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杂木河灌区农田灌溉用水现状分析与节水策略论文

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2025-03-27 15:33:36    来源:    作者:xuling

摘要:本文以甘肃省武威市凉州区杂木河灌区为研究对象,通过分析该地区农田灌溉用水现状,发现灌区存在资源性缺水、来水时空分布不均等问题。本文还从气候条件、社会经济因素和生态环境三方面对导致该地区供水不足的原因进行了探讨。

  摘要:本文以甘肃省武威市凉州区杂木河灌区为研究对象,通过分析该地区农田灌溉用水现状,发现灌区存在资源性缺水、来水时空分布不均等问题。本文还从气候条件、社会经济因素和生态环境三方面对导致该地区供水不足的原因进行了探讨。结果表明,降水少是造成该地区农业干旱缺水的主要原因;地下水开采不合理也加剧了该地区的地下水位下降。针对这些问题,本文提出了加强灌溉管理、引进节水灌溉技术、提升信息化水平、加强监管以及跨流域调水等节水对策建议。通过测算分析表明,采取这些节水措施可以显著提高灌溉效率,缓解用水紧张局面,在节约水资源的同时提高农业生产效益,对于杂木河灌区乃至整个河西地区农业可持续发展具有重要意义。


  关键词:农田灌溉;节约用水;农田建设;河流来源


  甘肃河西地区地处内陆干旱区,水资源十分匮乏,农业灌溉用水常年处于供需矛盾状态。近年来,受气候变化和上游用水量增加等因素的影响,杂木河来水日趋减少,时空分布更加不均,灌区用水形势日益严峻。因此,如何在有限水资源条件下,通过加强管理、改进技术、创新机制等手段,提高灌溉效率、保障粮食安全,实现农业增产、增效和可持续发展,成为一个亟待解决的重要课题。本文将在分析杂木河灌区农田灌溉用水现状的基础上,提出切实可行的节水对策建议,以期为当地乃至整个河西地区农业灌溉管理实践提供有益参考。


  1基本情况


  甘肃河西地区杂木河灌区属于资源性缺水区。该地区多年平均降水量仅为177.1mm,而蒸发量高达1943mm,存在严重的供需矛盾。从数据来看,2024年凉州区配置给杂木河灌区的水权水量为22076万立方米,其中地表水为17753万立方米,地下水为4323万立方米,其中农业用水占比最大,达70%以上,生活、生态和工业用水的占比均相对较小[1]。杂木河灌区目前已建成了一定规模的灌溉工程设施,包括1座渠首枢纽、61.8km干渠、173.86km支渠和3座总库容597万立方米的调蓄水池等,初步具备了一定的供水调蓄能力。同时,灌区已实施高标准农田11.81万亩,在灌溉效率和用水管理方面有了较大提高。


  2灌区农田灌溉用水的现状分析

       2.1工程现状


  从高标准农田建设情况来看,杂木河灌区目前已实施高标准农田面积为11.81万亩,占灌溉面积的44%。这些高标准农田项目的实施,对于改善灌区农业生产条件、提高灌溉效率、节约灌溉用水量具有重要意义。


  从技术角度分析,杂木河灌区现有工程在解决农业灌溉、改善生态环境等方面发挥了积极作用,但存在一些突出问题。现有调蓄水池库容偏小,调蓄能力有限,远不能满足灌区丰枯季节调配的需要[2]。例如,2024年,水池总库容仅相当于灌区配水量的2.7%,难以对上游来水进行有效调蓄。部分渠系等配套工程老化失修,输配水损失大,灌溉水利用系数偏低。据统计,杂木河灌区平均渠系水利用系数仅为0.525,远低于全国0.75的平均水平。

