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关于农业节水灌溉改革创新的建议
 

提要:目前,我国农业用水量仍占全国总用水量的70%,而在全国用水量中,农业蒸发消耗的水量约占90%[1]。所以,全国节水的重点在农业,农业节水的关键是减少农田的蒸发蒸腾耗水量。

根据水利部农水司测算,现状全国灌溉水利用系数为0.46;1996-2006年全国大型灌区实施工程配套和节水改造1亿亩,项目区灌溉水利用系数达到0.48[2]。《国民经济与社会发展“十一五”规划》要求灌溉水利用系数达到0.5的指标。由此可见,灌区工程改造提高灌溉水利用系数并不容易,而且即使灌溉水利用系数达到0.5,仍然有50%的灌溉水未能有效利用。在灌区内打井提取地下水灌溉,可以使灌区内所有渗入地下的水大部分得到利用,既可提高水资源利用率,又可取得旱涝盐碱综合防治的效果,为灌区中低产田改造,提高农作物水分生产率创造良好条件。

为减少灌区蒸发蒸腾耗水量,需要采取工程的、农业的和管理的综合节水措施;节水的标准是使灌区包括耕地与非耕地的综合腾发耗水量与当地多年平均可利用的水资源量(包括降雨量)相适应,以此作为项目设计和水资源控制运用的基本原则。

灌区应组建农民用水者协会和供水管理组织,实施地表水与地下水统一管理,按成本水价和用水量收取水费,推行灌排区自主管理体制。

应加强灌区建设与管理的科学研究。宏观的战略研究为灌区建设提出正确方向,避免重大失误;微观的技术性研究,为实现战略决策提供支持。科学研究的主要方式应结合灌区监测评价,跟踪农民生产进行,使研究成果得以直接应用于项目设计和指导农民生产。

中国共产党第十七次代表大会把“以人为本,全面协调,可持续的科学发展观”,以及把建设节水型社会和创新型社会作为基本国策写入大会文件。在此形势下,农业节水灌溉当如何改革创新?谨提供几点意见,供参考。

一、改革开放30年来农田灌溉事业的辉煌成就

上世纪60至70年代,由于天灾人祸,全国的经济濒于崩溃的边缘,农业总产不足,生活必需品定额分配,粮棉油肉凭票购买,三餐难以裹腹。改革开放,农业分田到户,调动了农民的生产积极性;同时政府对农田基本建设加大了资金投入,减轻了水旱灾害的影响,使得全国的农产品供应歉年基本自给,丰收年略有节余;近年来全国市场繁荣,人民衣食丰足,为举世赞颂。

我国农田水利建设的成就不光是灌溉面积的增加,而且各地结合当地条件,在水资源开发利用方式上都有所发展,取得了良好效果。例如:南方灌区的塘坝建设,增强了雨洪拦蓄能力,提高了水资源利用率和灌溉保证率,减轻了水土流失危害。北方缺水地区开发地下水灌溉,发挥的作用尤其值得赞扬。据有关资料介绍,北方地区从上世纪70年代开始,大力发展井灌,现有井灌面积超过2亿亩;在地表水灌区内打井,开采地下水作为第二水源,灌溉面积也达到2亿亩;二者合计接近占全国总灌溉面积的一半[3]。在黄淮海平原开发地下水灌溉,发挥了旱涝盐碱综合防治的巨大作用,使得该地区农业多灾低产的状况发生了根本变化,扭转了数百年来“南粮北调”的被动局面,做到了粮食自给有余。东北三省从上世纪80年代开始,在低洼湿地打井种稻,以稻治涝,减轻了渍涝灾害对农业生产的威胁,形成了约3000万亩的优质粳米生产基地,改善了北方地区粮食生产结构。西北干旱地区灌溉,凡是实行井渠结合,地表水与地下水联合运用的,都有效地解决了灌区次生盐渍化问题。这些成绩与经验都值得深入进行理论总结。

二、 当前农业灌溉存在的主要问题

第一、工农业高速发展,用水过多,超过了水资源承载能力,加剧城乡矛盾,破坏生态平衡。

第二、建设规模过大,投资能力不足,许多灌溉工程未建成即投入生产运用;投产之后,又由于资金缺乏,设备不能正常维修养护,有效灌溉面积呈衰减趋势。

第三、建成的灌溉项目管理制度不健全,管理单位无自主权,使工程效益不能充分发挥。

第四、水利院校的教育和教材内容重视水工结构的设计理论,忽视管理科学与实践,重视先进技术设备的研制原理,忽视先进技术应用的自然条件和社会经济条件;以致培养的毕业生与社会需要脱节。再加我国的水利建设项目常以形象工程表现政绩,而对项目管理及其效果缺乏监测制度和评价指标;所以,就形成“重工程、轻管理,重大型、轻小型,重骨干、轻配套,重建设、轻效益”的社会思潮。几十年来批判“四重四轻”错误倾向已成为群众性的口头禅,但至今仍未肃清其影响;基本原因在于农业灌溉项目建设未产生新的科学理念。

