都江堰灌區(qū)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀及未來發(fā)展建議

孫小銘，張開勇，唐西建，李 哲，張先和，王君勤

(1.四川省都江堰管理局，四川 都江堰，611830；2.四川省都江堰勘測設計院，四川 都江堰，611830；3.四川省水利科學研究院，成都，610072)

引言

世界淡水資源日益緊缺，而人類對糧食的需求也不斷上升，淡水資源已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展和世界糧食供應的安全威脅。要破解耕地面積有限、淡水資源緊缺和世界糧食需求上漲之間的難題，發(fā)展節(jié)水灌溉成為關(guān)鍵。當前世界各國節(jié)水灌溉的主要措施包括渠道防滲、低壓管灌、噴灌、微灌等。歐美等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家在節(jié)水灌溉方面已經(jīng)取得重大進展，節(jié)水灌溉的普及程度較高。在美國，全美近50%的地面灌溉措施采用了管道化灌溉。以色列全國約90%的灌面實現(xiàn)了管道輸水，其灌溉輸水工程處于國際領(lǐng)先水平[1]。21世紀以來，我國節(jié)水灌溉發(fā)展進入前所未有的快車道，產(chǎn)、學、研水平不斷得到提升。截至2015年底，全國農(nóng)田灌溉面積約6586.67萬hm2，高效節(jié)水灌溉面積約3106.67萬hm2，其中低壓管道輸水約893.33萬hm2，噴、微灌900.00萬hm2，其余為渠道防滲灌溉及其他節(jié)水灌溉方式，約893.33萬hm2[2]。低壓管道輸水灌溉技術(shù)相比噴灌、滴灌等一次性投資少，要求的設備比較簡單，管理也較方便，農(nóng)民易掌握[3]，因此已成為我國當前主要節(jié)水灌溉方式之一。

都江堰灌區(qū)是四川省最大、最重要的供水區(qū)，也是全省最富饒的、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最發(fā)達的地區(qū)，在全省經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展中具有舉足輕重的戰(zhàn)略地位。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及工業(yè)化與城鎮(zhèn)化進程的加快，灌區(qū)各地對水資源的需求更加緊迫，水資源短缺已成為都江堰灌區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的嚴重制約因素和短板。相關(guān)研究報告顯示，都江堰灌區(qū)當?shù)厮Y源總量為100.69億m3，計入入境水量(岷江及區(qū)域內(nèi)中小河流)后總水資源量為272.91億m3，當?shù)厮Y源人均僅有406m3，按聯(lián)合國教科文組織制定的水資源豐歉標準應屬于極度缺水區(qū)。灌區(qū)用水結(jié)構(gòu)中，農(nóng)業(yè)灌溉是第一大用水戶。據(jù)實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，灌區(qū)多年(2000-2016年)平均供水量為71.40億m3，農(nóng)業(yè)用水量達到51.28億m3，占總供水量的71.8%。2016年，灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)不到0.5，農(nóng)田畝均用水量599m3，水分生產(chǎn)效率為1kg/m3，遠低于我國北方地區(qū)的先進指標，更低于國際先進指標2kg/m3。一方面，水資源量嚴重不足，供需矛盾日益尖銳；另一方面生產(chǎn)用水存在驚人的用水浪費，尤其是農(nóng)業(yè)灌溉。因此，對都江堰灌區(qū)的節(jié)水灌溉現(xiàn)狀進行分析，深入剖析節(jié)水灌溉中存在的問題，提出未來發(fā)展建議，以期為灌區(qū)的可持續(xù)性發(fā)展和節(jié)水改造提供依據(jù)和參考。

1 都江堰灌區(qū)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀

都江堰灌區(qū)位于四川盆地西部，介于東經(jīng)103°29′～105°24′，北緯29°24°～31°29′之間，地跨岷江、沱江、涪江三個流域，總幅員面積2.86萬km2，其中平原面積約0.67萬km2，占總面積的23.4%；丘陵面積約2.05萬km2，占總面積的71.7%；山區(qū)面積約0.14萬km2，占總面積的4.9%。整個水利工程由渠首樞紐、灌區(qū)各級引水渠道，各類工程建筑物、大中小型水庫和塘堰等構(gòu)成，擔負著四川盆地中西部地區(qū)7市(地)38縣(市、區(qū))68.30多萬hm2的灌溉、成都市50多家重點企業(yè)和城市生活供水，以及防洪、發(fā)電、漂水、水產(chǎn)、養(yǎng)殖、林果、旅游、環(huán)保等綜合服務，是四川省國民經(jīng)濟發(fā)展不可替代的水利基礎(chǔ)設施，其灌區(qū)規(guī)模居全國之冠。

