秦安縣農(nóng)田水利節(jié)水灌溉現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策

趙奮東

（秦安縣東坪電灌工程管理所，甘肅 秦安 741600）

0 引言

農(nóng)業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)體系當(dāng)中占有重要地位，其中灌溉技術(shù)是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，甚至?xí)苯記Q定農(nóng)作物整體產(chǎn)量。應(yīng)用農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)時(shí)，不能完全按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，需要結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展水平以及水資源儲(chǔ)備情況來(lái)靈活調(diào)整，如此才能夠滿足農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本要求，并避免水資源嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。為此，基層水利部門工作人員需要在深入了解地方水資源特征與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，合理建設(shè)農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程，從而帶動(dòng)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的有效發(fā)展。

1 秦安縣水資源分布及農(nóng)業(yè)需水量情況

秦安縣是甘肅省18個(gè)干旱縣之一。該地區(qū)年均降雨量較少，不足500 mm，且由于日照強(qiáng)烈導(dǎo)致該地區(qū)地表蒸發(fā)量在1 000 mm以上，并且當(dāng)?shù)厮Y源儲(chǔ)備嚴(yán)重不足，為典型的雨養(yǎng)區(qū)。

秦安縣水資源主要包括自然降水、地表水與地下水3部分，其中自然降水是秦安縣水資源的主要來(lái)源之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，秦安縣全年降水總量約為7.5×10m，為當(dāng)?shù)貜搅髁刻峁┝?0%以上的補(bǔ)給。然而受地形影響，該地區(qū)降水分布嚴(yán)重不均，其中西北部與中部地區(qū)的降水差距超過(guò)100 mm。此外，該縣地表水主要為清水河、南小河、顯親河、西小河等徑流體系，總水量雖然多達(dá)3.4×10m，然而其中80%左右為入境水，自產(chǎn)水總量大約0.7×10m，且受季節(jié)性河流影響嚴(yán)重。該縣地下水年補(bǔ)給總量約為0.4×10m，主要來(lái)源為河流、渠系、自然降水滲入。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，秦安縣每年農(nóng)業(yè)灌溉需水量大約為1.97×10m，此外生活用水、工業(yè)生產(chǎn)、畜牧養(yǎng)殖等方面用水量約為0.35×10m。而當(dāng)?shù)貙?duì)自然降水利用率僅為2‰左右，大約可集水0.15×10m。此外，在滿足當(dāng)?shù)睾恿魃鷳B(tài)正常需求后，地表水可供給1.88×10m的水量，地下水可供給0.29×10m的開采量。

2 秦安縣地區(qū)水資源利用存在問(wèn)題

2.1 水資源補(bǔ)給嚴(yán)重不足

秦安縣地區(qū)山多川少，境內(nèi)溝谷、河流分布均勻，但是水資源開發(fā)難度極高。該縣主要水系為葫蘆河水系，縱貫該縣南北，流域面積約為1 494 km，在河道支流方面雖然南有南小河、清水河匯入，西有西小河、顯親河匯入，然而其東西兩側(cè)地勢(shì)落差較高，導(dǎo)致水資源分布存在嚴(yán)重不勻現(xiàn)象，且地下水開采難度極大。因此，當(dāng)?shù)貙?shí)際可用灌溉水資源僅有0.38×10m，每667 m土地不足555 m用水量。

2.2 農(nóng)田水利設(shè)施陳舊

秦安縣農(nóng)田水利工程大多建于20世紀(jì)80年代，經(jīng)長(zhǎng)期使用缺乏維護(hù)，現(xiàn)已大多破損不堪，輸水效率低下，并且對(duì)有限的河水資源存在嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象。實(shí)地資料顯示，秦安縣當(dāng)前農(nóng)田灌溉效率僅為現(xiàn)有渠系工程設(shè)計(jì)能力的49%左右，不但農(nóng)業(yè)用水灌溉效率不高，還面臨著與其他產(chǎn)業(yè)爭(zhēng)水的現(xiàn)象。當(dāng)?shù)毓嬃蠘I(yè)、香醋、粉條加工等主要加工產(chǎn)業(yè)，雖然經(jīng)濟(jì)效益明顯，但同時(shí)對(duì)水資源的需求也極為巨大。

