆地區(qū)大力采用高效節(jié)水灌溉，收到了良好的節(jié)水效果，同時(shí)也推動(dòng)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的健康發(fā)展，尤其是在各種微灌節(jié)水技術(shù)以及渠道防滲技術(shù)的推廣應(yīng)用方面，新疆地區(qū)已經(jīng)遠(yuǎn)超過了全國平均水平[1]。

又比如中國的山東省濟(jì)南市泗水縣，當(dāng)?shù)厥芗撅L(fēng)以及大氣環(huán)流的影響，呈現(xiàn)“春季旱，夏季澇，晚秋又旱”的局面，年內(nèi)降水量變化幅度很大，為了落實(shí)中央關(guān)于擴(kuò)大內(nèi)需、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快增長的決策部署，充分貫徹黨的十七屆三中全會精神，泗水縣被列為小型農(nóng)田水利工程重點(diǎn)縣，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉，新增節(jié)水灌溉面積1.13 萬hm2以上，年增產(chǎn)效益3 800萬元以上，節(jié)地效益94萬元以上，省工效益920萬元以上，節(jié)水1 200 萬m3以上，總效益高達(dá)4800萬元以上，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

2高效節(jié)水灌溉面臨的問題

2.1缺乏配套資金

在農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程的建設(shè)過程中，所批復(fù)的資金額度通常較大，而政府的財(cái)政收入有限，并且政府扶植的高效節(jié)水灌溉工程較多，因此實(shí)際分配到每個(gè)項(xiàng)目的資金較少，政府難以為各個(gè)項(xiàng)目提供充足的配套資金，這是高效節(jié)水灌溉面臨的主要問題之一，在個(gè)別項(xiàng)目中，對于已經(jīng)批復(fù)的高效節(jié)水灌溉工程，建設(shè)單位甚至只能通過“賒、欠、墊”的方式來實(shí)施建設(shè)，當(dāng)工程竣工之后，也不能夠及時(shí)落實(shí)結(jié)算和審計(jì)工作。

例如中國的甘肅省武威市古浪縣，該縣是典型的灌溉農(nóng)業(yè)縣，所在地區(qū)植被稀少，水土流失嚴(yán)重，干旱少雨，沙塵暴頻發(fā)，為了改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況，古浪縣大力推廣高效節(jié)水灌溉，但是由于縣級財(cái)政收入有限，因此很難為高效節(jié)水灌溉工程提供充足的配套資金，在很大程度上影響了項(xiàng)目的順利實(shí)施。

2.2前期勘察不足

在一些地區(qū)的高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目中，由于項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)工作的時(shí)間比較緊迫，因此設(shè)計(jì)人員很難有充足的時(shí)間進(jìn)行實(shí)地勘察，會導(dǎo)致設(shè)計(jì)藍(lán)圖不符合實(shí)施地塊，當(dāng)項(xiàng)目批復(fù)完成之后，難以按圖施工，導(dǎo)致設(shè)計(jì)變更頻繁。

2.3水價(jià)偏低

目前在一些地區(qū)，水價(jià)尚且偏低，因此很大一部分農(nóng)民不愿意采用高效節(jié)水灌溉。例如甘肅省張掖市民樂縣，該縣水資源不足的問題十分嚴(yán)重，然而民樂縣目前的灌溉水價(jià)約為0.10元，而采用高效節(jié)水灌溉的投資約為15 000 元/hm2，水價(jià)與高效節(jié)水灌溉的成本相差甚遠(yuǎn)，大部分農(nóng)民缺乏主動(dòng)性和積極性。

2.4施工質(zhì)量參差不齊

中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，耕地遍布全國各地，在一些縣域內(nèi)，耕地面積可達(dá)到6.6667 萬hm2以上，在高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目的建設(shè)過程中，項(xiàng)目分布較廣，并且項(xiàng)目實(shí)施過程中需要涉及到配套資金、占地等諸多問題，工作量較大，因此個(gè)別項(xiàng)目為了按期完工，致使施工質(zhì)量得不到保障。

2.5配套設(shè)施不完善

配套設(shè)施不完善是目前我國高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目存在的主要問題之一，例如中國新疆地區(qū)，在歷史等因素的影響下，當(dāng)?shù)厮ㄔO(shè)一直沒能跟上時(shí)代步伐，當(dāng)?shù)睾恿鞅姸?，但是骨干控制性水利工程卻少之又少，而且一些已經(jīng)建成的水利工程還存在標(biāo)準(zhǔn)低、老化嚴(yán)重等問題，在此情況下，就算當(dāng)?shù)夭捎昧烁咝Ч?jié)水灌溉，由于配套設(shè)施不完善，也很難收到顯著效益。又比如在國內(nèi)其他一些地區(qū)，隨著高效節(jié)水灌溉的推廣應(yīng)用，滴灌系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，然而想要保持滴灌系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不僅需要具備機(jī)井設(shè)施，而且還要增加電力設(shè)施，個(gè)別地區(qū)在資金不足等問題的影響下，滴灌項(xiàng)目難以正常運(yùn)行。

