甘肅省西部地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)存在的問題及其對策

張秉琪

摘 要 農(nóng)業(yè)是民生之本，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石。長期以來，受水資源分配不均、水資源短缺等問題的影響，甘肅省西部地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉面臨較大困難。建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)、提高農(nóng)田灌溉效率是區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路。為提高農(nóng)田灌溉效率，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，提高經(jīng)濟(jì)效益，以甘肅省西部地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)建設(shè)為例，簡要總結(jié)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)建設(shè)概況，并分析甘肅省西部地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)存在的問題，提出科學(xué)規(guī)劃與合理設(shè)計、加強(qiáng)管網(wǎng)維護(hù)管理、統(tǒng)籌生態(tài)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、合理利用現(xiàn)有水利設(shè)施及完善智能灌溉系統(tǒng)等對策。

關(guān)鍵詞 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田；灌溉系統(tǒng)；管理策略；甘肅省西部地區(qū)

中圖分類號：S274.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.18.065

農(nóng)業(yè)用水占我國各部門總用水量60%以上，為提高水資源利用效率，實現(xiàn)水資源節(jié)約保護(hù)，在建設(shè)資源節(jié)約型社會背景下，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路[1-2]。甘肅省地貌為山地型高原，已建成的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)存在管道鋪設(shè)不合理、長遠(yuǎn)規(guī)劃不足等問題，妨礙了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)工程效益的發(fā)揮，需及時解決甘肅省高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)中存在的問題，保障系統(tǒng)持續(xù)高效運(yùn)行[3]。

1 概況

甘肅省西部地區(qū)大部分為高原、山地地形，氣候干旱，年均降水量少，水資源嚴(yán)重匱乏，種植作物以莜麥、馬鈴薯、大白菜、蘿卜為主。發(fā)展農(nóng)田水利設(shè)施是甘肅省西部地區(qū)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的重要途徑。甘肅省高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)建設(shè)以提高水資源利用率為核心，主要包括微灌、噴灌、滴灌、管道供水等技術(shù)。如圖1所示，甘肅省高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)由水源工程、輸水管、高位調(diào)蓄供水池和供水管網(wǎng)組成。雖然高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)為農(nóng)田灌溉現(xiàn)代化提供了有力保障，但受地形復(fù)雜、氣候惡劣等因素影響，已建成的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)存在管道易損毀、堵塞，管護(hù)不到位等問題，使高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)無法達(dá)到理想的應(yīng)用效果。

2 存在的問題

2.1 補(bǔ)水、供水方案不合理

1）項目在規(guī)劃設(shè)計時未充分考慮排水需求。采用地埋式封閉PVC管道+地面滴灌、噴灌的灌溉系統(tǒng)，同時在建設(shè)過程中大量拆除原有農(nóng)田水利設(shè)施（防滲渠道襯砌），導(dǎo)致地表排水能力不足，農(nóng)作物在降水量較大的季節(jié)（5—8月）易發(fā)生洪澇災(zāi)害，影響作物生產(chǎn)。

2）高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)既要滿足農(nóng)田灌溉需求，還要滿足防護(hù)林和項目周邊濕地、林地、草地和湖泊的補(bǔ)水需要。以往多利用輪灌組尾水、汛期排水滿足防護(hù)林的灌溉需求，但甘肅省新建的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)并沒有完成防護(hù)林取水設(shè)備、供水管網(wǎng)鋪設(shè)工程，導(dǎo)致農(nóng)田防護(hù)林灌溉不及時，需人工補(bǔ)灌，造成水資源、資金和人力的嚴(yán)重浪費(fèi)。同時，項目周邊濕地、林地、草地和湖泊以往依靠明渠補(bǔ)水，但新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)在拆除原有農(nóng)田水利設(shè)施后未及時鋪設(shè)新的供水系統(tǒng)，導(dǎo)致項目周邊濕地、林地、草地和湖泊的水資源無法得到及時補(bǔ)給。

3）水資源統(tǒng)籌管理不到位，造成水資源供需矛盾日益尖銳。各灌區(qū)傳統(tǒng)的灌溉水源主要來自地表水，但新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)采用“井位+管道”鋪設(shè)，以引用地下水灌溉為主，但長期使用會造成地下水超采，進(jìn)而造成區(qū)域環(huán)境惡化，但接引地表水灌溉需進(jìn)行二次規(guī)劃，將耗費(fèi)大量的人力物力。

2.2 管道易損毀

新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)大量使用PE塑管，但PE塑管極易引發(fā)各種問題。1）因埋設(shè)深度不足或未埋設(shè)，使PE塑管長時間風(fēng)吹日曬，加速其老化，縮短其使用年限。2）PE塑管DN110以上管道未設(shè)置伸縮節(jié)、鎮(zhèn)墩等配套設(shè)施，或配套設(shè)施布置不科學(xué)，都可能因水錘、溫變而造成塑管結(jié)構(gòu)損壞、管道移位、管道斷裂等高維護(hù)成本問題，且無法保證灌溉及時率，引發(fā)水資源浪費(fèi)，甚至導(dǎo)致山體滑坡等安全隱患。3）PE塑管保護(hù)措施不到位，極易因自然災(zāi)害、人為破壞而出現(xiàn)損壞，造成灌溉系統(tǒng)失靈。