除此之外，當(dāng)?shù)毓喔燃夹g(shù)較為落后，農(nóng)田水利設(shè)施科技含量極低，能夠起到的節(jié)水效果微乎其微。這一問(wèn)題導(dǎo)致當(dāng)?shù)孛抗曓r(nóng)田灌溉用水超過(guò)了8 250 m，同時(shí)水渠滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重，一旦進(jìn)入6—9月高溫時(shí)節(jié)，更是導(dǎo)致水資源大量蒸發(fā)，水資源利用效率極不理想。

2.3 水資源管理體制不完善

受水資源不足等相關(guān)因素的困擾，當(dāng)?shù)亟陙?lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心開始逐漸偏移到其他產(chǎn)業(yè)。如此一來(lái)，導(dǎo)致水資源管理中出現(xiàn)了多個(gè)部門各自為政的現(xiàn)象，在涉水業(yè)務(wù)上難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌分配和信息共享，導(dǎo)致該縣水資源管理能力嚴(yán)重不足，從而也間接導(dǎo)致了無(wú)法完全發(fā)揮水利工程設(shè)計(jì)供水能力。

3 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術(shù)

3.1 滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)是目前應(yīng)用較為成熟的一類灌溉節(jié)水技術(shù)，我國(guó)多個(gè)干旱地區(qū)都通過(guò)應(yīng)用滴灌技術(shù)有效緩解了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量大與水資源匱乏的矛盾，并整體提高了農(nóng)田灌溉的工作效率，確保能夠?qū)λY源的利用合理化。應(yīng)用滴灌技術(shù)時(shí)，可以通過(guò)擴(kuò)疏水管與水過(guò)濾系統(tǒng)，增強(qiáng)對(duì)水量使用的可控性，避免傳統(tǒng)漫灌的粗放式管理，減少水資源浪費(fèi)。但是，為了保證滴灌技術(shù)應(yīng)用的高效性，需做好相應(yīng)的配套設(shè)施建設(shè)工作。其整個(gè)輸配水管網(wǎng)由干管、支管、毛管構(gòu)成，為了滿足灌水壓力可調(diào)控需求，還需要配置閥門、流量調(diào)節(jié)器、壓力表等調(diào)節(jié)設(shè)備。建設(shè)過(guò)程中將主要干管、支管埋設(shè)于地下40～60 cm處，毛管布置于農(nóng)田地表，以便于及時(shí)對(duì)灌水間距及區(qū)域進(jìn)行調(diào)節(jié)。

滴灌技術(shù)具有灌溉水利用率高、節(jié)約水資源等優(yōu)勢(shì)，其節(jié)水效率超過(guò)95%，但在應(yīng)用過(guò)程中易出現(xiàn)滴頭產(chǎn)生結(jié)垢和堵塞等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)灌溉系統(tǒng)報(bào)廢。因此，若滴灌作業(yè)的水源來(lái)自塘堰、河流、溝渠、湖泊、井泉等，那么在使用過(guò)程中必須配備強(qiáng)大的過(guò)濾系統(tǒng)，保證水質(zhì)干凈，以延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。此外，現(xiàn)階段的滴灌系統(tǒng)普遍采用低壓運(yùn)行技術(shù)，泵站平均壓力為50～150 kPa，不僅能耗較低，同時(shí)可精準(zhǔn)控制各個(gè)噴頭的出水量，灌溉均勻度為80%～90%。灌溉過(guò)程中配合肥料一同施用，可進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)水、肥資源的利用，提高作物產(chǎn)量。

3.2 噴灌技術(shù)

噴灌系統(tǒng)采用壓力供水的方式，將水通過(guò)噴頭細(xì)化灑出從而起到均勻灌溉的效果。噴灌對(duì)于土地的平整度要求不高，且安裝過(guò)程中無(wú)須專門挖畦處理，操作上具有一定的便利性。此外，實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示，噴灌作業(yè)每公頃土地平均用水量為20 m，相較于漫灌用水量減少了30%～50%。

