結(jié)合實(shí)例探討灌區(qū)生態(tài)節(jié)水防污技術(shù)

阿不都外力

摘 要：重點(diǎn)以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為例，以新疆石河子生態(tài)灌區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀為研究對(duì)象，針對(duì)其在節(jié)水灌溉與水資源利用工程技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，就其中節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)水源污染問(wèn)題進(jìn)行探討分析。

關(guān)鍵詞：瑪納斯灌區(qū) 生態(tài)農(nóng)業(yè) 農(nóng)田灌溉 節(jié)水 防污

所謂“生態(tài)灌區(qū)”，主要就是指在整個(gè)灌區(qū)空間范圍內(nèi)，始終堅(jiān)持以改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人居環(huán)境質(zhì)量為導(dǎo)向，并以農(nóng)業(yè)生物為主的各種生物成分和非生物成分在內(nèi)所共同構(gòu)成的“人工——自然——社會(huì)”這樣一種復(fù)合型的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，不僅如此，同時(shí)也包括林草生態(tài)系統(tǒng)、溝渠與河湖生態(tài)系統(tǒng)等。

1.新疆石河子灌區(qū)農(nóng)業(yè)與水資源現(xiàn)狀1. 1水資源現(xiàn)狀

本文所提到的“生態(tài)灌區(qū)”，可以狹義的理解為“農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)”，而“農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)”主要是由農(nóng)業(yè)環(huán)境因素、農(nóng)作物、各種動(dòng)物和微生物等眾多生態(tài)要素共同組成的。在新疆石河子農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在其中起到的主要功用就是承擔(dān)著區(qū)域內(nèi)生物的正常生產(chǎn)、提高生物產(chǎn)量以及改善當(dāng)?shù)厝嗣裆钯|(zhì)量。不僅如此，它還有氣候調(diào)節(jié)與凈化、農(nóng)田養(yǎng)護(hù)、土壤保持以及水分調(diào)節(jié)等生態(tài)功能。更重要的則是對(duì)于維持區(qū)域內(nèi)生物多樣性以及農(nóng)田病蟲草害控制等方面都起到著不可替代的作用。

從表1中能夠看出，西北地區(qū)是我國(guó)農(nóng)業(yè)耕地面積最多的地區(qū)，但是其年降水量和水資源總量都是最為匱乏的。

新疆石河子農(nóng)業(yè)區(qū)平均海拔在300～500米左右，基本上屬于典型的溫帶大陸性氣候，年降水（包括雨、雪等）量在100毫米～200毫米之間，并且季節(jié)性明顯，呈現(xiàn)為春夏兩季多、秋冬兩季少。當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁貫?℃，年最高氣溫集中在7月份，其中7月份的平均氣溫在20.4℃～27.6℃之間。一年四季降水量最多的季節(jié)是在春季，基本占到了全年的37%，但是其蒸發(fā)量較高，為200毫米～4000毫米。當(dāng)?shù)厮Y源的95%都是用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)，新疆石河子的社會(huì)經(jīng)濟(jì)主要是以農(nóng)業(yè)為主，介于水資源的嚴(yán)重匱乏，農(nóng)業(yè)節(jié)水成為了主要途徑。

1.2瑪納斯灌區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)

瑪納斯灌區(qū)是新疆石河子新型的生態(tài)灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，正如圖1所示?，敿{斯灌區(qū)不僅是在新疆地區(qū)，就是在我國(guó)乃至全世界，都是少數(shù)新型灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)之一。該生態(tài)灌區(qū)主要位于天山北坡與準(zhǔn)葛爾盆地南緣之間的瑪納斯河流流域，整個(gè)區(qū)域總面積達(dá)2.2萬(wàn)平方公里，境內(nèi)包括石河子市、瑪納斯縣、沙灣縣，同時(shí)還集聚了包括漢族、維吾爾、哈薩克、回族、蒙古族在內(nèi)的32個(gè)民族的居民。

該區(qū)域相對(duì)于周邊地區(qū)而言，水資源相對(duì)豐富是其最主要的優(yōu)勢(shì)，這也是當(dāng)?shù)貏?chuàng)造生態(tài)綠洲的先決條件之一。在該區(qū)域內(nèi)，除了瑪納斯為主的河流之外，還包括另外五條河流，分別是塔西河、寧家河、金溝河、大南溝河、八音溝河等。當(dāng)?shù)卣八芾聿块T在下游平原區(qū)水利灌溉系統(tǒng)建設(shè)成功之后，將境內(nèi)六大河流下游灌區(qū)連成一片，最終共同構(gòu)成了當(dāng)前享譽(yù)世界的瑪納斯新型生態(tài)灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)?，敿{斯農(nóng)業(yè)灌區(qū)目前已經(jīng)形成了較為完善化的灌溉網(wǎng)絡(luò)，具體功能體現(xiàn)在引水、蓄水、輸水、配水四大技術(shù)層面，其境內(nèi)農(nóng)業(yè)區(qū)域灌溉水利用率高達(dá)79%，從而在國(guó)內(nèi)創(chuàng)造了“人進(jìn)沙退、荒漠變糧倉(cāng)”的傳奇，這也為我國(guó)甘肅、寧夏等地建設(shè)生態(tài)灌區(qū)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。農(nóng)業(yè)灌區(qū)內(nèi)主要以生產(chǎn)果蔬類作物為主，例如甜瓜、葡萄、蘋果、桃、西瓜等，在部分區(qū)域還兼具著小麥、玉米、棉花等農(nóng)作物的生產(chǎn)。

