汾河灌區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展趨勢(shì)與展望

王 毅

（山西省汾河灌溉管理局 山西祁縣 030900）

0 引言

汾河灌區(qū)位于山西省中部地區(qū)，地形總體平緩，趨勢(shì)由東北向西南傾斜，微地形起伏變化較大。北起太原市北郊上蘭村、南至?xí)x中地區(qū)介休市洪相村，南北長(zhǎng)約140 km。東抵南同蒲鐵路，西達(dá)太汾公路和磁窯河，東西寬約20 km。灌溉區(qū)域覆蓋3市11縣（市、區(qū)）56個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）522個(gè)村莊。

灌區(qū)主要作物有小麥、大秋、棉花及蔬菜等，其中以玉米和蔬菜為主。區(qū)內(nèi)大多土地一年一熟，部分一年兩熟，復(fù)播率為123%。灌區(qū)降雨量不足且時(shí)空分布不均，水資源分布年際、地區(qū)間差異較大，工業(yè)、生態(tài)用水量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)灌溉協(xié)調(diào)難度較大，以上情況決定了必須大力發(fā)展節(jié)水灌溉。

1 農(nóng)田灌溉發(fā)展趨勢(shì)

1.1 灌溉面積的發(fā)展

1949—2016年灌溉面積保持比較平穩(wěn)的態(tài)勢(shì)，全灌區(qū)實(shí)際灌溉面積隨年份略有波動(dòng)，1975-2000年間呈現(xiàn)較高水平，但從總體趨勢(shì)分析呈慢速增加趨勢(shì)，即從1949年3.67萬(wàn)hm2增加到2016年6.28萬(wàn)hm2（如圖1），2000年以后面積有所減少，穩(wěn)定在6萬(wàn)hm2畝左右，這與太原城區(qū)擴(kuò)大、受益區(qū)城鎮(zhèn)化以及公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地激增直接相關(guān)，預(yù)測(cè)在未來(lái)上述原因仍將對(duì)汾河灌區(qū)的灌溉面積產(chǎn)生一定影響。

1.2 節(jié)水灌溉工程建設(shè)情況

1）大型灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程

圖1 汾河灌區(qū)灌溉面積變化過(guò)程線(xiàn)

1999年汾河灌區(qū)啟動(dòng)續(xù)建配套和節(jié)水改造以來(lái)，按照輕重緩急、效益優(yōu)先的原則，累計(jì)完成投資11億元，內(nèi)容涵蓋干、支渠和萬(wàn)畝以上斗渠灌溉渠道34條，防滲總長(zhǎng)度300余km，建筑物改造600余座。大型灌區(qū)信息化試點(diǎn)工程建設(shè)的投運(yùn)使灌區(qū)信息化系統(tǒng)已初具雛形，遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)、信息采集網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程視頻采集與傳輸均已實(shí)現(xiàn)。發(fā)展較快的有清徐縣地下水監(jiān)測(cè)、計(jì)量系統(tǒng)、汾河灌溉管理局所轄的骨干渠系水量監(jiān)測(cè)以及局部監(jiān)控系統(tǒng)，以上工程建設(shè)使灌區(qū)工程狀況大為改善，大幅提升了農(nóng)業(yè)供水服務(wù)能力和管理水平，為灌區(qū)的良性發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2）高效節(jié)水灌溉工程

經(jīng)過(guò)數(shù)十年來(lái)的發(fā)展，汾河灌區(qū)節(jié)水面積達(dá)到5.06萬(wàn) hm2，其中，防滲渠道 0.45萬(wàn) hm2，低壓管道4.02萬(wàn)hm2，噴灌0.42萬(wàn)hm2，微灌0.175萬(wàn)hm2（如表1）。

表1 汾河灌區(qū)節(jié)水灌溉面積統(tǒng)計(jì)表

從表中數(shù)據(jù)可知，汾河灌區(qū)節(jié)水灌溉面積已占到設(shè)計(jì)灌溉面積的1/2，但由于工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，管理不善等原因，實(shí)際節(jié)水灌溉水平還較低，低壓管道輸水灌溉管網(wǎng)密度僅為3 m左右，按國(guó)家6～10 m/畝的要求尚有較大差距。低壓管道輸水灌溉區(qū)域的地塊畦長(zhǎng)仍與大田畦灌時(shí)畦長(zhǎng)一致，一般長(zhǎng)度在150～220 m之間，田間水利用系數(shù)僅達(dá)0.5左右。

1.3 灌溉用水變化情況

汾河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉以自流為主，也分布有純井灌區(qū)和井渠結(jié)合灌溉區(qū)。不同灌溉形式的灌溉用水量、畝均灌溉用水等指標(biāo)有較大的差異。

