淺析灌溉用水需求與節(jié)水灌溉發(fā)展思路

張生海

（甘肅省榆中縣三角城電灌工程水利管理處，甘肅 榆中 730100）

根據(jù)調(diào)查可知，我國人均水資源占有量為2 250 m3，僅為世界人均水資源占有量1/4，被聯(lián)合國列為13個貧水國之一。我國水資源總量少，水土資源組合也不均衡，水資源南北分布也不均勻。水資源是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在水資源短缺不足的情況下，農(nóng)業(yè)發(fā)展也會受到嚴重制約[1]。鑒于此，必須做好灌溉用水量需求預(yù)測與分配，并結(jié)合相應(yīng)的節(jié)水灌溉措施將水資源利用率有效提升。本文結(jié)合實際，對灌溉用水需求以及節(jié)水灌溉相關(guān)問題進行具體分析。

1 灌溉用水需求影響因素

灌溉用水需求受諸多因素影響，例如水利工程運行狀態(tài)、節(jié)水灌溉技術(shù)以及國家政策、自然氣候等因素都會引起灌溉用水需求發(fā)生變化。

1.1 灌溉工程

灌溉用水需求受到灌溉工程影響。灌溉工程若是運行狀態(tài)良好，用水量穩(wěn)定，灌溉效率比較高；反之，若是灌溉工程運行狀態(tài)不佳，甚至缺乏水源工程，地下開采工程和攔蓄工程等并未得到良好建設(shè)和維護管理，灌溉用水量會受到影響，用水量不穩(wěn)定，灌溉效率下降。此外，如果灌溉工程中水渠和水管發(fā)生滲漏現(xiàn)象，其在使用時會導(dǎo)致田間灌溉水量大幅度減少，造成水資源嚴重浪費[2]。

1.2 灌溉方式

灌溉方式也會影響水資源利用率，進而影響到灌溉定額。一般來說，當(dāng)灌溉技術(shù)比較先進時，水資源會得到更有效的利用，水資源利用率會大大提升。但目前一些灌區(qū)還采用畦灌、溝灌、格田灌溉和大水漫灌等傳統(tǒng)灌溉方式，導(dǎo)致水資源的利用率不高，使灌溉定額受到影響。

1.3 灌溉制度

灌溉制度就是基于作物需水量以及蓄水規(guī)律，利用有效降水對水量進行分階段平衡計算，同時在大田中試驗確認作物播種前和成長期灌水次數(shù)、時間、定額和灌溉定額等內(nèi)容。該制度的確立對灌溉用水需求有著直接影響。在開展灌溉工作時，如果能結(jié)合具體的作物品種、當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?、自然條件等合理制定每階段的灌溉計劃，就能將有效的水資源進行最大化的利用[3]。

1.4 其他因素

除以上幾種影響因素外，一些田間生物、農(nóng)藝等也會對灌溉用水需求產(chǎn)生影響。如當(dāng)前普遍采用的地膜覆蓋技術(shù)就很好地降低了水蒸發(fā)速度，使作物根部保持濕潤，有效降低了作物總的需水量。另外，在田間使用的保水劑、抑蒸抗旱劑、復(fù)合包衣劑等也會對作物總的需水量起到調(diào)節(jié)調(diào)劑作用，進一步讓灌溉用水需求得到改變。

2 灌溉用水需求預(yù)測

2.1 合理制定用水目標

要想制定出最為合理的灌溉用水量，就必須結(jié)合灌區(qū)實際情況，明確灌溉用水目標。在制定灌溉用水目標時，首先對當(dāng)?shù)貧夂驐l件、自然降水情況以及農(nóng)作物種類、作物種植結(jié)構(gòu)等進行調(diào)查分析，并對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展情況展開研究，在做好這些的基礎(chǔ)上制定科學(xué)合理的用水目標，為水資源的優(yōu)化配置與合理利用打好基礎(chǔ)。具體如在當(dāng)?shù)厮Y源匱乏、自然降水稀少的情況下，應(yīng)首先考慮用非充分灌溉等節(jié)水措施來實現(xiàn)高效節(jié)水灌溉[4]。

2.2 分析蓄水增長的局限性

農(nóng)業(yè)灌溉用水需求預(yù)測工作需根據(jù)國家宏觀調(diào)控目標、政策要求等進行開展，并且在預(yù)測農(nóng)業(yè)灌溉用水需求時還需要對科學(xué)技術(shù)帶來的影響進行考慮，以此保證最終預(yù)測結(jié)果的準確性與科學(xué)性。在預(yù)測及確定農(nóng)業(yè)灌溉用水需求時，應(yīng)正確認識農(nóng)作物產(chǎn)量與水資源關(guān)系，二者并不是簡單的正相關(guān)或負相關(guān)的直線關(guān)系，也不是用水越多糧食產(chǎn)量越多的關(guān)系，期間還受多種因素影響。如有相關(guān)研究表明，隨著農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整以及先進灌溉技術(shù)使用，農(nóng)業(yè)用水可能會出現(xiàn)負增長現(xiàn)象。在確定灌溉用水需求時要充分考慮這些情況。

