配水與灌水的高效運(yùn)行

夏義杰

摘 要： 中國是農(nóng)業(yè)大國，也是水資源嚴(yán)重短缺的國家，目前農(nóng)業(yè)用水量占全社會(huì)總用水量的比重最大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國的農(nóng)業(yè)灌溉水的利用率低于50%，發(fā)達(dá)國家如以色列卻高達(dá)95%。如果能把農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率從目前的50%提高到70%，則僅灌溉用水就可節(jié)水約900億m3。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，在灌溉用水量不增加的情況下，保障21世紀(jì)中國糧食安全的唯一選擇就是大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)、合理使用與保護(hù)水資源有著極其重要的意義。

關(guān)鍵詞： 配水灌水;高效運(yùn)行;研究分析

【中圖分類號(hào)】S274 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.256

由于我國南北方水量分布的差異，以及工業(yè)、生產(chǎn)生活造成的水環(huán)境污染，導(dǎo)致可利用水量十分有限。作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，灌區(qū)是重要的糧食生產(chǎn)基地，提高灌溉配水管理水平，保障糧食安全，提高糧食產(chǎn)量，意義重大。如何在水資源短缺的狀況下，合理高效地利用水資源值得深入研究。

1 高效節(jié)水灌溉工程的價(jià)值

21世紀(jì)，人類面臨著水資源日益緊缺的嚴(yán)峻問題，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。面對(duì)這一情況，我國開始積極推進(jìn)高效節(jié)水灌溉工程，以此來達(dá)到經(jīng)濟(jì)、人口與資源、環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。對(duì)水資源開發(fā)利用與生態(tài)用水之間存在的問題加以有效處理，可以有效促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展。同時(shí)，只有實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，提高用水效率，才能夠滿足社會(huì)大眾對(duì)水和糧食的需求，促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，所以各個(gè)地區(qū)應(yīng)積極響應(yīng)節(jié)約用水的號(hào)召，積極發(fā)展節(jié)水灌溉，以此來節(jié)約大量的水資源，促使生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。此外，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，應(yīng)積極發(fā)展節(jié)水和生態(tài)農(nóng)業(yè)，借助高效節(jié)水灌溉工程來對(duì)水資源進(jìn)行科學(xué)合理的配置，顯著提升灌溉效率，確保農(nóng)作物適時(shí)適量灌溉，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約水資源的目的，為農(nóng)民帶來更多的收入。

2 高效節(jié)水灌溉分析

2.1 提出高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)方案

2.1.1 變頻控制器加壓灌溉方式

這一灌溉方式主要是借助變頻泵房來對(duì)水源處進(jìn)行加壓，然后將水輸送至田間。在這一過程中，可以避免從高位水池輸水，具有比較可靠的泵房揚(yáng)程灌溉基點(diǎn)，泵房揚(yáng)程符合相關(guān)規(guī)范，可減少灌溉能耗;選擇變頻方式，可進(jìn)一步優(yōu)化泵房運(yùn)行模式，確保供水的科學(xué)性，在極大程度上降低過剩揚(yáng)程，大大提升節(jié)水效果。

2.1.2 高位水池調(diào)節(jié)方式

這一灌溉方式主要是借助水泵房來將水源抽引至基地高地高位水池中，再借助配水管網(wǎng)自流灌溉來對(duì)基地進(jìn)行控制。該灌溉方式包括兩個(gè)部分，即輸水和配水。在具體灌溉過程中，農(nóng)民的取水和用水時(shí)間并不明確，所以灌溉需水量往往存在低谷和高峰時(shí)段;而調(diào)節(jié)池借助循環(huán)流動(dòng)，可有效確保水質(zhì)和需水量，從而為農(nóng)民用水提供更多便利。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目中，人們大多選擇高位水池調(diào)節(jié)的供水方式。

2.2 明確高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)方案

對(duì)于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目的高效節(jié)水灌溉工程而言，所用的灌溉方式有管灌、噴灌、微灌，這3種灌溉方式存在一定的差異，各有各的優(yōu)點(diǎn)。因此，在該工程的方案設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量采用高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田節(jié)水技術(shù)，不僅采用最經(jīng)濟(jì)的類型，還要采用農(nóng)民容易接受且具備豐富管理經(jīng)驗(yàn)的類型。因此，對(duì)這3種灌溉方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。1）低壓管道灌溉方式的優(yōu)點(diǎn)在于具有良好的節(jié)水節(jié)能效果、投資成本低、經(jīng)濟(jì)效益比較高;缺點(diǎn)在于缺乏良好的地形適應(yīng)性，在坡度較大的區(qū)域內(nèi)極易發(fā)生大面積水土流失情況。2）噴灌方式的優(yōu)點(diǎn)在于具有良好的節(jié)水效果、灌溉比較均勻，可在極大程度上節(jié)省勞動(dòng)力和土地，具有良好的土質(zhì)、地形適應(yīng)性;缺點(diǎn)在于所需投入資金數(shù)額較大，要求各項(xiàng)設(shè)備具備較高的耐壓性。3）微灌方式的優(yōu)點(diǎn)在于具有顯著的節(jié)水節(jié)能效果和較強(qiáng)的土壤、地形適應(yīng)性;缺點(diǎn)在于灌水器極易發(fā)生堵塞情況，若未得到有效維護(hù)，勢必會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)損壞。