3農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路

3.1通過系統(tǒng)模型來實(shí)施優(yōu)化

線性規(guī)劃一般模型滿足以下約束條件：

xj≥0(j=1,2,3,…,n)

(1)

為了使函數(shù)f(x)=cjxj=max或min的一組解{xj}能夠達(dá)到最優(yōu)，因此能夠得出如下方程組：

(2)

式(1)展開后，可得到標(biāo)準(zhǔn)形式線性規(guī)劃：

(3)

式中：A為系數(shù)矩陣；b為常數(shù)項(xiàng)矩陣；x為未知數(shù)矩陣；C為目標(biāo)函數(shù)系數(shù)，四者的向量分別為：

(4)

由此可見，系數(shù)amn構(gòu)成了系數(shù)項(xiàng)矩陣A，常數(shù)項(xiàng)bm構(gòu)成了常數(shù)項(xiàng)矩陣b，未知量xn構(gòu)成了未知量矩陣x，目標(biāo)函數(shù)系數(shù)cn構(gòu)成了向量矩陣C，進(jìn)而可以得出線性規(guī)劃矩陣表達(dá)式[2]：

(5)

這樣一來，通過式(2)或者式(3)，就可以對一組線性規(guī)劃模型實(shí)際問題進(jìn)行解析。

在此以新疆地區(qū)為例，新疆的高效節(jié)水灌溉模式主要包括地下滲灌、滴灌、噴灌、低壓管灌等，因此可以按照以下方式來設(shè)置灌溉方式規(guī)模變量：

x1為常規(guī)灌溉面積；

x2為噴灌技術(shù)面積；

x3為滴灌技術(shù)面積；

x4為滲灌技術(shù)面積；

x5為低壓管灌面積。

之后分析約束條件，針對新疆地區(qū)而言，約束條件主要包括水利資源、農(nóng)業(yè)氣象、土地資源以及投入成本等等。

首先分析土地資源約束條件，將總灌溉面積設(shè)為A，因此土地資源約束條件為：

x1+x2+x3+x4+x5=A

x1/A+x2/A+x3/A+x4/A+x5/A=1

其次分析水資源約束條件，設(shè)灌區(qū)可能引入的灌溉水資源總量為wz，灌區(qū)灌溉用水量為ximi，因此水資源約束條件為：

m1x1+m2x2+m3x3+m4x4+m5x5≤wz

再次分析投入成本約束條件，設(shè)灌區(qū)可能提供的成本總量為Tz，灌區(qū)發(fā)展灌溉技術(shù)需投入的成本為xiTi，因此投入成本約束條件為：

T1x1+T2x2+T3x3+T4x4+T5x5≤Tz

最后分析農(nóng)業(yè)氣象約束條件，其中常規(guī)地面自流灌溉方式對地形坡度有一定的要求，除此之外可用于各類農(nóng)作物的灌溉；而膜下滴灌、滴灌等微灌溉技術(shù)基本可以用于新疆所有地區(qū)，而且可以廣泛用于葡萄、棉花、蔬菜、小麥等農(nóng)作物；噴灌技術(shù)對風(fēng)速、氣溫等條件要求較高，設(shè)氣溫為m1x1T，風(fēng)速為U，蒸發(fā)量為Wm1x1，因此可得出3個(gè)綜合影響因素的表達(dá)式[2]：

PG=UTW

再設(shè)灌區(qū)農(nóng)業(yè)氣象條件為PGz，噴灌對氣象綜合影響因素的要求為xiPGi，可得出噴灌技術(shù)的農(nóng)業(yè)氣象約束條件：

PG2x2≤PGZ

接下來分析目標(biāo)函數(shù)，以利潤最大(L)為目標(biāo)函數(shù)，則：

fmax=L1x1+L2x2+L3x3+L4x4+L5x5

以單位面積投入成本最小(B)為目標(biāo)函數(shù)，則：

fmin=B1x1+B2x2+B3x3+B4x4+B5x5

因此可以得出規(guī)劃模型：

土地x1+x2+x3+x4+x5=A

水利m1x1+m2x2+m3x3+m4x4+m5x5≤wz

成本T1x1+T2x2+T3x3+T4x4+T5x5≤Tz

氣象PG2x2≤PGz

x1，x2，x3，x4，x5≥0

(6)

最終目標(biāo)函數(shù)為：

fmax=L1x1+L2x2+L3x3+L4x4+L5x5

fmin=B1x1+B2x2+B3x3+B4x4+B5x5

(7)

得出式(6)和式(7)之后，就可以按照系統(tǒng)規(guī)模結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序，對新疆地區(qū)高效節(jié)水灌溉的發(fā)展模式進(jìn)行優(yōu)化[3]，系統(tǒng)規(guī)模結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序如圖1所示。