2.3 調(diào)查作物種植結(jié)構(gòu)與環(huán)境承受能力

農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整會引起綜合灌溉定額的變化。在預(yù)測灌溉用水需求時，要對當(dāng)?shù)刈魑锓N植結(jié)構(gòu)做詳細考察。另外，在預(yù)測灌區(qū)灌溉用水需求時，還需要仔細考慮對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件、水資源約束條件等影響因素，以保障生態(tài)環(huán)境安全，并科學(xué)確定灌溉定額[5]。

3 灌溉用水需求計算

灌溉用水定額是衡量灌溉用水性能的準則，是農(nóng)業(yè)用水管理微觀指標。當(dāng)前不同灌溉方式水資源利用率不同，全國土渠輸水灌溉方式居多，無法全部改造成管道輸水、噴灌、微灌等節(jié)水灌溉模式，但是可以在水資源緊缺區(qū)域因地制宜的發(fā)展節(jié)水灌溉工程，因此在制定灌溉用水定額是可以根據(jù)當(dāng)前灌溉方式制定用水定額。

3.1 計算灌溉用水量

根據(jù)用水流量設(shè)計抽水站、引水閘等設(shè)備，采用直接法計算灌溉用水量，這種方法一般應(yīng)用在小型灌區(qū)，可以直接使用各種農(nóng)作物灌溉制度進行計算，時段為旬，假設(shè)種植K 種作物，在某一時段所需灌溉用水量計算為灌溉水利用系數(shù)為全年用水量為采用間接法計算灌溉用水量時，根據(jù)綜合灌水定額進行計算，也就是某一時段內(nèi)作物的灌水定額面積加權(quán)平均數(shù)，公式為基于此得到某一時段灌溉用水量為這種方法在大中型灌區(qū)比較適合應(yīng)用。

3.2 計算灌溉用水流量

采用直接法計算灌溉用水流量受到時段天數(shù)、灌水時數(shù)因素影響，計算公式為采用間接法計算用水流量需要根據(jù)灌水模型實現(xiàn)，先要引入模數(shù)，灌區(qū)范圍內(nèi)的灌水凈流量計算為：qij=也就是說，時間越短灌溉對作物越有利，但是流量比較大，所需工程也就比較大。為避免影響農(nóng)作物生長，盡可能避免梗概需水臨界期灌溉時間，并向前調(diào)整灌水時間，確保最小模數(shù)需要不低于最大灌水模數(shù)40%。

3.3 計算土壤水分運動

節(jié)水灌溉工程主要是為了調(diào)整管控土壤水分，因此，需要了解土壤水分性質(zhì)，其中，土壤容量為r=Ws/VA（t/m3，g/cm3），干土重下土壤含水率為=Ww/Ws*100%，土體下土壤含水率為=Vw/V*100%。

4 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉措施

4.1 工程性措施

要提高水資源利用率，必須在農(nóng)業(yè)灌區(qū)修建并使用節(jié)水灌溉工程，利用節(jié)水灌溉工程有效改善水資源浪費情況。具體來說，相關(guān)部門可在灌區(qū)修建灌溉渠道，并運用渠道防滲技術(shù)有效解決水資源滲漏、浪費等問題，讓水資源得到充分合理利用。

除應(yīng)用渠道防滲技術(shù)外，也可在灌區(qū)引進低壓管道輸水灌溉技術(shù)，也就是用塑料管或混凝土管等管道輸水代替土渠，直接輸水到田間對農(nóng)田實施灌溉，通過這種方式減少輸水過程中的滲漏、蒸發(fā)損失，有效提高水源利用率，同時也加快輸水速度、灌溉速度，縮短輪灌周期。

4.2 技術(shù)性措施

為提高灌溉水源利用率，需要在灌區(qū)使用節(jié)水灌溉技術(shù)，通過水泵和管道系統(tǒng)實現(xiàn)給水灌溉，可以降低灌溉水量，提高水資源利用率。

4.2.1 噴灌 噴灌技術(shù)主要使用給水泵，利用其壓力將水噴灑在空中進行灌溉，這種高壓噴射灌溉比較均勻，可以滿足作物的水分需求。該技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉中應(yīng)用廣泛，機械化水平高，可以起到節(jié)約水資源、保持水土以及田地增產(chǎn)等作用。

