山東沿黃流域農業(yè)高效節(jié)水集約利用研究

于曉蕾，趙建忠，呂寧江

（1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014；2.山東省水資源與水環(huán)境重點實驗室，山東 濟南 250014；3.山東省農村經濟管理服務總站，山東 濟南 250000）

黃河流經山東省菏澤、濟寧、泰安、聊城、濟南等9 市25 縣（區(qū)），全長628 km，于墾利縣注入渤海。引黃水量每年平均約70 億m3，主要用于沿黃地區(qū)的工農業(yè)生產、居民生活和生態(tài)環(huán)境等方面，占山東省總供水量的30%以上，成為支撐山東省經濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略資源。

1 黃河流域取用水量分析

1.1 總量分析

根據(jù)《黃河水資源公報》（1998—2021 年）等相關資料，計算求得1998—2021 年山東省黃河流域年平均取水量為87.48 億m3，其中地表水年平均取水量為77.78 億m3，占總取水量的88.9%；地下水年平均取水量為9.69 億m3，占總取水量的11.1%。黃河流域年平均耗水量為83.49 億m3，其中地表水耗水量為76.5 億m3，占總耗水量的91.6%；地下水為6.98 億m3，占8.4%。

1.2 地表水利用分析

1998—2021 年山東省黃河流域地表水各行業(yè)取水量及取水比例變化情況如圖1、圖2 所示。1998 年以來，工業(yè)、生活和生態(tài)環(huán)境用水比例呈上升，農業(yè)用水比例程逐年下降趨勢。2019 年開始程顯著下降，2019 年地表水農業(yè)取水比例為76.83%，2021 年下降至41.81%。

圖2 山東省黃河流域地表水各行業(yè)取水比例變化圖

1.3 地下水利用分析

1998—2021 年山東省黃河流域地下水各行業(yè)取水量及取水比例變化情況如圖3、圖4 所示。自2000 年開始，農業(yè)地下水取水量程下降趨勢，2006 年后隨著小型農田水利工程、農業(yè)綜合開發(fā)、高標準農田等項目的建設，地下水的取水量程穩(wěn)步下降趨勢；2001 年后地下水的工業(yè)取水量和生活取水量逐年下降，2005 年至今呈相對穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 山東省黃河流域地下水各行業(yè)取水量變化圖

圖4 山東省黃河流域地表水各行業(yè)取水比例變化圖

2 引黃灌區(qū)節(jié)水改造情況

山東省引黃灌區(qū)自20 世紀50 年代開灌以來，歷經初試、盲目發(fā)展、停滯、復灌、發(fā)展、提高等幾個階段，目前全省現(xiàn)有大中型引黃灌區(qū)設計灌溉面積246.93 萬hm2，有效灌溉面積190.53 萬hm2，是全省引黃供水的有效載體，同時也是糧食主產和高產區(qū)。

經過多年發(fā)展和配套改造工程建設，灌區(qū)骨干工程完好率提高至70%以上，骨干渠系水利用系數(shù)由0.5 普遍提高到了0.7 以上，灌溉周期縮短5~7 d；畝均糧食單產由之前的840 kg 提高到960 kg 以上；各灌區(qū)在進行節(jié)水改造的同時，推動灌區(qū)標準化規(guī)范化建設，大型灌區(qū)全部完成分類定性，灌區(qū)工資和保障政策基本得到落實。據(jù)統(tǒng)計，全省大中型灌區(qū)工程維修養(yǎng)護經費落實率81%、人員經費落實率100%、農業(yè)水費收取率91%，節(jié)水能力得到了大幅度提高，全面促進了農業(yè)增產和灌區(qū)管理改革。

3 農業(yè)節(jié)水灌溉模式

1）渠道節(jié)水改造+田間改進地面灌溉模式。在引黃灌區(qū)上游自流區(qū)應用較為普遍。渠低高程較高，黃河水進入渠道后可以實現(xiàn)自流灌溉，引黃渠道依托灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目、末級渠系改造項目實施節(jié)水改造，田間配套土地整平、畦田改造、細流溝灌等改進地面灌溉技術。

2）防滲渠道+移動機泵+移動軟管+改進地面灌溉技術。這種模式存在于灌溉水無法自流入田的區(qū)域，在已經防滲處理的骨干渠系上架設移動機泵從渠道中提水，使用移動軟管（小白龍等）輸配至田間地塊。

3）固定泵站+低壓管道輸水+改進地面灌溉技術。不能進行自流灌溉的區(qū)域以溝渠、坑塘等地表水為水源建設固定提水泵站，配套固定低壓管道網絡輸水至田間，末級管道50 m 左右配一個給水栓，可直接灌溉至田間或者出給水栓下配套移動軟管（小白龍等）輸配水。

4）移動機泵+移動軟管+改進地面灌溉技術。以溝渠、坑塘等地表水為水源，采用移動機泵提水，泵后接移動軟管（小白龍）輸配水。

5）機井提水+移動軟管輸水灌溉模式。機井配套水泵提水，使用移動軟管輸水。

6）機井提水+管道輸水灌溉+改進地面灌溉/噴灌/微灌模式。新打或維修機井配套水泵提水，鋪設管道輸水，田間采用改進地面灌溉，土地集約化經營區(qū)域可采用噴灌或微灌等灌溉模式。