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  2.2灌区河流来水情况


  杂木河灌区地处河西走廊东端,主要依托杂木河来水供给。多年来,受气候变化和上游用水量增加等因素影响,杂木河来水量呈逐年下降趋势,来水时空分布不均的特征日益突出[3]。数据显示,杂木河流域多年平均来水量为2.18亿m3。2024年,杂木河流域全年预计来水约2.0009亿m3,其中1~5月来水量为2826.49万m3,仅占全年的14%,较2023年同期减少2.14%,较近五年同期减少23.58%,来水偏枯形势十分严峻。从年内分配来看,杂木河4~6月来水预计占全年来水的17.3%,7~9月来水预计占全年来水的68.4%,10月至次年3月来水预计占全年来水的14.3%,来水主要集中在汛期,丰枯极不均衡。


  2.3 2024年灌区播种及灌溉情况


  2024年,杂木河灌区实播面积为26.21万亩,其中地表水灌溉面积为11.58万亩,占44.2%;混合灌溉面积为5.62万亩,占21.4%;纯地下水灌溉面积为9.01万亩,占34.4%。由此可以看出,目前地表水灌溉面积占比最大,但地下水灌溉和混合灌溉面积也较为可观,灌溉水源结构有待进一步优化。


  从作物种植结构来看,夏禾播种面积为7.37万亩,占总播种面积的28.1%,以小麦为主;秋禾播种面积为16.68万亩,占总播种面积的63.7%,以玉米为主;经济作物播种面积为2.15万亩,占总播种面积的8.2%,以日光温室蔬菜为主[4]。总体而言,粮食作物仍是杂木河灌区的种植主体,经济作物比重相对较小。


  在灌溉方式方面,杂木河灌区采取常规灌溉与高效节水灌溉相结合的模式。常规灌溉面积为15.70万亩,占总灌溉面积的59.9%;高效节水灌溉面积为10.48万亩,占40.1%,其中高标准农田面积为8.59万亩,管灌面积为1.89万亩。由此可以看出,节水灌溉技术已经得到了较大范围的推广与应用,为提高灌溉效率、节约用水发挥了积极作用。但节水灌溉比例还需进一步提高,特别是要大力发展喷灌、滴灌、微灌等先进适用技术,实现精准灌溉、科学用水。


  2.4灌区节水型社会建设情况


  近年来,凉州区杂木河灌区立足高质量发展用水需求,全面实施国家节水行动,走水资源节约、集约发展之路,统筹兼顾优化水资源配置,一以贯之抓好深度节水、控水,精打细算使每一滴水都发挥最大效益,进而探索出了一条干旱缺水地区高效节水与高质量发展互促共赢之路。


  一是“四个层面”强保障。节水涉及千家万户,与各行各业息息相关,灌区通过建立机制、广泛宣传、健全制度、强化监管四个方面的措施,保障了国家节水行动有序推进、有据可依、有章可循。


  二是“两项改革”增活力。水价改革和水管体制改革,是实施国家节水行动的关键举措。杂木河灌区将城乡居民、非居民、特种行业用水价格分别调整为2.25元/m3、3.4元/m3、18元/m3,实现城乡同价供水。农业用水实行“两部制”水价,基本水费为2元/亩,计量水价地表水为0.21元/m3、地下水为0.09元/m3。同时,推行分类水价和分档水价,以水价倒逼群众用水观念和发展理念转变。


  三是“五位一体”控水量。该地区探索建立了明晰水权、审批水量、精细管水、过程监管、水权交易“五位一体”管理模式。通过建立相关部门、灌区、镇、用水户协会、用水小组“五级”水权分配机制,将水权逐级明晰到各用水户,核发实名制水权证。按照“户申请、组汇总、协会核实、镇审核、灌区确认、用水户缴费取水”的程序,逐级严格审批水权,做到先申请、后审批,先缴费、再供水,逐级规范了取用水行为。


  3甘肃灌区农田灌溉用水节水对策3.1重视灌溉管理


  3.1.1制定管理制度


  为提高杂木河灌区农田灌溉用水效率,节约宝贵的水资源,制定科学、合理的灌溉管理制度至关重要。根据灌区的实际情况,建议从以下几个方面着手。


  建立健全的用水定额管理制度。根据不同作物的需水特点,结合土壤、气候等条件,科学测算各类作物的合理灌溉定额,并将其作为灌溉用水的控制指标。以小麦为例,其全年灌水量一般为4500m3/hm2,可据此合理确定灌溉定额上限。2024年,杂木河灌区小麦播种面积为7.37万亩,按此定额估算,全年小麦灌溉用水量约为2487万m3。类似地,可测算出其他作物的用水定额和总需水量,并以此为基础制定灌区年度用水计划,严格控制实际用水量不超定额。