2.3 長遠(yuǎn)綜合收益少

1）傳統(tǒng)農(nóng)田灌溉以大水漫灌為主，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，但每年輪灌也可起到林網(wǎng)生態(tài)補(bǔ)水、保持生態(tài)平衡等作用。如大水漫灌后，水會滲透土壤，補(bǔ)充地下水，冬季漫灌還可防止土壤板結(jié)、鹽漬化、殺滅害蟲病菌等。新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)在很大程度上提高了灌溉效益和水資源利用率，但忽視了灌溉用水對灌區(qū)自然生態(tài)平衡的積極作用。2）新建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)大量使用機(jī)井水泵+電機(jī)設(shè)備來取水，增加了區(qū)域電力負(fù)擔(dān)和灌區(qū)農(nóng)戶的灌溉用電成本。

2.4 施工設(shè)計不合理

1）灌區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)的水利設(shè)施，如干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠及其配套設(shè)施，是水利建設(shè)者根據(jù)多年實踐經(jīng)驗總結(jié)建設(shè)的，雖存在部分設(shè)施不適用現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的情況，但在建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)時，應(yīng)保留、采用其中符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉需求的設(shè)施[4]。而部分市、縣在建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)時，一味地追求規(guī)?；⑦B片化，沒有結(jié)合灌區(qū)已有的水利設(shè)施，且在高標(biāo)準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)建設(shè)尚不完善時，拆除、報廢傳統(tǒng)的農(nóng)田水利設(shè)施，會引發(fā)水資源供需矛盾，造成資源、資金浪費(fèi)。

2）高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)在設(shè)計時要求具備農(nóng)田灌溉、濕地補(bǔ)水、生態(tài)保護(hù)、防風(fēng)固土等功能，但受單位面積投資金額限制，想要實現(xiàn)上述功能需增加項目投資。因此，為降低高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的建設(shè)成本，需在充分利用原有農(nóng)田水利設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，因地制宜，降低建設(shè)成本。

2.5 設(shè)施智能化程度低

目前，僅有少數(shù)示范灌區(qū)在嘗試建設(shè)智能化農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，多數(shù)灌區(qū)的灌溉管理仍以人工管理為主，而人工管理存在數(shù)據(jù)處理慢、灌溉精度低、水資源利用率低等問題，依托信息系統(tǒng)實現(xiàn)自動化灌溉，是建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的必由之路，應(yīng)扎實推進(jìn)信息化、智能化設(shè)施設(shè)備的建設(shè)和推廣。

3 完善對策

3.1 科學(xué)規(guī)劃與合理設(shè)計

1）高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)是一項綜合性工程，在項目規(guī)劃論證階段需邀請農(nóng)業(yè)農(nóng)村、環(huán)保、水利和電力等部門論證項目的可行性，在各部門的共同參與和討論下編制一套綜合性規(guī)劃[5]。2）規(guī)劃應(yīng)以村鎮(zhèn)為單元，結(jié)合各灌區(qū)地形地貌、濕地、林地、草地、湖泊和地下水等條件，從補(bǔ)水供水、水資源平衡、河道水流狀況等方面進(jìn)行綜合統(tǒng)籌，實現(xiàn)工程的綜合效益[6]。3）在規(guī)劃與設(shè)計中，要充分進(jìn)行實地考察，掌握建設(shè)區(qū)域水文、地理、環(huán)境等自然條件及農(nóng)田規(guī)模、數(shù)據(jù)等農(nóng)業(yè)信息，在對各項信息進(jìn)行有效分析的基礎(chǔ)上，建立施工模型、預(yù)測灌溉需水量，使項目規(guī)劃設(shè)計滿足實際灌溉需求。4）要整合項目資金、統(tǒng)一施工標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化建設(shè)方案、加強(qiáng)施工監(jiān)管，利用完善的配套設(shè)施和規(guī)模化機(jī)械作業(yè)，實現(xiàn)高效的農(nóng)業(yè)灌溉、生產(chǎn)。

3.2 加強(qiáng)管網(wǎng)維護(hù)管理

1）必須按照相關(guān)規(guī)范要求建設(shè)管網(wǎng)。根據(jù)《灌溉與排水渠系建筑物設(shè)計規(guī)范》《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》等文件要求科學(xué)設(shè)計、鋪設(shè)管網(wǎng)。按要求布置伸縮節(jié)、鎮(zhèn)墩、通氣閥井等安全防護(hù)設(shè)施，合理埋設(shè)PE塑管，對明鋼管做好防腐處理，如對基巖裸露、開挖難度大的區(qū)域可用砼包管封閉，確保管網(wǎng)安全運(yùn)行[7]。

