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论文初稿
我国农田水利节水技术与措施分析
——初稿
内容摘要:
国家近年来十分重视节水问题,提出建设节水型社会的目标,并且加大了节水项目投资力度,发展节水是即是政策的要求也是现实的需要;根据我国二次水资源现状调查评价分析,农业生产发展用水量逐年增长,而可供水量有限,部分地区地下水开采已经接近饱和,且近年来持续干旱,地表径流干枯,土地灌溉十分困难,需要发展节水;因此,探讨农田水利节水技术与措施是十分必要的。
关键词:
农田水利;节水灌溉;节水措施
1.农田水利的节水分析
1.1农田水利节水概述
所谓节水农业就是以节约用水为中心的农业,它本身是科学技术进步的标志,亦是现代农业的重要内涵。
其核心内容是在有限的水资源条件下,通过采用先进的水利技术、农业用水制度、农业用水管理等综合技术措施,充分提高农业用水利用率和水的生产效益,为了有效利用天然降水和人工灌水,达到最佳增产效果和经济效益目标,保证农业和生态环境持续发展。
我国是世界上水资源相对较为贫乏的国家之一,河川径流总量2.7万亿立方米,居世界第六位,但人均占有水量仅为世界人均水量1/4,美国的1/5,前苏联的1/7。
耕地平均分摊水量也只有世界的一半。
另外。
水资源时空分布不均,受季风气候影响,年内和年际差异很大,特别是北方地区,春旱秋涝,旱涝无常。
地区分布也不均,45%的国土年降雨量少于400毫米。
黄河、淮河、海河这三大流域的径流量仅为全国的7.5%,而耕地却占全国的36.5%。
特别是西北干旱地区的新疆、内蒙以及辽西等地,情况更为严重。
为此,大力发展农业节水运动,充分利用有限的水资源,并使之转化为尽可能多的农产品产出,对缓解我国水资源紧张状况,保证我国农业、稳定发展,实现农业生产远景目标有重要意义。
1.2农田灌溉用水量
所谓灌溉用水量,即为满足作物正常生长需要的灌溉水量和渠系输水损失以及田间灌水损失水量之总和。
1.3农业节水水平与效率
节水效率是指一个区域或部门采取节水措施过程中,如何组织和运用供给有限的水资源,避免浪费和污染,使其发挥出最大的功效。
不同行业、不同产品的节水效率是不同的,通常情况下农业的节水效率低于其他行业。
农业节水效率的提高必须通过农业节水的产业化来实现。
节水产业化包括两个方面,其一是节水设备的产业化,另一方面是节水服务产业化。
1.4存在的主要问题
①思想认识上的问题
首先是社会公众对我国水资源短缺的基本国情认识和了解不足,水危机和节水意识淡薄,缺乏必要的宣传教育。
尤其是在水资源条件较好的灌区,农户传统的用水观念根深蒂固,认为水资源“取之不尽、用之不竭、取用无偿”,并不因为水资源是不可替代的有限资源而加以珍惜,缺乏保护水资源、水环境的责任和意识;长期“以需定供”的水资源管理中,一直重开源轻节流,对节水本身就认识不足,采用和推广节水技术的积极性不高,难以形成节约用水、合理用水的社会风气;缺乏水资源的商品观念,对提高水价有抵触情绪,难以形成有效的节水机制,阻碍节水措施的顺利实施[4]。
其次,对于节水农业综合系统的认识不够全面,认为就是节水灌溉农业,忽视节水管理及其配套的政策法规的重要作用,这种狭义的节水观念不利于区域水资源的整体、高效、持续利用,不利于节水农业的全面推广;对节水灌溉的认识也极为片面,认为节水灌溉就是喷灌和滴灌。
致使在节水推广中对新的灌溉技术盲目崇拜,而对节水新技术的适用范围(水资源条件、自然条件、作物及经济实力等)及投入与产出效益比缺乏充分研究,搞不切实际的节水灌溉,以至于浪费了人力、物力和财力,却不能实现水资源的持续利用,达不到节水的最终目标。
②理论认识上的偏差
主要表现在:
(1)节水农业看技术含量,认为高新节水技术才是节水,而那些技术实用性强,效率比较高的“土”技术没有得到足够的重视;
(2)注重工程节水,忽视农艺节水,主要表现在将节水农业等同于农业工程节水,把节约水在输送和灌溉过程中的浪费作为主要技术内容,节水农业技术应包括农艺、工程和管理技术,是一项复杂的系统工程,是综合利用各种农业节水措施的技术集成;(3)节水灌溉农业和旱作节水农业分离,目前由于管理的原因,在节水灌溉农业和旱作农业方面存在分工,水利部门基本注重灌区,农业关注旱区,两者有不相往来的趋势,旱作节水与灌区节水发展不平衡,制约了节水农业的发展。
③综合集成上的不足