通過分析這3種灌溉方式的優(yōu)缺點(diǎn)，可以了解到，相較于噴灌，微灌可以減少資金投入。微灌滴灌管出水口要求水頭有5～10m、微噴管要求水頭有10～15m，而噴灌中壓噴頭要求水頭有20～50m，因此相較于噴灌，微灌具有更優(yōu)的節(jié)能效果和灌溉效果。

3 灌區(qū)配水規(guī)制

1）土壤環(huán)境容量限制規(guī)制。土壤環(huán)境容量限制規(guī)制是灌區(qū)配水管理的基本規(guī)制，是任何時(shí)空條件下均需要考慮的規(guī)制。此規(guī)制通過結(jié)合土壤環(huán)境容量的限制，對(duì)配水過程中的灌溉水質(zhì)提出明確的要求，并考慮配水過程中水體中的有機(jī)、無機(jī)、重金屬等污染在土壤中的滯后富集，以達(dá)到保護(hù)水土環(huán)境的目的。

2）糧食安全規(guī)制。糧食安全規(guī)制對(duì)保證灌區(qū)糧食安全基本產(chǎn)量的最少配水水量提出基本要求，也是灌溉配水過程需要考慮的基本規(guī)制。當(dāng)天然來水較少時(shí)，需要保證這一基本用水需求;在極端干旱狀態(tài)下，如果這一基本需求被破壞，需要考慮采用應(yīng)急規(guī)制應(yīng)對(duì)，即通過多水源灌溉或者壓縮其他行業(yè)用水滿足。

3）水源類型優(yōu)先規(guī)制。水源類型優(yōu)先規(guī)制是在考慮基本規(guī)制的基礎(chǔ)上需要進(jìn)一步考慮的競爭性規(guī)制，通過進(jìn)行競爭性用水管理，達(dá)到保護(hù)某一類水源的目的，如京津冀地區(qū)地下水超采嚴(yán)重，需要尋找多種其他替代性水源組合灌溉壓采地下水。多水源有地表水、地下水、外調(diào)水、非常規(guī)水四大類，其中非常規(guī)水又分為雨水調(diào)蓄資源、污水處理廠污水、微咸水及海水淡化水資源。水源類型優(yōu)先規(guī)制通過設(shè)定非常規(guī)水資源的配置優(yōu)先級(jí)，達(dá)到節(jié)約用水的目的。

4）水源地距離最近優(yōu)先規(guī)制。水源地距離最近優(yōu)先規(guī)制也是考慮基本規(guī)制的前提下需要考慮的競爭性規(guī)制。由于短距離輸水能夠明顯降低灌區(qū)配水過程中的水量損失，所以在條件允許的前提下應(yīng)該盡量考慮短距離輸配水。在基本規(guī)制的前提下，采用此規(guī)制進(jìn)行配水管理，能夠達(dá)到節(jié)約用水的目的。

5）作物類型優(yōu)先灌溉規(guī)制。作物類型優(yōu)先灌溉規(guī)制是在基本規(guī)制的基礎(chǔ)上考慮糧食安全和經(jīng)濟(jì)效益最大化的競爭性規(guī)制。此規(guī)制在供水不能滿足全部種植作物的需水要求時(shí)，可以在滿足其他作物基本需水的前提下，進(jìn)行競爭性配水灌溉，即基于不同的目標(biāo)（節(jié)水最大、經(jīng)濟(jì)效益最大、種植成本最低等）選擇優(yōu)先給目標(biāo)作物灌溉，用相同的水資源量產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。

結(jié)語：為向農(nóng)民用水提供更多便利，提高其經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到節(jié)水節(jié)能的目的，相關(guān)部門必須積極開展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目，并將高效節(jié)水灌溉工程引入到這一項(xiàng)目中，通過制定科學(xué)合理的高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)方案，從而顯著提高灌溉效果和節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

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