瑪納斯生態(tài)農(nóng)業(yè)灌區(qū)之所以會(huì)取得成功，主要取決于節(jié)水防污技術(shù)在水利灌溉工程中的應(yīng)用，在防止當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境遭到破壞的同時(shí)，還避免了水源被污染現(xiàn)象的發(fā)生。

2.灌區(qū)生態(tài)節(jié)水防污技術(shù)的應(yīng)用

以區(qū)域內(nèi)某小麥農(nóng)產(chǎn)區(qū)為例，當(dāng)?shù)氐貜V人稀，其中百分之九十以上的用水量都集中在農(nóng)業(yè)灌溉上。該地界灌區(qū)地勢(shì)呈現(xiàn)南北高、中間低、西部高、東部低，并且其地面坡度大約為1×10-4。周邊沿線擁有6座引水渠來(lái)實(shí)行自流灌溉，其中引水干渠總長(zhǎng)度約為40km，支渠總長(zhǎng)度約為180km。2. 1生態(tài)高效節(jié)水灌溉技術(shù)

在水利灌溉工程網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，主要采用的是生態(tài)襯砌模式，這樣做的目的就是從源頭上著手建設(shè)。對(duì)于這種自流式的生態(tài)農(nóng)業(yè)灌區(qū)，水頭可謂是寶貴的資源，在一些河流上流地區(qū)，由于土質(zhì)渠床過(guò)于松軟，水頭損失過(guò)大，再加上后期運(yùn)行與維護(hù)難度較大，一旦出現(xiàn)旱季，下游居民與農(nóng)田灌溉區(qū)域用水就很難得到保障。生態(tài)襯砌技術(shù)主要就是通過(guò)襯砌的方法，來(lái)提高渠道輸水的能力，進(jìn)而高效的減少與降低滲漏水量與水頭損失，如此一來(lái)不僅極大提高了水資源的利用效率，同時(shí)對(duì)于流域灌溉面積也得到了保證。如圖2所示。

上述圖2中所展現(xiàn)的生態(tài)岸坡水源防護(hù)技術(shù)，它的最大功用就是妥善解決了以往水利中輸水與配水的問(wèn)題。在該節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用之下，高效的緩解/解決輸配水效率與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境之間的矛盾。

在中下游平原地區(qū)，在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉與居民用水方式下，大多數(shù)居民對(duì)節(jié)約用水的意識(shí)過(guò)于淡薄，許多小麥農(nóng)田進(jìn)行灌溉時(shí)，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，經(jīng)常進(jìn)行大水漫灌，在這種情況下，許多殘留的農(nóng)藥、化肥都會(huì)隨著農(nóng)田排水進(jìn)入到周邊溝渠、河塘之中。針對(duì)這一問(wèn)題，在開發(fā)與利用節(jié)水工程的時(shí)候，充分考慮到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)制定出了“集水期灌”制度。在這種制度的統(tǒng)一管理與約束之下，針對(duì)各居民、各農(nóng)戶統(tǒng)一采取集約調(diào)水、按需配水、定時(shí)供水、制度節(jié)水的灌溉管理方式。

2.2生態(tài)防污排水技術(shù)

如圖3所示，這是當(dāng)?shù)鼗谛←溵r(nóng)田生態(tài)溝控制排水?dāng)r污開發(fā)的水利技術(shù)，也可以稱其為明溝控制排水建筑物。

該生態(tài)溝控制排水?dāng)r污技術(shù)，其主要作用就是通過(guò)這種控制型建筑物來(lái)將農(nóng)田排水全部攔蓄在排水溝之內(nèi)，所控制的時(shí)間以下一次農(nóng)田發(fā)生排水之前來(lái)計(jì)算，也就是指一個(gè)排水周期。在排水溝中，被攔蓄其中的水源可以利用土壤顆粒沉淀、土壤吸附以及植物吸收等作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除，這樣做的最終目的就是減少農(nóng)田排水量和降低排水中氮磷濃度，避免農(nóng)田氮磷的過(guò)度流失。

2.3現(xiàn)代化生態(tài)節(jié)水防污技術(shù)在灌區(qū)農(nóng)田水利系統(tǒng)的嵌入

新疆瑪納斯農(nóng)業(yè)灌區(qū)在整個(gè)新疆地區(qū)，無(wú)論是氣候、溫度還是生態(tài)資源系統(tǒng)，都具有顯著的優(yōu)越性，區(qū)域內(nèi)有小型的濕地和生態(tài)水溝。因此，在水利工程開發(fā)與應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)環(huán)境，從而形成一種基于“排灌溝渠-人工濕地”之下的綜合系統(tǒng)。（詳見(jiàn)圖4）

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在灌區(qū)內(nèi)推行高效的節(jié)水防污農(nóng)業(yè)技術(shù)，不僅極大提高了區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水資源利用效率，這對(duì)于緩解當(dāng)?shù)啬酥寥珖?guó)水資源緊缺的狀況都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義與社會(huì)推廣價(jià)值。當(dāng)前灌區(qū)生態(tài)建設(shè)，在我國(guó)西北地區(qū)、西南地區(qū)以及長(zhǎng)三角農(nóng)業(yè)地區(qū)，都取得了不錯(cuò)的成果，同時(shí)也是今后我國(guó)灌區(qū)建設(shè)的必由之路。本文主要選取了我國(guó)新疆石河子（瑪納斯灌區(qū)）地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展為例，針對(duì)其中所運(yùn)用到的節(jié)水灌溉技術(shù)、排水?dāng)r污技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討與分析。

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