  3.1.2控制用水量


  通过采取有效措施,合理控制灌溉用水,可以在保证作物正常生长的同时,最大限度地减少水资源浪费。为此,该地区要严格执行用水定额,超定额部分累进加价。参照当地或国内外同类地区的经验做法,测算出杂木河灌区小麦、玉米、蔬菜等主要作物的科学灌溉定额,作为控制用水的红线。对超定额部分采取阶梯水价,定额内水价维持不变,定额外可分为两到三挡,用水量越大、水价越高,倒逼农户节约用水。例如,小麦定额为4500m3/hm2,定额内水价为0.12元/m3,超定额部分可分两档,4500~5000m3/hm2的水价为0.18元/m3,5000m3/hm2以上的水价上调至0.24元/m3[5]。以2024年小麦播种面积为7.37万亩为例,若其实际用水量较定额值超5%,按上述水价测算,仅小麦一项每年可节水约124万m3,节约水费支出约为29万元。


  3.2引进现代化灌溉配套设施


  目前,杂木河灌区高效节水灌溉面积为10.48万亩,占总灌溉面积的40.1%,其中管灌面积为1.89万亩。据统计,临近甘肃省的宁夏回族自治区节水灌溉面积已达662万亩,占灌溉面积的64%;而甘肃省节水灌溉面积为485万亩,占灌溉面积的42%。因此,大力发展节水灌溉势在必行。


  喷灌是一种先进适用的节水灌溉技术,具有均匀洒水、省工省时、节水增产等优点。喷灌的田间水利用系数可达0.75以上,较传统地面灌溉提高30%左右,还可使作物增产10%~30%。以2024年杂木河灌区11.58万亩小麦和玉米地表水灌溉面积为例,若全部采用喷灌,按平均节水量为130m3/亩、增产100kg粮食测算,则可节约水量1505万m3,新增粮食产量11580t,经济效益和生态效益十分显著。喷灌造价一般为1000~1500元/亩,若按1200元/亩估算,全部改造需投资13896万元。虽然前期投入大,但综合考虑节水增产效益,投资回收期为4~5年,可接受性强。


  滴灌适宜于地形起伏较大、供水水源有限的条件,能实现定时、定量精准补水,田间水利用系数可达0.90以上。滴灌可使作物节水30%~50%,增产20%~50%。但滴灌对水源水质要求较高,例如,杂木河水含沙量偏大,易造成毛管堵塞,因此,更适合用于地下水灌溉。

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  3.3提升工程信息化建设水平


  目前,杂木河灌区已初步建成,包括渠首枢纽、干支渠系统和调蓄水池在内的灌溉工程体系,为农业灌溉发挥了重要作用。但从信息化水平来看,杂木河灌区仍存在基础薄弱、手段落后等问题,制约了灌区的科学调度和精细化管理。因此,应大力加强灌区信息化建设,以信息技术手段支撑现代灌溉管理[6]。干支渠系统要布设水情测报装置,实时监测流量、水位等关键参数;在典型灌溉田块应安装土壤水分传感器,掌握作物需水状况;在调蓄水池加装视频监控设备,并配备水质检测仪器,确保供水安全。以2024年为例,全灌区约有61.8km干渠和173.86km支渠。若平均每5km设置1个水情测报点,则共需建设47个水情测报点,按每个点位5万元的造价估算,投资为235万元。若在11.81万亩高标准农田每100亩布设1套土壤水分监测设备,则共需布设1181套,按每套1万元计算,投资为1181万元。3座调蓄水池,若每座配备2套视频监控设备和1套水质检测仪器,则共需投资45万元。总体来看,全面加强基础设施建设约需投资1461万元。尽管前期投入较大,但可为灌区信息化管理提供可靠的数据支撑和技术保障。