1）自流灌溉區(qū)的灌溉用水量和畝均灌溉用水指標(biāo)。自流灌區(qū)面積占汾河灌區(qū)總灌溉面積的75%左右，在一定程度上決定著灌區(qū)用水總量水平。

汾河灌區(qū)引用汾河洪水灌溉歷史悠久，新中國(guó)成立后，興建了汾河水庫(kù)，改建了汾河一壩、二壩、三壩渠首和灌區(qū)排水工程，形成以河水自流灌溉為主，井灌為輔的現(xiàn)有灌溉排水工程體系。由于地面不平整、畦田規(guī)格較大（如表2）、田間灌水過(guò)程粗放式管理，全灌區(qū)灌溉水利用程度較低。經(jīng)典型灌域分析，渠系水利用系數(shù)為0.549，田間灌溉水有效利用系數(shù)為0.652，灌溉水有效利用系數(shù)為0.358。

表2 畦田規(guī)格概況

從現(xiàn)行灌水次數(shù)看，全灌區(qū)灌水次數(shù)年平均1.6次，其中一壩灌區(qū)較多，達(dá)到4.1次，二壩灌區(qū)為1.0次，三壩灌區(qū)僅0.9次。灌區(qū)80%左右面積屬非充分灌溉，約20%面積實(shí)現(xiàn)充分灌溉，平均灌水定額1200～2500 m3/hm2之間。

2）純井和井渠結(jié)合灌溉區(qū)的灌溉用水量和畝均灌溉用水指標(biāo)。

純井和井渠結(jié)合灌溉區(qū)的水源基本為當(dāng)?shù)氐乇硭偷叵滤喔容斔嚯x短，灌水技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，田間水利用系數(shù)可達(dá)0.8，灌溉水利用系數(shù)可達(dá)0.6左右，平均灌水定額750～1500 m3/hm2之間。

1.4 推廣具有汾河灌區(qū)特色的節(jié)水灌溉技術(shù)是必然趨勢(shì)

汾河灌區(qū)節(jié)水灌溉面積主要分布在地下水灌溉區(qū)，尤其是低壓管灌面積、噴灌面積和微灌面積；渠道防滲面積主要在大中型灌區(qū)中分布。毫無(wú)疑意，噴灌、微灌和低壓管灌的節(jié)水效果和效益都很好，但是一方面存在著二次加壓，要增加一些耗能和費(fèi)用，另一方面運(yùn)行期間設(shè)備更新耗資較大，因此，節(jié)水效果和效益的持續(xù)存在困難。渠道防滲管理簡(jiǎn)單，有較好的節(jié)水效果和效益，但在北方地區(qū)的凍脹破壞問(wèn)題突出。

汾河灌區(qū)全局而言，固然采用噴灌、滴灌這些先進(jìn)灌水技術(shù)是提高灌溉水利用率的重要措施，但可以預(yù)測(cè)今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，畦灌技術(shù)仍占絕對(duì)主導(dǎo)地位。畦灌系統(tǒng)水量損失主要發(fā)生在輸配水系統(tǒng)和田間灌溉網(wǎng)兩個(gè)方面。近幾十年來(lái)，灌區(qū)水利部門(mén)和廣大群眾采取各種各樣防滲措施改造輸配水系統(tǒng)，對(duì)提高灌溉水的有效利用程度起到了積極的作用。節(jié)水型畦灌的研究表明：采用合理的灌水技術(shù)參數(shù)進(jìn)行灌水，將田間灌溉網(wǎng)灌溉水有效利用系數(shù)提高10%～20%是完全可能的，應(yīng)作為汾河灌區(qū)特色節(jié)水型技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2 汾河灌區(qū)建設(shè)前景展望

2.1 工程布局趨于合理，運(yùn)行管理前景良好。

經(jīng)過(guò)幾代灌區(qū)建設(shè)者的努力，汾河灌區(qū)已由單一自流引水灌區(qū)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐⑻嵯嘟Y(jié)合的綜合性灌區(qū)，具體表現(xiàn)為服務(wù)對(duì)象多元化，供水能力大幅增強(qiáng)，供水覆蓋面不斷擴(kuò)大。在鞏固原有效灌溉面積規(guī)?；A(chǔ)上，近年來(lái)新增清徐西湖、白石溝和祁縣賈令等多地進(jìn)行加壓供水?；诖?，灌區(qū)運(yùn)行態(tài)勢(shì)已發(fā)生三個(gè)變化，即歷史發(fā)展方位、灌區(qū)工作重心和運(yùn)行管理模式均發(fā)生了變化，當(dāng)前應(yīng)從整體上構(gòu)建起更加科學(xué)合理的水資源調(diào)配頂層設(shè)計(jì)和管理體制、運(yùn)行管理機(jī)制，充分發(fā)揮灌區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水支撐的核心作用。