2）做好原水凈化，降低原水濁度。可在取水點(diǎn)安裝濁度降低裝置，在進(jìn)水口設(shè)置攔污柵欄，以清理較大的漂浮物和砂石，避免漂浮物堵塞管網(wǎng)、砂石磨損管壁，確保輸水管道高效運(yùn)行。取水后，原水經(jīng)輸水管進(jìn)入高位調(diào)蓄供水池進(jìn)行二次水處理，同時通過完善高位調(diào)蓄供水池的供水管閥、進(jìn)水管閥、排沙管閥等相關(guān)附屬設(shè)施，進(jìn)一步降低水體濁度，滿足供水管網(wǎng)的水質(zhì)要求。

3）加強(qiáng)管網(wǎng)后期維護(hù)。為避免長期持續(xù)供水造成管網(wǎng)損耗，相關(guān)部門應(yīng)完善管網(wǎng)維護(hù)管理制度，安排專職人員負(fù)責(zé)管網(wǎng)維護(hù)管理，定期對管網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)并解決管網(wǎng)隱患，避免設(shè)施帶病運(yùn)行，減少因自然災(zāi)害和人為因素對管網(wǎng)造成損壞。還要開展日巡月檢，及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)問題并做出處理，避免把小毛病拖成大問題，保證管網(wǎng)使用壽命和工程效益。

3.3 統(tǒng)籌生態(tài)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展

在項目規(guī)劃與建設(shè)中，應(yīng)從區(qū)域生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展角度出發(fā)，統(tǒng)籌管理區(qū)域生態(tài)環(huán)境，評估新型高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，采取生態(tài)補(bǔ)償措施，對灌區(qū)內(nèi)河道、溝渠等進(jìn)行生態(tài)治理，落實生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的各項部署，堅持“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)理念，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展[8]。

3.4 合理利用現(xiàn)有水利設(shè)施

將灌渠等現(xiàn)有的農(nóng)田水利設(shè)施與高效節(jié)水管網(wǎng)系統(tǒng)相結(jié)合，建立蓄、提、調(diào)兼具的灌溉排水系統(tǒng)。建立輸水管道、蓄水池、管網(wǎng)、泵站、取水設(shè)備一體化的灌溉排水系統(tǒng)，利用已有防滲渠道配合輸水管網(wǎng)、滴灌、噴灌系統(tǒng)，提高灌溉效率和農(nóng)田生產(chǎn)效益[9]。

3.5 完善智能灌溉系統(tǒng)

各灌區(qū)應(yīng)從灌區(qū)作物的實際用水需求出發(fā)，利用傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、自動控制技術(shù)及通信技術(shù)等構(gòu)建智能化灌溉管理系統(tǒng)。通過分析田間墑情監(jiān)測站獲取的區(qū)域溫度、濕度、風(fēng)力和光照等參數(shù)，設(shè)定科學(xué)合理的水肥閾值，進(jìn)行自動灌溉，并記錄灌區(qū)農(nóng)田用水、用藥、用肥數(shù)據(jù)，工作人員依據(jù)田間數(shù)據(jù)變化，通過終端遠(yuǎn)程控制灌溉系統(tǒng)。

做好智能化灌溉管理系統(tǒng)3個環(huán)節(jié)的管理[10]。1）網(wǎng)站檢測系統(tǒng)。工作人員可基于田間墑情監(jiān)測站獲取的環(huán)境參數(shù)，判斷農(nóng)田灌溉、用藥和施肥情況，針對農(nóng)田土壤條件，調(diào)控灌溉系統(tǒng)，進(jìn)行合理灌溉。同時，可通過氣象監(jiān)測站監(jiān)測各類異常天氣，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)避風(fēng)險的能力。2）智能化、自動化控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可落實網(wǎng)站監(jiān)測系統(tǒng)的灌溉決策，向分布在田間的控制器發(fā)出灌溉信息，并對農(nóng)田的土壤條件、地力、氣象參數(shù)等進(jìn)行跟蹤分析，實現(xiàn)精確灌溉，達(dá)到節(jié)水增效的目的。3）微灌、滴灌、噴灌等高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)。智能化水肥一體化高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)由水表、水泵、安全閥、傳感器和電磁閥等設(shè)施構(gòu)成，是灌區(qū)農(nóng)田灌溉建設(shè)的最終目標(biāo)，其既可接受自動控制系統(tǒng)傳輸?shù)墓喔刃畔?，做出灌溉反?yīng)，也可利用田間數(shù)據(jù)采集器獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化管理。

4 結(jié)語

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)建設(shè)對提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)村穩(wěn)定，確保國家糧食安全有重要意義?；诟拭C省西部地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)存在的問題，提出了相應(yīng)的完善對策，旨在為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉系統(tǒng)建設(shè)工作提供參考。

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（責(zé)任編輯：張春雨）