由此可见,农业节水灌溉项目建设,不仅工程续建配套需要政府加大财政投入,而且节水技术改造更需要从事水务工作的领导干部和技术人员更新传统观念和技术知识,认真学习国际先进科学技术和管理经验。从长远发展考虑,最根本的办法是改革水利高等院校的教育方式和教材内容,培养具有新知识和新思维的后继人才。

三、 农业节水灌溉事业的发展方向

改革开放30年来,我国城市、工业高速发展,不少地方挤占了农业用水,但至今农业用水量仍占全国总用水量的70%左右。在全国总用水量中,被蒸发消耗的水量,农业占将近90%,城市和工业约占10%,由此可见,全国节水的重点在农业,农业节水的关键是降低农田水分蒸发蒸腾消耗量。

农业节水灌溉方式,一是采取工程技术措施减少灌溉水的渗漏流失,提高灌溉效率(或灌溉水利用系数);二是采取工程的、农业的和管理的综合节水措施,降低水分腾发量,提高农作物的水分生产率。二者结合,缺一不可。特别是在资源性缺水地区,节水灌溉项目建设不应当把提高灌溉效率作为评价节水效果的唯一指标。因为灌溉过程中渗漏流失的水量转移到了地下和下游水域,换个地方和开发方式仍可再利用;如果把采取工程措施减少的渗漏和流失的水量,用于扩大灌溉面积,增加灌水次数,或移作他用,将增加水分腾发量,加重水资源紧张形势。

采取综合节水措施,减少农业水分腾发量,提高农作物水分生产率,对节水灌溉有普遍意义。资源性缺水地区需控制灌区腾发耗水量,使之与当地可利用的水资源量相平衡。工程性缺水地区也需控制灌区水分腾发量,以缩小水资源调蓄工程规模,降低工程投资。对灌区内部工程而言,减少农田水分腾发量,可减少灌溉用水量和渠系供水流量,降低工程造价。正确选择农业技术与灌溉技术的组合,可取得节水与增产的双重效果。

在农业节水灌溉项目中,应充分发挥开发地下水灌溉的重要作用。(1)地下水是可以再生的水资源,适当开发利用,可发挥增产作用;否则大部分会流失和无效蒸发。(2)开发地下水灌溉,地下水位下降,可增加降雨入渗量,减少潜水蒸发,并且可使渗入地下的水量大部分得到有效利用,效果远大于单纯提高灌溉水利用系数。(3)开发地下水灌溉,可使受气候变化水资源年际丰枯不均的情况得到调剂,提高供水保证率。(4)开发地下水灌溉,地下水位适当下降,有利于防治渍涝灾害;特别是在北方河流冲积平原的地表水灌区里,由于土质多粉砂,不利于明沟排水;采用井渠结合、地表水与地下水联合开发运用的灌排方式,是克服灌区次生盐渍化的有效措施。(5)打井灌溉,就地取水,可适时浇水,减少渍涝盐碱灾害,有利于农作物稳产高产。

基于以上认识,对农业节水灌溉的发展方向提出以下几点建议:

1、 农业节水灌溉项目的建设目标,是减少灌区水分腾发量,提高农作物的水分生产率;为此需要多部门协作,采取综合节水措施,节水的同时增加农作物的产量和产值。

2. 农业节水灌溉项目应把开发地下水灌溉作为一项重要的基础设施,以提高水资源利用率和灌溉保证率,并发挥旱涝盐碱综合防治的作用。

据水利部农水司2007年完成的全国各省农业灌溉水利用系数的测算,现状为0.46;1996-2006年全国大型灌区实施的续建配套和节水改造1亿亩,项目区灌溉水利用系数为0.48。《国民经济与社会发展“十一五”规划》要求全国灌溉水利用系数提高到0.5。由此可见,提高灌溉水利用系数行之不易,而且即使达到了0.5的指标,仍然有50%的灌溉水未能直接利用。因此建议,在所有灌区,凡是水文地质条件适合打井灌溉的地方,都应当把井渠结合,地表水与地下水联合运用的灌排方式,作为旱涝盐碱综合防治的基本措施,为此,应组织力量做好规划。

