喀左縣取用水合理性及效益分析

(遼寧省水文局，遼寧 沈陽 110003)

當(dāng)前，農(nóng)業(yè)灌溉用水同其他類型用水之間的矛盾日益緊張，而用水總量實(shí)行較為嚴(yán)格的控制，如何提高農(nóng)業(yè)灌溉用水效率一直是國內(nèi)學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)研究問題[1-5]，在國家實(shí)行東北四省農(nóng)業(yè)節(jié)水增糧大背景下，需要對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)節(jié)水方式下的取水進(jìn)行合理性分析，從而制定有效的農(nóng)業(yè)節(jié)水措施[6-9]。喀左縣位于遼寧的西部，屬于典型的缺水型區(qū)域，屬于國家節(jié)水增糧大背景下的試點(diǎn)區(qū)域，為此結(jié)合區(qū)域農(nóng)業(yè)節(jié)水方式，對(duì)喀左縣農(nóng)業(yè)節(jié)水方式下的取水合理性進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的節(jié)水建議。

1 研究區(qū)水資源概況

喀左縣位于遼寧西部，全縣總土地面積335.19萬畝，其中耕地72.23萬畝，占土地面積的21.55%，主要作物為玉米50萬畝；林業(yè)用地面積121.56萬畝，占土地面積36.3%；草地面積14.01萬畝，占土地面積的4.2%；其余為居民住宅、道路占地。自1980年起，喀左縣逐漸開始實(shí)施并發(fā)展節(jié)水灌溉工程；從1997年逐步進(jìn)行噴灌和滴管的節(jié)水灌溉方式，累積到2005年已投入近億元用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，其中共建設(shè)噴灌項(xiàng)目區(qū)6萬畝，微灌區(qū)5萬畝，利用原井500多眼，新打機(jī)電大井500多眼；至2010年底，喀左縣各類工程設(shè)計(jì)灌溉面積已經(jīng)37萬畝。全縣共實(shí)施節(jié)水灌溉面積30.0萬畝，根據(jù)當(dāng)?shù)厮吹膶?shí)際情況，農(nóng)業(yè)節(jié)水主要采用地下井抽水滴管方式進(jìn)行，地下水經(jīng)提水泵送至項(xiàng)目片區(qū)干管，再由干管送入支管，最后由毛管送入作物根部。計(jì)劃總用水量為1 800萬 m3。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)共布設(shè)取水井1 266眼，其中需新打井177眼、改造舊井1 089眼，設(shè)計(jì)水源保證率90%，灌溉水有效利用系數(shù)0.95。

喀左縣水資源開發(fā)利用存在以下問題：(1)地表水資源開發(fā)利用率小于10%，地下水資源開發(fā)程度超過80%；(2)農(nóng)業(yè)用水比例高，效率低；(3) 城鎮(zhèn)用水節(jié)水管網(wǎng)使用程度不高；(4)污水循環(huán)利用程度不高。

2 取用水合理性分析

2.1 取水合理性分析

區(qū)域所在地區(qū)土壤具備糧食增產(chǎn)的潛力，區(qū)域平均地下水開采量為6 550萬 m3，通過農(nóng)業(yè)節(jié)水方式其地下水開采量將逐步減少到4 658萬 m3，從地下水資源開發(fā)量的減少程度而言，區(qū)域的取水是較為合理的。研究區(qū)域主要位于河谷區(qū)域，方便進(jìn)行灌水井的工程實(shí)施，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)域現(xiàn)狀多數(shù)水井灌溉渠道存在不完善，未采取防滲措施或長(zhǎng)度不夠問題，存在設(shè)備老化缺少配套設(shè)施問題，同時(shí)由于連年干旱地下水位下降，大部分水源井需加深或維修，工程完好率只能達(dá)到50%，其余50%需要維修改造。結(jié)合上述情況，區(qū)域節(jié)水改造面積為26萬畝，新增節(jié)水灌溉面積4萬畝，在原有水源的基礎(chǔ)上，結(jié)合節(jié)水膜下滴灌方式提高區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉用水效率。綜合以上分析結(jié)合現(xiàn)有節(jié)水灌溉和增加少量灌水井的取水方式較為合理。

2.2 用水合理性分析

2.2.1 用水規(guī)模合理性分析

喀左縣到2015年地表水資源控制總量為600萬 m3，地下水資源控制的總量為7 200萬 m3，通過現(xiàn)狀年水資源總量分析，喀左縣水資源用水總量為6 791萬 m3，小于喀左縣制定的7 800萬 m3的水資源總量，但現(xiàn)狀年地表水資源總量已高程控制總量655萬 m3，地下水資源可利用水量為1 664萬 m3。通過農(nóng)業(yè)節(jié)水方式后區(qū)域的農(nóng)田灌溉用水量將呈現(xiàn)一定程度的下降，小于農(nóng)業(yè)灌溉用水控制總量，農(nóng)業(yè)灌溉用水效率系數(shù)將提高到0.95，高于用水管理制度規(guī)定的0.61水平。