都江堰灌區(qū)已有2270多年的歷史，歷經(jīng)了從小到大、逐步擴大到現(xiàn)在的規(guī)模的過程。目前，已建成干渠及分干渠108條，長3441km；支渠688條，長5522km(其中：萬畝以上支渠272條，長3627km)；斗渠5983條，長13036km；農(nóng)渠26241條，長24336km。斗渠以上建筑物4.89萬處。都江堰灌區(qū)的節(jié)水灌溉措施主要有渠道防滲、管道輸水灌溉、噴灌、微灌等形式。截止2016年，都江堰灌區(qū)有效灌面66.12萬hm2，其中田49.77萬hm2，土16.35萬hm2。建成噴灌、微灌等田間節(jié)水灌溉面積3.95萬hm2，占總灌面的6%；渠道防滲面積32.75萬hm2，占總灌面的50%。灌區(qū)農(nóng)田灌溉仍為傳統(tǒng)的灌溉方式，高效節(jié)水灌溉技術(shù)所占比例偏少，渠道襯砌率低，節(jié)水潛力較大。

2 都江堰灌區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展中存在的問題

2.1 灌區(qū)用水結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)用水管理粗放

都江堰多年平均來水量為150億m3，每年實際引用已達90億m3左右，按照國際標準已屬超量引用，而灌區(qū)經(jīng)濟社會的發(fā)展，需要量在逐漸加大。其中，農(nóng)業(yè)用水占去整個用水的70%。近年灌區(qū)工業(yè)、城市生活用水增速較快，與農(nóng)業(yè)形成了爭水的態(tài)勢。而農(nóng)業(yè)灌溉管理粗放、技術(shù)落后，存在較大的浪費現(xiàn)象。

2.2 計量設施不完善，用水計量困難

都江堰灌區(qū)渠道戰(zhàn)線長、渠系復雜，地下水和回歸水在渠系間互為補充，加上很多重要制口無計量設施，特別是支渠以下的排水量難以計量，灌區(qū)水帳難以精確計算。計量設備不足，灌區(qū)各水管單位管理的430處制口，有363處安裝了計量設施，但僅有45處計量設施具備在線監(jiān)測以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，絕大部分為人工檢測，且多分布于支渠口以上，支渠口以下工程建設與計量設施建設還很薄弱。

2.3 渠道斷面不夠、不規(guī)則、糙率大

灌區(qū)建設初期，缺乏統(tǒng)一長遠的總體規(guī)劃，對灌區(qū)發(fā)展估計不足。灌面發(fā)展很快就超過了原有設計，加之干渠運行多年后，損壞、老化嚴重，實際輸水能力還達不到設計水平，更加劇了供水的矛盾。特別是丘陵區(qū)的部分石渠，采用爆破成型，邊坡凹凸不平、糙率很大，也是渠道過流能力嚴重不足的原因之一。

2.4 渠道防滲措施少、滲漏嚴重

灌區(qū)渠道由于建造年代較早，基本都是有漿砌石圍砌，加之使用多年，渠道損壞情況嚴重，盡管灌區(qū)常年有相應資金進行修繕整治，但由于渠道防滲措施少，渠道漏損情況依然難以遏制。

2.5 渠道冗雜開放，水污染事件頻發(fā)

2010年，都江堰柏木河水體污染事件中，一家企業(yè)采用槽車運輸方式向都江堰市崇義鎮(zhèn)境內(nèi)柏木河偷排重達4t的廢舊塑料、重油混合物，造成成都市多地停水多日；2015年德陽市水污染事件，渠系內(nèi)生活污水和養(yǎng)殖場污廢水排入渠道造成德陽市部分地區(qū)停水。由于灌區(qū)渠道多為明渠，渠系冗雜，很多渠道穿過生活區(qū)或者工業(yè)企業(yè)區(qū)，且渠道多為開放式，監(jiān)管困難，導致渠道水污染事件時有發(fā)生，嚴重危害灌區(qū)用水安全。

3 都江堰灌區(qū)節(jié)水灌溉未來發(fā)展建議

3.1 加強灌區(qū)分析評價

節(jié)水灌溉技術(shù)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的“發(fā)動機”，而灌區(qū)分析評價是節(jié)水灌溉技術(shù)進步的必要環(huán)節(jié)，只有不斷做出深刻的總結(jié)，加強灌區(qū)分析評價技術(shù)，才能不斷地促使節(jié)水灌溉的發(fā)展，進而促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。節(jié)水灌溉技術(shù)的應用是根據(jù)地方工作的需求來完成，做好階段性的優(yōu)化處理，才能在農(nóng)業(yè)建設上不斷獲得更大突破[3]。灌區(qū)分析評價就是對現(xiàn)狀灌排設施和用水結(jié)構(gòu)進行調(diào)查，找出問題，進行分析解決和總結(jié)經(jīng)驗；要根據(jù)當?shù)厮Y源調(diào)價和農(nóng)業(yè)種植種類以及結(jié)構(gòu)分析，設定合適的灌溉節(jié)水目標、管理方案和技術(shù)目標。通過對該項技術(shù)做出合理的掌握，能夠在節(jié)水灌溉技術(shù)體系上，不斷的拓寬，為區(qū)域性的農(nóng)業(yè)發(fā)展，提供更多的保障[4]。

