現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用示范區(qū)建設(shè)模式研究

馬移軍

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用示范區(qū)建設(shè)模式研究

馬移軍

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

近年來，國(guó)家和省逐步對(duì)灌區(qū)進(jìn)行更新改造，向高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水灌溉工程方向發(fā)展。由于山東省各地水資源稟賦不同，地形地貌類型多樣，地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平差別明顯，發(fā)展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田和節(jié)水灌溉需要依從不同的節(jié)水灌溉模式。本文總結(jié)了山東省不同類型區(qū)域發(fā)展節(jié)水灌溉的技術(shù)特點(diǎn)及最優(yōu)模式，提出了節(jié)水示范區(qū)建設(shè)建議。

山東??；節(jié)水灌溉；節(jié)水示范；灌溉模式

山東省土地資源豐富，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，節(jié)水潛力較大。由于各地水資源和降雨分布不均衡，地形地貌類型多樣，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差別較大，這決定了山東省節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展的不平衡性和非一致性。發(fā)展現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術(shù)，深挖節(jié)水潛力，以建設(shè)節(jié)水灌溉示范區(qū)為突破口，通過現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用示范顯效，進(jìn)而逐步擴(kuò)大現(xiàn)代化、技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)水灌溉面積，是未來山東省農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展的方向。

1 山東省農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展分析

1.1 農(nóng)業(yè)水資源概況

人多地少水缺是山東省的基本省情。山東省平均水資源量303億m3，畝均水資源量307 m3，為全國(guó)畝均占有量的16.7%，人均水資源占有量334 m3，為全國(guó)人均水平的14.7%。同時(shí)，山東省水資源時(shí)空分布不均，導(dǎo)致地表水利用難度較大。水資源賦存和產(chǎn)業(yè)布局不匹配，經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得用水結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，灌溉供水出現(xiàn)被動(dòng)減少的趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)是山東省用水大戶，也是節(jié)水潛力所在。

1.2 農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力和優(yōu)勢(shì)

經(jīng)過多年努力建設(shè)，山東省水利建設(shè)成就輝煌，已初步建立起了農(nóng)業(yè)灌溉、防洪除澇、水土保持和城鄉(xiāng)供水工程體系。在農(nóng)田水利建設(shè)方面，已初步建成比較完善的農(nóng)業(yè)灌溉工程體系，形成了綜合利用地表水、地下水和客水的灌溉工程體系，無論是水源工程建設(shè)方面還是節(jié)水灌溉發(fā)展水平，都居于全國(guó)前列。

近10年來，山東省在農(nóng)田水利建設(shè)和節(jié)水灌溉的投入總量和強(qiáng)度較大，通過耕地的連片整治和節(jié)水改造，取得了顯著的節(jié)水增產(chǎn)效果，為全省糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)起到了重要的基礎(chǔ)保障作用。在今后的幾年中，應(yīng)根據(jù)人口、資源、環(huán)境約束問題日益嚴(yán)峻的情況，繼續(xù)加大投資力度，發(fā)展小型農(nóng)田水利工程建設(shè)、高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、規(guī)?；?jié)水建設(shè)等，進(jìn)一步節(jié)約農(nóng)業(yè)用水，提高農(nóng)業(yè)灌溉保證率和抗災(zāi)能力。通過水利對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支撐，山東省農(nóng)業(yè)仍然具有較大的增產(chǎn)增效潛力。

1.3 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)情況

為加速推進(jìn)旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，山東省頒布了《關(guān)于建設(shè)“旱能澆、澇能排”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的意見》，規(guī)劃利用5~10年時(shí)間，將566.67萬hm2有效灌溉面積建成“旱能澆、澇能排”的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)“耕地灌區(qū)化、灌區(qū)節(jié)水化、節(jié)水長(zhǎng)效化”。自2011年省政府啟動(dòng)實(shí)施“旱能澆、澇能排”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)以來，各地多措并舉，工程建設(shè)進(jìn)展順利，取得了顯著成效。

2 不同類型區(qū)的高效節(jié)水模式

根據(jù)山東省各地自然地理、氣候和土壤條件、作物種植結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)條件、管理水平、降水和水資源分布、水源類型、缺水程度等方面的差異，可將山東省節(jié)水灌溉模式主要分為如下幾種：

2.1 平原井灌區(qū)保護(hù)生態(tài)高效綜合節(jié)水模式

山東省井灌區(qū)有效灌溉面積達(dá)236.67萬hm2，是山東省的糧倉(cāng)、菜園。由于地下水長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度超采形成漏斗區(qū)，機(jī)井出水量銳減，單井控制灌溉面積減少，甚至機(jī)井報(bào)廢。平原井灌區(qū)應(yīng)在充分利用降水資源的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制地下水的開采，最大限度地提高水的利用效率，維持地下水采補(bǔ)平衡，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。該模式主要內(nèi)容可概括為：充分利用溝、渠、河、塘攔截地表徑流，廣積雨水，利用汛期洪水回灌補(bǔ)源；以低壓管道輸水、田間窄短小畦灌溉為主；合理發(fā)展糧田噴灌、大棚微灌等高效節(jié)水技術(shù)；通過選用良種、精量足墑播種、培肥地力、適期晚播、耕作保墑、秸稈覆蓋還田、應(yīng)用化學(xué)抗旱等農(nóng)藝措施，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藝節(jié)水。