噴灌作業(yè)系統(tǒng)可分為中心支軸式、管道式、輕型小型機(jī)組式、平移式等不同類型?，F(xiàn)階段，我國(guó)在噴灌技術(shù)的使用上提倡采取地下埋管式作業(yè)，管道的間距以2 m左右為宜，埋深0.5 m。同時(shí)，在地表裝載可移動(dòng)式噴頭，通過(guò)智能控制來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化灌溉。這一安裝模式雖然成本較大，但使用壽命更長(zhǎng)，綜合長(zhǎng)期節(jié)水效果來(lái)看，性價(jià)比要明顯高于普通灌溉設(shè)施。

3.3 渠道防滲技術(shù)

渠道防滲技術(shù)的使用可以配合微灌技術(shù)共同使用，不僅能夠減少水資源輸送過(guò)程中產(chǎn)生的蒸發(fā)、流失等浪費(fèi)現(xiàn)象，而且可以對(duì)灌溉期間產(chǎn)生的多余水資源進(jìn)行循環(huán)利用，提高灌溉效率。目前，我國(guó)渠道防滲技術(shù)種類極為豐富，且各自具有不同優(yōu)勢(shì)，具體有以下幾種類型。

3.3.1 土料防滲。土料防滲的施工材料極為豐富，可以選擇四合土、素土、三合土、灰土和黏砂混合土等多種材料。在實(shí)際施工過(guò)程中，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況不同，合理選擇材料對(duì)渠床表面進(jìn)行夯實(shí)處理，從而起到良好的防滲效果。其優(yōu)勢(shì)在于取材便捷、成本低廉，適于基層推廣。但其劣勢(shì)也極為明顯，即耐久抗寒性能較差，若將其作用于秦安縣，最好應(yīng)用于流速較低的小型渠道。此外，甘肅省年平均氣溫為0～14 ℃，冬季氣候較為寒冷，為延長(zhǎng)防滲設(shè)施的使用壽命，應(yīng)在其表面施加30～50 cm厚的土保護(hù)層，同時(shí)按1∶（10~15）比例涂刷一層硫酸亞鐵保護(hù)層，并每間隔3～5 m設(shè)置一道伸縮縫，防止構(gòu)造物因溫差變化而發(fā)生破裂。

3.3.2 水泥土防滲。水泥土防滲施工同樣較為便捷，適用于生產(chǎn)水平較低的基層地區(qū)廣泛使用。但其存在問(wèn)題與土料防滲技術(shù)相同，需要對(duì)其抗寒性能進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。因此，將其應(yīng)用于秦安縣時(shí)，可以考慮使用性價(jià)比較高的干硬性水泥作為主要施工材料。施工過(guò)程中，配合水泥一同使用的土料需先經(jīng)過(guò)干燥粉碎處理，保證其粒徑不超過(guò)5 mm。隨后在與水泥混合的過(guò)程中，需要先經(jīng)過(guò)干拌均勻后再進(jìn)行濕拌，同時(shí)攤鋪平整、澆搗密實(shí)。攤鋪水泥土之前，需要先對(duì)渠床進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，靜待30 min后，分別從兩側(cè)渠坡向渠床進(jìn)行鋪筑，攤鋪平整后在其表面鋪上2 mm厚的水泥，并進(jìn)行揉壓磨光處理。整個(gè)施工過(guò)程應(yīng)盡量避免發(fā)生間斷，同時(shí)保證在90 min內(nèi)完成施工。

3.3.3 砌石施工防滲。砌石施工分為干砌與濕砌兩種形式。前者以鵝卵石為主要施工材料，通過(guò)均勻鋪設(shè)于渠道表面，起到防止水土流失的效果，并且隨著泥沙逐漸填充石縫空隙，可以進(jìn)一步起到防水效果；后者則是以片石作為主要施工材料，通過(guò)混凝土填縫固定，從而起到防水效果。在施工過(guò)程中，可以根據(jù)溝渠流水大小來(lái)選擇何種砌石施工形式。其中干砌一般用于護(hù)坡、護(hù)堤工程。

3.3.4 膜料防滲。膜料防滲成本較低，同時(shí)操作要求也比較簡(jiǎn)單。僅需要將HDPE土工膜等施工材料均勻攤鋪在水渠表面，再進(jìn)行覆土填壓即可完成施工，但其缺陷在于材料本身堅(jiān)固性不夠理想，因此，穩(wěn)定性較差，一旦遭遇洪澇災(zāi)害或車輛碾壓，即容易出現(xiàn)大面積損壞。