4 存在的問題

4.1 水資源管理待加強

山東省黃河水量分配指標面臨調減的形勢下，黃河流域水資源供需矛盾將長期存在；供水監(jiān)管強度需進一步加強，特別是農業(yè)供水在實時、精準、有效監(jiān)督等方面還存在較大差距；水市場發(fā)展相對滯后，基礎水價偏低造成用水戶惜水節(jié)約意識不強，水價杠桿作用微弱。

4.2 灌區(qū)建設管理有差距

因灌排設施損毀導致灌區(qū)引水困難，輸水、配水不暢通、水損大，灌區(qū)效益衰減的問題仍然突出；農村水網建設滯后，影響水源的調蓄利用；灌區(qū)維修管護經費緊缺問題依然突出，部分灌區(qū)的“兩費”問題沒有妥善解決；引黃灌區(qū)距離現(xiàn)代化管理尚有一定的差距，信息化管理水平較低。

4.3 農業(yè)節(jié)水發(fā)展需提高

部分農民習慣采用大水大肥的種植方式，節(jié)水意識淡??；部分高效節(jié)水設施的建設沒有考慮當?shù)氐膶嶋H情況，影響農民使用的積極性；從骨干到田間，在縣域高效節(jié)水灌溉技術、工程覆蓋面等層面，尚未形成一個統(tǒng)一標準和分類施測綜合規(guī)劃，高效節(jié)水灌溉設備、技術與農業(yè)種植結構、耕作模式尚未更好地銜接，技術設備、手段普及和推廣存在一定的制約；農業(yè)高效節(jié)水綜合措施與技術體系不足，農業(yè)節(jié)水重工程中與農藝節(jié)水、生物節(jié)水和管理節(jié)水綜合配套的能力有待提高，綜合技術體系的構建需要進一步增強。

5 對策建議

5.1 注重農業(yè)適水發(fā)展

一是以水資源作為最大的剛性約束進行農業(yè)區(qū)域化布局，堅持“以水定地、以水定產”，水資源超載區(qū)要嚴格控制高耗水農作物種植面積。強化水資源消耗總量和強度雙控，促進優(yōu)化調整灌區(qū)種植結構和生產布局，倒逼用水效率提升和適水種植。二是充分發(fā)揮農作物品種節(jié)水潛力，大力培育節(jié)水抗旱品種，優(yōu)化配置水、土、種子等資源，將“以種適水”和“以水適種”相結合，推進“水種互促”。三是優(yōu)化種植業(yè)結構，實現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”，把發(fā)展農業(yè)高效節(jié)水與培育農業(yè)產業(yè)鏈、糧食規(guī)模化生產經營、發(fā)展特色優(yōu)勢產業(yè)相結合，標準化生產、集中連片推進。

5.2 注重分類施策

一是加強水利基礎設施建設，以工程措施促進高效用水，從“引水口”到“出水口”全面提高灌溉水利用系數(shù)。二是加強水量調配，以管理措施促進高效用水。深化管理體制改革，強化水資源消耗總量和強度雙控，細化水權指標，倒逼用水效率提升和適水種植。三是深化農業(yè)水價改革，以價格措施促進高效用水。充分發(fā)揮市場在水資源開發(fā)、利用、配置、節(jié)約、保護中的作用。四是加大新技術、新品種研發(fā)力度，以科技措施促進高效用水。

5.3 注重綜合施策

一是加強部門統(tǒng)籌與聯(lián)合。農業(yè)用水及種植管理涉及水利、農業(yè)農村、發(fā)改、財政等多個部門，規(guī)劃實施需要多部門聯(lián)合。二是根據(jù)水資源條件，推進適水種植、量水生產。在穩(wěn)定糧食產量和產能的前提下，因地因水選擇種植作物，鼓勵種植耗水少、附加值高的農作物。三是推廣綜合節(jié)水技術。大力推廣保墑技術、保護性耕作等農藝、生物措施，發(fā)展管理節(jié)水技術。四是因地制宜推廣綜合節(jié)水模式，在引黃灌區(qū)田間自流灌溉區(qū)、引黃灌區(qū)灌排結合灌溉區(qū)、引黃灌區(qū)井渠結合灌溉區(qū)、引黃灌區(qū)補源機井灌溉區(qū)、引黃灌區(qū)微咸水灌溉及鹽堿地隱患或治理區(qū)選擇相適應的節(jié)水模式。

5.4 注重農業(yè)節(jié)水數(shù)字化、信息化發(fā)展

農業(yè)節(jié)水工作要將數(shù)字水利與數(shù)字農業(yè)深度融合，實施“互聯(lián)網+”現(xiàn)代農業(yè)行動，推進物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術在農業(yè)節(jié)水領域的應用，建立農業(yè)、水利數(shù)據(jù)智能化采集、處理、應用、服務、共享體系。

5.5 強化水資源優(yōu)化配置，加強非常規(guī)水資源利用

一是充分利用土壤水資源。建立作物生育時期與天然降水相匹配的農業(yè)種植結構和種植制度，提高土壤水的利用效率，實現(xiàn)農業(yè)節(jié)水。二是科學利用雨洪水資源。因地制宜實施坑塘改造，發(fā)揮蓄水和調節(jié)作用，同時配建泵站及灌溉設施用于旱季取水灌溉。三是優(yōu)化水資源聯(lián)合調度。立足水資源空間均衡配置，強化多水源聯(lián)合調度、水資源戰(zhàn)略儲備，構建完善多源互補、豐枯調劑、大中小微協(xié)調配套的供水保障體系，全面提升供水保障能力。