2.2 引黃灌區(qū)高效節(jié)水灌溉模式

山東省引黃灌區(qū)有效灌溉面積達(dá)180.00萬hm2，是全省糧食主產(chǎn)區(qū)，也是開展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的主要區(qū)域。由于黃河調(diào)水調(diào)沙的影響，引黃渠首引水難度加大，但多數(shù)引黃灌區(qū)都能夠?qū)崿F(xiàn)自流灌溉。為高效利用黃河水，主要發(fā)展三大節(jié)水技術(shù)：一是通過引黃干渠自流引水，發(fā)展泵站提水管道灌溉工程技術(shù)，該類工程目前在山東省黃河下游平原地區(qū)推廣面積較大；二是以襯砌渠系為主的自流灌溉技術(shù)，但由于黃河調(diào)水調(diào)沙，實(shí)際自流引水灌溉面積減少；三是 “以河補(bǔ)源，以井保豐，井灌為主”的技術(shù)。

2.3 水庫(kù)灌區(qū)自流（自壓）節(jié)水灌溉模式

山東省已建成各類水庫(kù)6 348座，塘壩3萬多座，有效灌溉面積73.33多萬公頃。水庫(kù)灌區(qū)可以根據(jù)水源和灌溉耕地的高差，適宜發(fā)展不同型式的自流灌溉。其技術(shù)體系：一是自流灌溉渠道的防滲配套模式，通過工程完善渠系配套，實(shí)現(xiàn)明渠灌溉；二是大、中型水庫(kù)灌區(qū)干渠為明渠，以下支渠、斗渠、農(nóng)渠改造實(shí)行管道輸水模式；三是小型水庫(kù)多庫(kù)聯(lián)網(wǎng)模式，按照壓力分區(qū)確定采用管道灌溉、微灌、噴灌等節(jié)水灌溉形式。

2.4 山丘區(qū)小水源高效節(jié)水模式

山丘區(qū)灌溉除了水庫(kù)供水外，還存在著分散水源，如塘壩、攔河壩、平塘、大口井、蓄水池等。這些小型水源工程分散，控制面積較小，供水保證率較低，枯水年往往水源不足。主要利用分散水源，開發(fā)地表水資源，結(jié)合坡耕地的改造和經(jīng)濟(jì)林建設(shè)，發(fā)展山丘區(qū)特色農(nóng)業(yè)。山丘區(qū)的小水源工程建設(shè)模式有以下幾種：

1）塘壩：塘壩多在山間平原降水豐富、易于匯集的地區(qū)，根據(jù)地形條件修建塘壩，攔蓄雨水和淺層地下水，其庫(kù)容一般在10萬m3以下。

2）梯級(jí)攔水壩：山丘區(qū)的沖溝、河道上下游有較大落差，可采用梯級(jí)壩攔截坡地徑流，汛期蓄水，非汛期灌溉供水。

3）大口井：集中在山間平原淺層地下水豐富的地區(qū)，也可以利用河道截潛，大口井一般直徑較大，井深較淺，采用干砌石、砌磚或混凝土井筒形式，附近建設(shè)泵站抽水灌溉，是一種灌溉保證率較高的水源。

4）高位水池：建在山丘較高處的調(diào)節(jié)蓄水池。由于山丘區(qū)地形復(fù)雜、高差較大，在山嶺坡地上的作物缺乏灌溉水源，將山下水源，如塘壩、大口井、機(jī)井等水源提到高位水池中，也可以利用風(fēng)光電提水泵站，節(jié)約電能。主要用于山坡地經(jīng)濟(jì)作物或糧食作物補(bǔ)充灌溉。

5）機(jī)井：最常用的農(nóng)業(yè)灌溉形式，也是解決山丘區(qū)灌溉水源的有效辦法。但成井深度大、找井有難度，一般用于飲水水源，兼做灌溉水源，運(yùn)行成本較高。

2.5 沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)缺水區(qū)多水源聯(lián)網(wǎng)節(jié)水模式

近年來，山東省沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)水資源供需格局發(fā)生了很大變化，原有的集中水源如大中型水庫(kù)基本上轉(zhuǎn)向工業(yè)及城鎮(zhèn)用水，農(nóng)業(yè)灌溉多利用分散的地表水、地下水等水源工程。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境問題的壓力下，該類地區(qū)必須利用經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，集中分散的灌溉小水源，采用多水源聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立以多灌溉水源聯(lián)網(wǎng)為核心的節(jié)水工程，提高灌溉保證率，使有限的水資源得到合理配置、充分利用。