3.4 雨水蓄積改造技術(shù)

雨水蓄積技術(shù)在我國(guó)農(nóng)田改造中的應(yīng)用由來(lái)已久，如今隨著技術(shù)水平的不斷提高，其作用范圍也越來(lái)越廣泛，具體表現(xiàn)為兩個(gè)方面。一是能夠截?cái)噢r(nóng)田土地滲漏，減少田間水分消耗；二是對(duì)田間水分進(jìn)行匯流，其中不僅包括自然降水部分，同時(shí)還有土地灌溉過(guò)程中的多余水分。因此，應(yīng)用雨水蓄積改造技術(shù)不僅能夠有效解決秦安縣對(duì)雨水資源利用率低下的問(wèn)題，還能夠提高對(duì)水的利用效率，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

雨水積蓄系統(tǒng)可以分為集雨面、蓄水池、沉沙池及灌溉排水系統(tǒng)4個(gè)部分。其中，集雨面主要設(shè)置在農(nóng)田種植區(qū)內(nèi)，通過(guò)在土層設(shè)置截滲膜層，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的截留收集，并同步安裝水位控制器，內(nèi)設(shè)連接水管的水泵裝置，工作過(guò)程中可以通過(guò)電磁閥開關(guān)來(lái)感應(yīng)種植區(qū)域的水位高度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的收集或灌溉。

4 秦安縣農(nóng)田水利節(jié)水灌溉發(fā)展對(duì)策

實(shí)現(xiàn)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉的發(fā)展目標(biāo)，不能只依靠新型水利技術(shù)的單方面應(yīng)用，還需要配合全新治水理念與管理體制來(lái)同步協(xié)調(diào)，如此才能夠發(fā)揮出農(nóng)田水利節(jié)水技術(shù)的完整效果。為此，筆者結(jié)合秦安縣實(shí)際情況，對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田水利節(jié)水灌溉發(fā)展對(duì)策進(jìn)行了如下思考。

4.1 “節(jié)、引、集”多管齊下，打造適宜節(jié)水體系

4.1.1 “節(jié)水”為主。節(jié)水目標(biāo)的達(dá)成需要通過(guò)積極推廣新型農(nóng)田灌溉技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，秦安縣的農(nóng)田灌溉依舊采用傳統(tǒng)的粗放式管理模式，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全縣平均灌溉用水達(dá)每公頃8 250 m，而在對(duì)該縣興國(guó)鎮(zhèn)廟咀村106.67 hm的耕田實(shí)施土地滴灌試點(diǎn)工程后，統(tǒng)計(jì)總用水量約為20萬(wàn)m，同等面積土地下的灌溉用水僅為1 875 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)灌溉模式下的水資源消耗水平。因此，在秦安縣推廣以微灌技術(shù)為代表的農(nóng)田節(jié)水措施后，預(yù)計(jì)在現(xiàn)有水資源儲(chǔ)備總量不變的情況下，可以多滿足1.59萬(wàn)hm的土地灌溉需求，可在一定程度上緩解秦安縣的農(nóng)業(yè)發(fā)展壓力。

4.1.2 “引水”為輔。引水工作需要當(dāng)?shù)厮块T主動(dòng)破除原有的“多頭管水”局勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域水利資源的統(tǒng)籌管理，根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀毁Y源的分布特征來(lái)科學(xué)規(guī)劃引水路線，同時(shí)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求開展水資源分配工作，以實(shí)現(xiàn)充分利用水資源，并解決多產(chǎn)業(yè)之間的用水矛盾。通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)刈匀毁Y源調(diào)查發(fā)現(xiàn)，秦安縣主要為山區(qū)，而該縣川道地區(qū)普遍為富水區(qū)域，如通過(guò)提水工程將該縣川道地區(qū)的剩余水資源轉(zhuǎn)移到半山與高山地區(qū)，則每提高50 m高度可以有效擴(kuò)大其現(xiàn)有灌溉面積1倍以上，能夠從根本上解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展滯緩的問(wèn)題。因此，開展引水工程不僅能夠起到促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的作用，也可以同步減少溝谷泥流與山地滑坡現(xiàn)象。