2.2 工程管理面臨挑戰(zhàn)，技術(shù)革命帶來(lái)新機(jī)遇。

從歷史沿革分析，國(guó)家上世紀(jì)60、70年代分別對(duì)汾河二壩、三壩渠道工程進(jìn)行改建沿用至今，1952-1956年間興建現(xiàn)有六大干渠及渠系建筑物。1950年代建造了14條支渠，構(gòu)成汾河灌區(qū)初步工程架構(gòu)，工程正式投運(yùn)達(dá)效。1960年代新建了一壩東干郜灌支渠，1970年代新建一壩東一支、二支和二壩西干迎四支渠，1990年代新建二壩西干新五支渠，至此汾河灌區(qū)19大支渠規(guī)模沿襲至今。進(jìn)入新世紀(jì)，汾河灌區(qū)在續(xù)建配套與節(jié)水改造強(qiáng)力推動(dòng)下，陸續(xù)建成前述的多個(gè)提灌站服務(wù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，工程管理者面臨管理任務(wù)越來(lái)越艱巨，表現(xiàn)為工程類(lèi)型由河道、渠道工程又?jǐn)U充了泵站工程，管理對(duì)象由土渠變?yōu)橛操|(zhì)襯砌渠道，管理手段由純?nèi)斯さ桨胱詣?dòng)化，再發(fā)展至信息化。以上新的發(fā)展變化對(duì)管理者提出新的要求，亟需及時(shí)更新管理理念。目前，面臨的重大技術(shù)問(wèn)題主要包括：大型引提綜合型灌區(qū)工程專(zhuān)業(yè)管理與社會(huì)化養(yǎng)護(hù)新模式的探索，華北地區(qū)大型灌區(qū)信息化響應(yīng)能力建設(shè)要素及技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑，適應(yīng)汾河灌區(qū)應(yīng)用的渠道襯砌結(jié)構(gòu)型式科學(xué)選擇等。

2.3 創(chuàng)新灌溉服務(wù)方式，創(chuàng)建生態(tài)農(nóng)業(yè)雙贏格局。

汾河灌區(qū)范圍內(nèi)太原市六城區(qū)、清徐縣，晉中市祁縣，呂梁市文水縣、汾陽(yáng)市按照《山西省水資源全域化配置方案》（2018年）明確規(guī)定，屬于在地表水有保障的盆地區(qū)以及大水網(wǎng)骨干工程覆蓋區(qū)域應(yīng)加大關(guān)井壓采力度，關(guān)停抽取地下水灌溉機(jī)井。按照全省水資源調(diào)配新思路，汾河灌區(qū)可供水量將得到充分保證，應(yīng)加強(qiáng)在新的歷史條件下，在尊重當(dāng)?shù)厝罕姼鳌⒐喔攘?xí)慣基礎(chǔ)上，開(kāi)展科學(xué)合理的灌溉制度的研究，比如原三壩灌區(qū)冬季大定額儲(chǔ)水灌溉，應(yīng)從生態(tài)修復(fù)角度開(kāi)展農(nóng)業(yè)灌溉，實(shí)現(xiàn)地下水的面源補(bǔ)給。同時(shí)，灌區(qū)所有配水工作應(yīng)按照農(nóng)業(yè)增產(chǎn)與生態(tài)修復(fù)兼顧的思路及水資源調(diào)配原則，由奉行多年的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)先原則轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣?huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益并重原則。

2.4 加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，提高供水服務(wù)能力。

近年來(lái)省政府實(shí)施汾河流域生態(tài)修復(fù)戰(zhàn)略，加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)和落實(shí)“五大發(fā)展理念”已取得顯著成效。汾河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉作為子系統(tǒng)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)是水資源管理的工作基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前食品安全和生態(tài)安全的形勢(shì)，在現(xiàn)有“三情”測(cè)報(bào)的基礎(chǔ)上，建立水質(zhì)監(jiān)測(cè)站開(kāi)展工農(nóng)業(yè)供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)灌溉、工業(yè)引水水質(zhì)管理，提高水污染事件應(yīng)急處理能力。根據(jù)灌溉對(duì)象對(duì)水質(zhì)分級(jí)要求，建設(shè)相應(yīng)水處理設(shè)施，提高供水服務(wù)質(zhì)量。