2.6 農(nóng)業(yè)園區(qū)和城市近郊區(qū)精細(xì)農(nóng)業(yè)節(jié)水模式

不少城市郊區(qū)已經(jīng)建起了高新農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)，政府也進(jìn)行了大力投入，實(shí)行土地反租，集中經(jīng)營(yíng)管理，這一型式正在向中小城市郊區(qū)發(fā)展。城市近郊精細(xì)生態(tài)農(nóng)業(yè)高效節(jié)水模式具有節(jié)水灌溉工程標(biāo)準(zhǔn)高、呈工廠化生產(chǎn)態(tài)勢(shì)的特點(diǎn)，可以滿足城市居民旅游、觀光、生態(tài)有機(jī)食品供應(yīng)的要求。該類地區(qū)應(yīng)發(fā)展現(xiàn)代化溫室灌溉系統(tǒng)，微灌水肥一體化技術(shù)等。

1）現(xiàn)代化溫室灌溉全自動(dòng)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代化溫室系統(tǒng)根據(jù)土壤性質(zhì)、氣象資料、作物需水參數(shù)等資料，建立灌水決策方案和決策系統(tǒng)，根據(jù)作物各生育階段的適宜土壤含水量和需水要求，發(fā)出控制機(jī)泵開啟指令，開始供水，根據(jù)預(yù)置的灌水制度，啟閉電磁閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制精準(zhǔn)灌溉。

系統(tǒng)由微灌系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成，微灌系統(tǒng)由首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和灌水器組成，并配備壓力、流量傳感器；控制系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、灌溉控制軟件、遠(yuǎn)程通訊設(shè)備、水泵控制裝置、自動(dòng)閥門等設(shè)備組成。

2）保護(hù)地微灌水肥一體化技術(shù)。保護(hù)地是解決山東省反季節(jié)蔬菜、花卉的重要種植方式。保護(hù)地作物由于效益較好，對(duì)水肥的精準(zhǔn)化要求高，因此采用微灌水肥一體化技術(shù)。微灌施肥是將微灌與施肥結(jié)合在一起的農(nóng)業(yè)技術(shù)，灌溉施肥均勻，而且還可以與可溶性農(nóng)藥結(jié)合施用。

2.7 規(guī)?；恋亟?jīng)營(yíng)下的高效節(jié)水灌溉模式

目前山東省農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)面積已占家庭承包經(jīng)營(yíng)面積的27.3%，承包土地經(jīng)營(yíng)規(guī)模化率超過40%。合作社、企業(yè)、家庭農(nóng)場(chǎng)、大戶承包等在經(jīng)營(yíng)流轉(zhuǎn)土地的目的就是效益最大化，因此在種植結(jié)構(gòu)上力求種植高價(jià)值作物、盡量提高土地的利用效率、在勞動(dòng)力價(jià)值較高的情況下盡力減少用工，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化耕作和低成本灌溉，同時(shí)確保產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)高效。農(nóng)業(yè)灌溉需求中，易于開展實(shí)施水肥耦合、精準(zhǔn)灌溉，提高水肥利用效率，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)和有機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)的灌溉模式發(fā)展。土地流轉(zhuǎn)后規(guī)?；?jīng)營(yíng)的土地上，噴、微灌可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、同時(shí)大面積作業(yè)的灌溉，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，可有效減少灌溉用工，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少灌溉用工支出。

3 相關(guān)建議

針對(duì)山東省不同類型的灌區(qū)，按照最優(yōu)建設(shè)模式發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，可有效解決高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程建設(shè)所遇到的關(guān)鍵技術(shù)體系瓶頸，有利于實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一水源布局、統(tǒng)一技術(shù)和投資標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一評(píng)價(jià)體系、統(tǒng)一運(yùn)行管理體系、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)行”，為區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、水資源可持續(xù)利用提供技術(shù)保障，同時(shí)可緩解區(qū)域地下水超采、沿海海水入侵、水質(zhì)惡化等生態(tài)環(huán)境問題。

同時(shí)也建議從省、市、縣（市、區(qū)）三級(jí)區(qū)域，結(jié)合小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)一批不同檔次的典型節(jié)水示范區(qū)，統(tǒng)一建設(shè)原則、建設(shè)方案、示范技術(shù)內(nèi)容，進(jìn)行水利科技推廣，可為今后的節(jié)水灌溉科技示范應(yīng)用提供展示平臺(tái)。

（責(zé)任編輯 趙其芬）

水調(diào)歌頭 慶祝山東水科院建院60周年

山東水院，六旬輝煌，書寫春秋?？创T果累累，人才濟(jì)濟(jì)，百花璀璨，萬杰風(fēng)流，綜合節(jié)水，劈裂灌漿，筑夢(mèng)齊魯發(fā)展遒。

風(fēng)整勁，看上下同心，浩氣長(zhǎng)留。

崢嶸歲月稠，幾代前賢為之籌謀。念黃河之閭。鹽堿改良，魯西泥沙，風(fēng)光互補(bǔ)。山區(qū)找水，地下水庫(kù)，三水轉(zhuǎn)化潤(rùn)齊魯。宏圖遠(yuǎn)，聚成城眾志，偉業(yè)千秋。

（李玉國(guó) 供稿）

S274

B

1009-6159（2017）-10-0007-03

馬移軍（1964—），男，副院長(zhǎng)，研究員

山東省省級(jí)水利科研項(xiàng)目“現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用示范區(qū)建設(shè)模式研究”（SDSLKY201502）