3.2 發(fā)展先進的節(jié)水管理工作模式

都江堰灌區(qū)歷史悠久，是成都、德陽等7個市州38個區(qū)縣的用水保障，極大地支撐了當?shù)厣鐣?jīng)濟的快速發(fā)展，是四川最具有區(qū)位優(yōu)勢和經(jīng)濟潛力的地區(qū)。也正是由于灌區(qū)涉及市州和區(qū)縣多，加之社會經(jīng)濟的快速增長促使農(nóng)業(yè)朝著現(xiàn)代化方向發(fā)展。因此，在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理工作方面，只有采用先進的管理理念，才能滿足農(nóng)業(yè)用水。比如，斗渠及以下的末級渠系積極推行農(nóng)民用水戶協(xié)會，由用水戶協(xié)會自主管理、維護，末級渠系產(chǎn)權(quán)屬用水戶協(xié)會；制定統(tǒng)一的節(jié)水管理制度，結(jié)合現(xiàn)代化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)配水到戶，管理到戶；根據(jù)不同的用水結(jié)構(gòu)，制定合理的調(diào)水配水制度，優(yōu)化灌區(qū)的水資源配置；加快推進灌區(qū)的水權(quán)改革，實現(xiàn)灌區(qū)初始水權(quán)分配，實行水權(quán)確權(quán)登記等。

3.3 加快開展灌區(qū)渠系輸配水優(yōu)化研究

鑒于都江堰灌區(qū)渠系當前存在的問題和未來節(jié)水灌溉發(fā)展的要求和趨勢，及時在灌區(qū)開展渠系輸配水優(yōu)化方案的研究，將是解決灌區(qū)渠道滲漏、斷面過小、不規(guī)則，用水計量困難，水污染管控難等問題的必然要求。通過對灌區(qū)的節(jié)水灌溉現(xiàn)狀進行分析評價，對比當前國內(nèi)外的輸配水優(yōu)化方式，選擇一種適用于都江堰灌區(qū)的節(jié)水灌溉輸配水方式，在灌區(qū)內(nèi)開展示范研究，針對性地提出一套適用于都江堰灌區(qū)的渠系輸配水優(yōu)化方案。例如，渠道改低壓管道灌溉的方式。管道輸水灌溉較明渠輸水灌溉，具有節(jié)水、節(jié)地、省工、省時、省電，灌水及時，地形適應性強等優(yōu)點，低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)在我國井灌區(qū)取得了較大面的推廣應用，而渠灌區(qū)自壓管道輸水灌溉還處于試驗示范階段[5]，因此在都江堰灌區(qū)具有較大的研究價值。

3.4 完善灌區(qū)計量設施的建設和管理維護

灌區(qū)渠系輸配水優(yōu)化需要結(jié)合計量設施的建設和完善。當前，都江堰灌區(qū)在灌區(qū)信息化建設和國家水資源監(jiān)控等項目支撐下已基本完成主要控制斷面的計量設施安裝，但是受制于斷面條件和管理條件等原因，導致設施的運行和維護存在較大困難。因此結(jié)合渠系輸配水優(yōu)化方案，根據(jù)渠道防滲、斷面規(guī)整或者低壓管道輸水等節(jié)水措施后，可大大提高計量設施的計量精度和管理方便程度。

3.5 積極開展田間農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設

灌區(qū)完成渠系輸配水優(yōu)化還需要結(jié)合對末級渠系農(nóng)業(yè)田間節(jié)水灌溉工程建設。一方面是保證節(jié)水技術(shù)能與節(jié)水灌溉設施相匹配的需要。只有保證節(jié)水灌溉技術(shù)有相匹配的設施，才能改變傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，彌補傳統(tǒng)技術(shù)帶來的不足，從而發(fā)揮節(jié)水灌溉工程的最大作用，提高節(jié)水灌溉的效益和水資源的利用率，保證農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境平衡，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)。另一方面是將信息化技術(shù)與農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)相融合的需要。隨著信息化時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)+模式的普及，云計算、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的出現(xiàn)，智能化灌溉管理技術(shù)已日趨成熟，將信息化技術(shù)與節(jié)水灌溉技術(shù)結(jié)合起來，不僅能大大提高管理效率，節(jié)約人力物力，節(jié)約水資源，還為推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展作出了貢獻，實現(xiàn)都江堰灌區(qū)的歷史價值和經(jīng)濟價值。

4 結(jié)論

都江堰渠系工程經(jīng)過20多年的續(xù)建配套及節(jié)水改造，灌溉水利用系數(shù)有了很大的提高，但是整個灌區(qū)依然存在灌溉用水方式粗放、計量設施不完善、渠道防滲措施少等問題，使得灌區(qū)灌溉水利用效率不高，農(nóng)業(yè)用水供需矛盾突出。今后，在繼續(xù)實施灌區(qū)節(jié)水改造的同時，還需要結(jié)合社會發(fā)展，不斷地總結(jié)和分析，探索先進的節(jié)水管理方式，完善灌區(qū)計量設施的建設和管理維護，順應時代進步，加快渠系輸配水的優(yōu)化，積極開展田間農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設，通過工程和非工程措施，實現(xiàn)灌區(qū)節(jié)水灌溉的不斷完善，從而節(jié)約水資源，創(chuàng)造價值，為都江堰灌區(qū)的可持續(xù)性發(fā)展提供重要保障。