2.2.2 灌溉方式合理性分析

喀左縣經(jīng)過多年節(jié)水灌溉措施下，其農(nóng)業(yè)高效節(jié)水也呈現(xiàn)一定的效果，并建有多個(gè)農(nóng)業(yè)高效節(jié)水示范區(qū)，由于噴灌方式存在移動(dòng)難度大，空間要求的局限，且由于區(qū)域受風(fēng)速和風(fēng)險(xiǎn)影響，噴灌方式不適用于喀左縣的節(jié)水灌溉。通過多年節(jié)水試驗(yàn)，膜下滴灌比較適宜于喀左縣的節(jié)水灌溉，因此發(fā)展區(qū)域膜下滴灌的灌溉技術(shù)較為合理。

本期項(xiàng)目片區(qū)土地大部分集中在大凌河及其支流河谷階地上，區(qū)域坡度較為平坦，區(qū)域地形、地下水資源量，區(qū)域農(nóng)作物種類均比較適合于玉米膜下滴灌的節(jié)水灌溉技術(shù)。

2.2.3 用水指標(biāo)及其合理性分析

結(jié)合喀左縣節(jié)水增糧的方案，區(qū)域主要農(nóng)作物玉米采用高效節(jié)水灌溉方式后，玉米灌溉方式結(jié)合玉米作物生長(zhǎng)期的正常灌溉需水要求，玉米作物的節(jié)水灌溉定額為52.1 m3/畝，通過節(jié)水灌溉方式后其灌溉利用系數(shù)將提高到0.95，灌溉最大毛定額為60 m3/畝。

3 效益分析

3.1 增產(chǎn)效益

通過節(jié)水增糧方式后，區(qū)域新增節(jié)水灌溉面積下的玉米產(chǎn)量增加350 kg，按照玉米單價(jià)計(jì)算，其玉米產(chǎn)值年均增加700萬元。而在改造區(qū)域的玉米產(chǎn)量250 kg, 玉米按2元/kg計(jì)算，年增加產(chǎn)值2 000萬元；項(xiàng)目區(qū)(1萬畝新增，4萬畝改造)5萬畝共增加效益2 700萬元。

3.2 節(jié)水效益

項(xiàng)目實(shí)施后總節(jié)水407萬 m3，按照單價(jià)0.2元/ m3進(jìn)行計(jì)算，年節(jié)水效益81.4萬元。

3.3 節(jié)電效益

項(xiàng)目實(shí)施后改善灌溉面積節(jié)水407萬 m3，按100 m3耗電20度，每度電0.70元計(jì)算，年節(jié)約電量81.4萬度，年增效益56.98萬元。

3.4 環(huán)境影響評(píng)價(jià)分析

經(jīng)過玉米膜下滴灌方式后，玉米作物根部可及時(shí)吸收到水分，使得水分和化肥養(yǎng)料可得到高效利用，在該節(jié)水方式下，作物區(qū)田間排水量得到有效降低，使得向河道排放的化肥和水量得將得到一定程度的削減，從而也減少化肥以及農(nóng)業(yè)向地下水的排放，最大程度的減少農(nóng)業(yè)和化肥在土壤中的殘留，減少區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷的總量，改善區(qū)域水環(huán)境狀況，并可減少土壤養(yǎng)分在深層土壤中的流失，改善區(qū)域農(nóng)作物土壤的主要結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

通過對(duì)喀左縣2012～2015 年農(nóng)業(yè)節(jié)水項(xiàng)目取用水資源的合理性進(jìn)行分析。可以看出，由于喀左縣屬于缺水區(qū)域，應(yīng)加大節(jié)水宣傳，提倡節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，加大節(jié)水措施的力度。農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設(shè)很有必要，在建設(shè)過程中應(yīng)充分考慮實(shí)際和效益，對(duì)于單井出水量較大區(qū)域，因增加各單井之間的距離，而在單井出水量較小的區(qū)域，各單井間距可考慮各井間的干擾作用，但各單井干擾系數(shù)應(yīng)低于25%；嚴(yán)格灌井管理人員定期檢查和維護(hù)灌溉設(shè)施制度，減少灌溉過程中的輸水損失；在特別干旱的時(shí)期，因保證居民生活用水的前提下進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，并進(jìn)行錯(cuò)峰灌溉的方式以避免用水集中；

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