  3.4加强灌区监督管控


  通过采取有效的监管手段,可以及时发现和纠正用水过程中存在的问题,遏制过量灌溉、跑冒滴漏等水资源浪费行为。为此,在灌区主要控制断面安装在线监测设备,实时掌握各级渠系来水流量和水质状况。通过在线监测,可以及时发现渠系漏水、非法取水等问题,为精准管控提供数据支撑。同时,在用水户田间随机抽查计量设施,核实实际用水量与申报计划量是否相符。2024年杂木河灌区实灌面积为26.21万亩。若按1%的抽查比例计算,则需要对2621户农户进行检查,工作量较大。建议采取“互联网+监管”模式,农户可以通过手机App申报用水计划,管理部门利用大数据分析辅助随机抽查,减轻人力负担。


  3.5做好跨灌区调剂或丰蓄枯用


  杂木河灌区内水资源总量有限,且年际、年内分布极不均衡。为了应对这一问题,做好跨灌区水量调剂和丰枯季节的蓄水调节至关重要。为此,应积极开展跨流域、跨灌区水量调剂。杂木河灌区自身水资源不足,应主动加强与周边灌区的水量调剂合作[7]。一方面,依托已建成的凉州区调蓄工程,通过“四河十三池”水系连通网由西向东从西营、金塔、杂木、黄羊四大灌区调水,实现水系连通,成为水资源丰蓄枯用的“水盆子”,搭建起水资源统筹调配的“水网络”,破解资源性缺水和工程性缺水难题。另一方面,聚焦石羊河流域严重缺水问题,可以通过引入秦延伸增效项目,从水量相对富余的大通河向凉州区调剂部分水量。该工程规划年调水3.02亿m3,主要用于置换石羊河流域武威市、金昌市、张掖市6个县区地下水超采区的部分生活生产用水、减少地下水开采量,置换部分地表水增加河道内生态供水。项目实施后将从根本上缓解流域内水资源短缺问题,对促进石羊河流域生态恢复、筑牢国家西北生态屏障具有持续影响和重大意义。


  4结语


  杂木河灌区作为河西走廊东端重要的农业灌区,发展节水灌溉对于当地经济社会可持续发展至关重要。通过加强灌溉管理、引进先进适用技术、提升信息化水平、创新监管模式、开展跨流域调水等一系列节水措施,可以显著提高灌溉水利用率,在保障粮食安全的同时实现农业增产、增效。测算表明,大力推广喷灌、滴灌等高效节水技术,可使杂木河灌区农田年节水2000万m3以上,粮食增产上万吨,经济效益和生态效益十分显著。尽管前期投入较大,但从长远来看,发展节水农业有利于缓解当地水资源短缺矛盾,促进经济社会与生态环境协调发展,投资回报率较高。此外,随着国家对农业节水的政策支持力度不断加大,灌区节水减排也将获得更多资金和项目扶持,未来发展前景广阔。

  参考文献:


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  [2]白兆伟.黄羊河灌区农田地表水灌溉用水分析[J].农业科技与信息,2023,(06):134-136.


  [3]秦志民,傅艳普.节水灌溉技术在农田水利工程中的运用[J].水电水利,2021,5(03):7-8.


  [4]钱伟.凉州区西营河灌区2020年农田灌溉用水有效利用系数测算浅析[J].农业开发与装备,2023,(10):86-88.


  [5]孙正东,董进伟,王凡,等.2022年度内蒙古自治区镫口扬水灌区农田灌溉水有效利用系数影响因素分析[J].内蒙古水利,2023,(10):8-10.


  [6]雒仪,王启优,王学良,等.甘肃省蔬菜灌溉用水定额修订与评估研究[J].中国农村水利水电,2023,(12):180-187.


  [7]薛凌荣.高效节水灌溉技术在玉门灌区戈壁农田水利工程中的应用[J].南方农业,2022,16(22):227-229.