4.2.2 微灌 農(nóng)業(yè)灌區(qū)應(yīng)用微灌技術(shù)主要使用專門水源或是自然水系經(jīng)過加壓設(shè)備，由低壓管道末端孔口或是灌水器將水流轉(zhuǎn)換成細小水滴之后直接輸入到作物根系周圍，可以讓植物根系高效迅速獲得水分，不僅可以滿足作物水分需求，也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)水灌溉目的。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中微灌系統(tǒng)主要包括灌水器、輸配水管道、首部控制樞紐工程以及水源工程等結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用可以獲得良好的節(jié)水預(yù)期效果，相對于噴灌而言更具節(jié)水性能。

4.2.3 滴灌 該技術(shù)主要是在地膜下設(shè)置滴灌帶，之后將水直接經(jīng)過滴灌帶運輸至作物根系部位，同時在地膜覆蓋的影響下可以進一步降低水分蒸發(fā)量和蒸發(fā)速度，進而提高水資源利用率。

4.2.4 涌灌 涌灌也就是波涌灌溉或是間歇灌溉，將灌溉水根據(jù)一定周期斷斷續(xù)續(xù)輸入到灌水溝中，首次供水輸入一定距離之后暫時停止供水，之后經(jīng)過一段時間觀察后繼續(xù)供水，反復(fù)間歇供水可以節(jié)省水資源，并根據(jù)作物所需科學(xué)調(diào)配灌水，提高水資源利用率。

4.3 管理性措施

4.3.1 提高節(jié)水意識 通過建設(shè)節(jié)約型社會確保水資源持續(xù)利用，改善生態(tài)環(huán)境，提高持續(xù)發(fā)展能力。通過編制水資源綜合規(guī)劃、確定初始用水權(quán)，并采取有效方式確定水資源控制宏觀和微觀目標，明確用水定額，采用各種措施落實用水指標，建設(shè)與水資源配置相符的水利工程，并鼓勵農(nóng)戶共同參與水資源管理活動中，實現(xiàn)節(jié)約用水。而采用經(jīng)濟手段構(gòu)建用水權(quán)交易市場，發(fā)揮價格作用，促進水資源優(yōu)化配置，實現(xiàn)權(quán)社會性質(zhì)的節(jié)約用水，不斷提高水資源利用率。與此同時，還需要提高農(nóng)戶節(jié)水意識，可以通過財政投資加大建設(shè)節(jié)水灌溉工程，對使用節(jié)水灌溉技術(shù)的農(nóng)戶予以補貼，并制定階梯水價核算制度，確定灌水定額，利用價格措施推廣高效節(jié)水灌溉設(shè)備。加大宣傳力度，通過宣傳教育和激勵措施引導(dǎo)農(nóng)戶積極使用推廣節(jié)水灌溉工程，并提供專業(yè)人員面對面解答、指導(dǎo)使用問題，提高節(jié)水灌溉工程利用率。

4.3.2 創(chuàng)新管理模式 構(gòu)建以政府為主導(dǎo)、多方參與的農(nóng)田節(jié)水灌溉工程管理模式，遵循“誰投資、誰管理、誰受益”原則劃分管理權(quán)責(zé)和利益，將管理責(zé)任和任務(wù)明確落實到具體單位或個人身上，從根本上解決管理權(quán)責(zé)不明、工程無人管理等顯著問題。各單位需要詳細制定項目施工方案，安排工程時序進度，促進項目建設(shè)穩(wěn)步前進，按照項目實施情況對節(jié)水灌溉工程建設(shè)和管理提出更高要求。工程日常運行時，通過設(shè)置節(jié)水灌溉協(xié)會管理日常事務(wù)，并讓農(nóng)戶享有自主權(quán)，由協(xié)會確定供水運行成本，根據(jù)成本計收水費，達到收支平衡，為項目持續(xù)發(fā)展提供保障。同時，政府需要提供幫助，劃撥專項經(jīng)費，在水利部門引導(dǎo)下整合各部門資金進行統(tǒng)一規(guī)劃，并爭取上級部門資金扶持，成立節(jié)水灌溉管理協(xié)會，擴大經(jīng)費來源渠道，提高農(nóng)戶參與性，管理好節(jié)水灌溉設(shè)備，提高項目收益。

5 結(jié)語

農(nóng)業(yè)發(fā)展需要充足水源作為保障，但是我國水資源分配不均，人均用水量較少，農(nóng)業(yè)灌溉水源不充足，在此基礎(chǔ)上，需要根據(jù)國家相關(guān)政策和建議結(jié)合區(qū)域情況科學(xué)分析農(nóng)業(yè)灌溉用水需求，并加大力度建設(shè)、推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，有效利用水資源，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。