4.1.3 “集水”治根。解決秦安縣水資源匱乏問(wèn)題的關(guān)鍵在于提高當(dāng)?shù)氐淖匀唤邓Y源利用率，并實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的循環(huán)利用。特別是當(dāng)?shù)厝h徑流總量約有70%由降水補(bǔ)給的情況下，增強(qiáng)對(duì)自然降雨的回收采集，不但能夠極大緩解用水壓力，同時(shí)可以徹底解決部分高山地區(qū)難以修建引水設(shè)施的問(wèn)題。但就目前發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，秦安縣的集雨工程設(shè)施依舊較為匱乏，并且普遍規(guī)模較小，難以滿足山區(qū)大規(guī)模農(nóng)田灌溉需求。因此，接下來(lái)的工作發(fā)展目標(biāo)需要集中在山區(qū)“堤壩”工程的修建方面，通過(guò)全面推廣集雨技術(shù)，從而幫助秦安縣擺脫“水窖”限制，實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)田灌溉的自給自足。

4.2 完善水資源管理體制

由政府部門牽頭成立專項(xiàng)水資源管理小組，采用績(jī)效考核的形式，對(duì)秦安縣水資源管理、分配、保護(hù)及使用工作進(jìn)行監(jiān)察，從而提高水資源利用率。其主要工作需要圍繞水資源管理調(diào)度的各項(xiàng)核心任務(wù)來(lái)展開，包括實(shí)施方案、決策部署、工作計(jì)劃、審定工作和考核結(jié)果等，以此設(shè)立明確的“紅線預(yù)警標(biāo)志”，針對(duì)該縣水利建設(shè)謀劃進(jìn)行監(jiān)督考核，并協(xié)同促進(jìn)秦安縣水利改革目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，秦安縣對(duì)當(dāng)?shù)亍?2鎮(zhèn)4村”啟動(dòng)了農(nóng)田節(jié)水灌溉管理項(xiàng)目，除了置換部分葫蘆河流域地下水資源以外，同步修建泵站池1座、大口井5眼、高位調(diào)蓄水池7座、井泵房2座，以及220 kW的總泵站一座。此外，秦安縣圍繞地區(qū)水資源使用情況設(shè)置了自動(dòng)化調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)年節(jié)水量28.99萬(wàn)m，同步增加灌溉面積380 hm。

4.3 加強(qiáng)農(nóng)田水利設(shè)施信息化建設(shè)

秦安縣相關(guān)部門對(duì)老舊故障的農(nóng)田水利設(shè)施進(jìn)行更換維修，在此基礎(chǔ)上配合“3S”系統(tǒng)加強(qiáng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田水利設(shè)施信息化建設(shè)，借助地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）與全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）技術(shù)，將秦安縣的河流分布、水利設(shè)施、灌溉溝渠等重要節(jié)點(diǎn)與空間地理坐標(biāo)聯(lián)系起來(lái)，并通過(guò)遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）對(duì)不同流域的徑流量、水位、水質(zhì)等進(jìn)行監(jiān)控，從而獲得當(dāng)?shù)氐膹搅髁?、水位等相關(guān)信息，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)水利設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使其自動(dòng)引流灌溉農(nóng)田。同時(shí)，對(duì)各項(xiàng)水利設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)展開遠(yuǎn)程監(jiān)控，一旦監(jiān)測(cè)其系統(tǒng)出現(xiàn)故障即刻安排人手搶修，避免造成灌溉系統(tǒng)失靈而引發(fā)生產(chǎn)損失。

5 結(jié)語(yǔ)

筆者對(duì)秦安縣的水資源及其利用情況進(jìn)行了分析，并討論了其農(nóng)田水利灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，筆者對(duì)灌溉技術(shù)、水渠防滲、集水控制等農(nóng)田水利節(jié)水技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況提出了秦安縣農(nóng)田節(jié)水灌溉發(fā)展對(duì)策進(jìn)，以期推進(jìn)秦安縣農(nóng)田水利灌溉設(shè)施建設(shè)進(jìn)程。