目前在我国节水农业发展过程中,往往只注意单项的工程技术如渠道防渗、低压管道输水、喷灌和微灌的推广,缺乏将这些技术和农业措施紧密结合的综合集成技术,导致单一技术的推广出现困难。
工程节水技术与非工程节水技术相结合,形成高度集成的综合节水技术体系是当前节水农业技术发展的方向,也是许多国家研究的热点。
④投资力度上的不够
发展节水农业要以一定的资金投入为前提。
据有关部门估算,在较高标准的条件下,发展喷灌需投资1.35-1.65万元/hm2,微灌需投资1.5-1.8万元/hm2,管灌需投资3750-4800元/hm2,渠道防渗需投资3750-5400元/hm2。
由此可见,节水灌溉投资是巨大的。
目前,节水推广的资金主要来源于国家和地方政府。
由于水利供水工程尚未形成产业,受灌区水量调控条件、水管理机制和水价改革进程的影响,节水资金难以得到保证,节水推广只能根据国家投资力度而定。
但从目前国家水利投资政策看,只有电站、大坝和堤防工程能立项,节水灌溉工程难以立项。
特别是地处黄河和海河流域的大部分地区,经济不甚发达,地方政府和群众的投资能力非常有限,单靠灌区自身的力量发展节水灌溉难度很大,以至于节水农业的发展步履艰难。
由于农田水利经费不足,资金缺额大,几乎所有灌区均处于亏损状态运行,根本不能保证工程的正常维修。
因此,急需建立并完善多元化、多渠道、多层次的水利投资体系,充分发挥国家、地方、集体和个人等多方面的作用。
⑤政策法规不完善
对节水政策研究不足,妨碍节水灌溉的产业化发展。
具体表现在:
(1)政策不配套。
水权交易市场的开放需要相关政策的支持。
国家规定灌区以收取灌溉水费为经济来源,然而,节水省下的水卖给谁?
上游节水给下游用,带来的经济损失何以补偿?
上述问题所引发的一系列问题急需相关政策法规给予明确答复。
(2)法规不健全。
我国先后制定了“水污染法”、“水法”、“水土保持法”及“防洪法”4部有关水的大法,这些法律均规定,由各有关政府职能部门及各级地方行政部门协同实施与监督管理,其弊病在于将宪法中国家所有、不可分割的流域,实行按部门、按行政区划分割管理,而无一个权威性的流域机构及其相应的流域管理法规来“统一规划、统一协调、统一管理与统一执法”,以至于流域的水量分配,地方之间的用水纠纷主要靠行政力量协调。
缺乏强有力的法律手段,缺乏省级和地方地下水管理与保护条例等必要法规,对于超采区域缺乏限采措施,对超采和污染地下水无明确的法律法规加以控制。
2.农田水利工程节水潜力与节水量
2.1农田水利工程的节水潜力
我国目前的灌溉面积中,节水农业技术覆盖的比例是很小的。
即使是已经采用节水技术的区域,其节水技术的应用程度,尤其是各种节水技术综合应用程度也十分低下,节水农业技术的贡献率还很低。
这种现状预示着我国对节水农业技术的需求是很大的,我国节水农业的发展尚有巨大的潜力可挖。
我国目前已采取各种节水措施的灌溉面积有0.14亿公顷,但所采用的各种节水措施,大都以提高的利用率为主要目标。
各项非工程节水措施,比如先进的地面灌溉技术、综合农业节水技术、节水灌溉制度、全灌区的水源优化调度及灌溉预报技术应用的面积还很小,造成很多节水工程虽然投入很大,也配备了大量的节水灌溉设备,但田间用水管理并没能相应的提高。
目前,节水已经成为全社会的共识,大力发展节水农业的运动已在全国各地掀起,因而有足够的理由预计我国的节水农业将进入一个迅速发展的全新时期。
2.2农业节水量
农业节水量是指不同水平年农田灌溉节水量,包括通过农业节水工程措施产生的节水量和落实农业节水综合技术和管理措施产生的节水量。
3.农田水利节水技术
3.1节水灌溉的含义
节水灌溉是根据作物需水规律及当地供水条件,为了有效利用降水和灌溉水、获取农业的最佳经济效益、社会效益、生态效益而采取的多种措施的总称。
节水灌溉,主要是对符合一定技术要求的灌溉而言。
由于灌溉是补充天然降水的不足,从而促使作物高产高效,节省灌溉用水。
因此,把“节水灌溉”仅仅理解为节约灌溉用水是不全面的,应当在考虑灌溉的同时,还要把各种可以用于农业生产的水源,如:
地面水、地下水、天然降水、灌溉回归水、经过处理的污水、“废水”及土壤水等都充分、合理地利用起来,并采用各种节水措施提高水的利用率。
节水灌溉不仅包括灌溉过程中的节水措施,还包括与灌溉密切密切相关、提高农业用水效率的其他措施,如雨水集蓄、土壤保墒、渠井结合、渠系水优化调配、农业节水措施、用水管理措施等。
3.2节水灌溉的分类
广义的节水灌溉技术内容十分广泛,包括工程、技术、农业、管理、政策法规等多方面的措施,狭义的节水灌溉技术措施,按期性质不同可以分为三类:
①降低渠道水量损失的措施:
加强渠道管理,包括渠道配备完善、渠道和建筑物的养护、维修,是减少渠道水量损失的一个不可忽视的方面,但最根本和有效的措施则是采取渠道防渗。
根据国内外实践经验,采取防渗措施后,至少可是渠道渗漏损失减少一半以上。
②提高用水管理水平:
即实行计划用水、节约用水;建立预报测报系统,为用水管理提供水情、土壤水分状况等数据;因地制宜,制定最佳灌溉排水制度,合理进行灌排;合理征收水费,鼓励用户节约用水;搞好测水量水工作,实行按量配水等等。
③采用节水型灌水方法和技术:
我国目前采用的节水方法包括喷、微灌;低压管道灌溉;节水型地面灌溉;水稻节水灌溉等。
3.3节水灌溉技术的应用
第一,渠道防渗、管道输水技术,一般比土渠减少60%-90%的输水损失;喷灌技术,同传统的地面灌水方法相比,具有适应性强的特点,原则上可以适用于任何地形,全部采用管道输水,可人为控制输水量,对作物进行适时适量的灌溉,不产生地表径流和深层渗漏,因此可节水30%-50%,增产20%-30%,且灌溉均匀、质量高,有利于作物生长发育、减少占地,能扩大播种面积10%左右,并能调节田间小气候,提高农产品的品质以及对某些作物病虫害起到防治作用,有利于实现灌溉机械化、自动化等。
第二,微灌技术,一般比喷灌省水15%-20%,且比喷灌耗能低,灌水均匀,使水肥同步,有利于作物生长、适应性强、操作方便、可根据不同土壤入渗特性调节调节灌水速度,增产40%以上,能有效防止土壤盐碱化和土壤板结。
第三,改进土壤地面灌水技术,包括平整土地,大畦改小畦等。
第四,农艺节水技术,包括水肥综合管理、蓄水保墒、适雨种植、推广抗旱优良品种、秸秆地膜覆盖、使用保水剂抗旱剂、深松蓄水等。
第五,节水管理技术,包括土壤墒情监测与预报技术、节水高效灌溉制度的制定、以区域总效益最佳为目标的灌溉预报技术、输配水和灌水水量的测量和流量调节控制技术、以及建立高效用水投入机制,建立健全政策法规及管理服务体系等。
4.农业节水措施
4.1农业节水工程措施
目前农业节水灌溉过程措施很多,主要是渠道防渗、井灌区的垄沟衬砌、低压管道输水灌溉、喷灌微灌、井渠结合等,现就微灌技术进行详细叙述:
微灌即按照作物生长所需的水和养分,利用专门设备或自然水头加压,再通过低压管道系统末级毛管上的孔口或灌水器,将有压水流变成细小的水流或水滴,直接送到作物根区附近,均匀、适量地施于作物根层所在部分土壤的灌水方法。
微灌包括滴灌、微喷灌、涌泉灌等,微灌是当今世界上用水量最省、灌水质量最好的现代灌溉技术。
微灌可以将水施灌到每一株植物附近的土壤,经常能维持较低的水应力满足作物的生长需要,具有如下优点:
①省水、省工、节能,②灌水均匀,③增产,④可用咸水灌溉,⑤对土壤和地形的适应性强。
缺点是:
灌水器出口很小,易被水中的矿物质或有机物质堵塞,减小系统水量分布均匀度,严重时会使整个系统无法正常工作,甚至报废。
4.2农业节水非工程措施
农业节水非工程措施是指农业节水综合技术和管理,包括合理调整农作物布局、优化种植业结构、加强农业节水灌溉管理、完善农田灌溉管理措施和制度、科学管理灌溉用水、推行改进灌溉技术、大力发展旱作节水等。
如调整农业种植结构和优化配置水资源是农业合理用水、提高水资源利用率、保证农业持续发展的宏观措施。
不同作物具有不同的需水量和蓄水规律,针对各地区不同的水资源条件,利用优化技术,合理搭配不同作物,优化配水,使水资源利用达到优化,因此,根据不同类型的水源条件,调整作物布局,大力发展和推广“菜篮子工程”,进行水资源的优化配置,是农业水资源合理利用的主要策略,应大力进行试验研究、推广和应用。
三、结论
可持续发展作为一种发展的大趋势已被世界上大多数国家普遍认同,成为世界21世纪议程的主题。
我国人口众多,各种自然资源相对贫乏,生态环境保护与治理任务相当较重,实施可持续发展战略更具现实意义。
农业是国民经济的基础产业,肩负着14亿人生存所必须的农产品及工业所需原料的重任。
农业能否做到可持续稳定发展事关中华民族的生存与发展,关系到整个国家发展的全局。
由于独特的地理环境及气候,我国农业生产对水的依赖性极为强烈,有水才能做到稳定高产。
我国在相当长一段时间内。
水资源的供需矛盾将十分尖锐,农业可持续发展面临严重缺水危机。
节水灌溉作为一种高效用水模式对实现农业可持续具有不可替代的重要作用。
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