圖1系統(tǒng)規(guī)模結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序

3.2建立多元化的投入機(jī)制[4]

首先應(yīng)該保證國補(bǔ)資金足額到位，其次要確保地方配套資金充分得到落實(shí)，在此基礎(chǔ)上應(yīng)該實(shí)行優(yōu)惠政策，從而吸引社會資金。另外，在高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目的建設(shè)過程中，可以合理拓寬融資渠道，例如通過破信貸方式來保證項(xiàng)目資金的充足，并利用一些優(yōu)惠政策，使銀行對高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目的貸款更加優(yōu)惠。

3.3充裕前期設(shè)計(jì)時(shí)間

在高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目的前期階段，應(yīng)充裕前期設(shè)計(jì)時(shí)間，保證設(shè)計(jì)單位能夠全面開展勘查工作，同時(shí)也可以使建設(shè)單位有更多的時(shí)間來組織前期工作，還能夠有效避免設(shè)計(jì)變更，進(jìn)而提高施工質(zhì)量。

3.4合理確定水價(jià)

為了促進(jìn)農(nóng)民采用高效節(jié)水灌溉的積極性，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)馗咝Ч?jié)水灌溉的使用成本，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的實(shí)際收入，合理確定灌溉水價(jià)，灌溉避免水價(jià)過低的現(xiàn)象，進(jìn)而充分發(fā)揮水價(jià)的經(jīng)濟(jì)杠桿作用，促使越來越多的農(nóng)民采用高效節(jié)水灌溉。

3.5加強(qiáng)施工監(jiān)管

在選擇施工隊(duì)伍時(shí)，一定要綜合考量，選擇信譽(yù)好、管理嚴(yán)、經(jīng)驗(yàn)足、人員和設(shè)備齊全的建設(shè)單位，同時(shí)要建立責(zé)任機(jī)制，將責(zé)任落實(shí)到具體的部門和負(fù)責(zé)人，哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，嚴(yán)格追究相關(guān)部門以及責(zé)任人。此外要出臺一些惠民惠農(nóng)政策，妥善解決占地等問題，避免耽誤工期，防止施工質(zhì)量受到影響。

3.6做好配套設(shè)施建設(shè)

以新疆地區(qū)為例，當(dāng)?shù)厮ㄔO(shè)相對較為落后，因此不能夠?yàn)楦咝Ч?jié)水灌溉提供完善的配套設(shè)施。然而新疆地區(qū)降水稀少，蒸發(fā)量大，干旱問題十分嚴(yán)重，單位面積產(chǎn)水量大約為4～5m3/km2，不到全國的1/5，并且隨著新疆地區(qū)的不斷發(fā)展，如今城鄉(xiāng)用水量、工業(yè)用水量、灌溉用水量都在不斷增加，除了阿勒泰以及伊犁富水區(qū)之外，新疆大多數(shù)地區(qū)都面臨灌溉水不足的問題，在此形勢下，一定要大力建設(shè)高質(zhì)量水利項(xiàng)目，完善高效節(jié)水灌溉配套設(shè)施，一方面要完善機(jī)井設(shè)施、電力設(shè)施等，要嚴(yán)抓干渠以及支渠的砌襯工作，另一方面也要嚴(yán)抓田間配套工程的建設(shè)工作，以保證高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。

3.7加強(qiáng)宣傳

高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目想要順利實(shí)施，必須要首先取得農(nóng)民的支持，因此應(yīng)該加大宣傳力度，通過電視、廣播、報(bào)紙、宣傳冊等形式，讓農(nóng)民充分了解到采用高效節(jié)水灌溉的重要性和緊迫性，使農(nóng)民了解到高效節(jié)水灌溉的好處，進(jìn)而取得農(nóng)民的支持，這樣就可以有效降低征地等工作的難度，有助于高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目的順利實(shí)施。

4總結(jié)

中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，應(yīng)用高效節(jié)水灌溉勢在必行，目前我國高效節(jié)水灌溉工程在建設(shè)過程中還面臨一些問題，例如缺乏配套資金、前期勘察不足、水價(jià)偏低、施工質(zhì)量參差不齊、滴灌項(xiàng)目難以正常運(yùn)行等等，筆者認(rèn)為，未來應(yīng)該建立多元化的投入機(jī)制，并且要充裕前期設(shè)計(jì)時(shí)間，合理確定水價(jià)，加強(qiáng)施工監(jiān)管，做好配套設(shè)施建設(shè)，同時(shí)要加強(qiáng)宣傳。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊飛.農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路初探[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2012(11):78-79.

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[3]朱雷鳴.淺析農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2014(03):55.

[4]柴敬禮.農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展分析[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2014(04):43.

文章編號：1007-7596(2016)02-0018-03

[收稿日期]2015-10-28

[作者簡介]羅興梅(1971-)，女，山西運(yùn)城人，從事水利工程工作。

中圖分類號：S274

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A