开发利用地下水灌溉,地下水位有一定程度下降是必然现象。(1)地下水位下降才可把潜水蒸发的水量转变为灌溉用水;(2)旱年,特别是连续干旱年发生时,需要开采地下水灌溉补偿降水量的不足,地下水位将有较大幅度下降;但只要地下水位实际降幅Δh小于、等于理论降幅Δh,就不会产生地下水位持续下降的后果。

地下水位理论降幅Δh=(P-P)/u,式中,P为多年平均水资源可利用量,P为干旱年水资源可利用量,u为地下含水层给水度;式中Δh、Δh、P和P均以mm计。

要加强井灌区地下水开采量的管理,控制井灌区包括耕地和非耕地的综合腾发耗水量小于、等于当地多年平均可利用降水量,并保持干旱年的地下水位实际降幅小于等于理论降幅。

3. 改革灌区管理体制与运行机制

在灌区建立用水者协会参与项目建设与管理,发挥农民自主管理的积极性,是农业节水灌溉贯彻群众路线的最佳方式。实践证明,无论是地表水灌区,或地下水灌区,这样做都是成功的。

灌区建立供水组织,统一管理地表水与地下水开发利用的工程布局和配置运用,是水资源科学利用的组织保障,避免再度出现兴渠废井和兴井废渠的失误。

在资源性缺水的井灌区,应以县为单位建立供水组织和制度法规,统一管理全县的地下水开发利用,避免按村屯组建的用水户协会不了解地下水的承载能力而过度开发。

核算用水成本,按成本水价和用水量计收水费,是保证灌溉工程正常运作和可持续发展的经济基础,也是激发农民节约用水的经济手段。如为了减轻群众经济负担,以低于成本水价收取水费,则少收的水费应由政府财政给予补偿,不能使管理单位因经费不足,工程设施无力维修,拼消耗带病运转。

按成本和用水量收取水费,水管单位给用户供水越多,经济收入越多;减少供水量则经济收入减少,不利于激发供水单位推动节水灌溉的积极性。为此,应核算常规的灌溉用水定额,为推行节水灌溉,减少灌溉用水量而少收的水费,政府不但要给足补贴,而且还要给予奖励。

四、加强农业节水灌溉的管理和科学研究

农业水利建设的显著特点,一是地域性差别大,不同地区的农业种植结构、水旱灾害的主次地位,以及排灌工程结构均有显著差别;二是受气候条件影响,一个灌区内不同年份的灌溉需水量和对排水的要求也有所不同。三是农业为弱势产业,随着二、三产业的发展,从事农业生产的比较效益越来越低;实施节水灌溉,节省灌溉用水,增加农民经济效益有限,节省下来的水资源大部分为城市和工业利用,或者成为生态环境修复用水;因此,节水灌溉项目工程建设与改造的资金,以及管理工作增加的费用大部分应当由政府财政承担。四是农业灌溉属多学科交叉科学,开展节水灌溉需要多部门通力协作。五是农业水利工程的生产效果和对环境的影响,是在工程投入运用之后,随着时间的推移,而逐渐显示出来的。

基于以上特点,开展农业节水灌溉的科学研究须注意的事项:一是要采取开放方式,吸纳多学科专家参与;二是要科学总结建成工程的管理运用效果,从中取得经验和改进方向;三是跟踪农民生产进行监测,取得的科学数据直接为改进生产管理服务。

开展农业节水灌溉的科学研究分两个层级。一是宏观战略研究,意在为灌区建设找出正确方向,使之与流域的和区域的水资源配置相适应。二是微观的技术性研究,意在解决生产管理的技术性问题,并为落实宏观战略研究提供支撑。

农业节水灌溉战略研究涉及到的几个地域性问题说明如下:

1. 海河平原地区农业节水灌溉的战略研究问题

海河平原水资源严重匮乏,从上世纪70年代开始,大规模打井提取地下水灌溉,引起浅层地下水位年平均以0.5m的速度下降,深层承压水位年平均以3-5m的速度下降,并诱发一系列地质灾害。水利部主持的利用世界银行贷款实施农业节水灌溉项目(执行期2001-2005年),在北京市和河北省的井灌项目区,由于采取综合节水措施,既减少了腾发耗水量,又增加了农作物产量;5年执行期内年平均降水量分别少于多年平均降水量118-70mm,不但大大缓解了地下水位下降速度,而且达到了项目区综合腾发量小于当地多年平均降水量,和地下水位实测下降幅度小于理论下降幅度的两项条件,初步判断利用当地降水可满足农业持续发展的需要。此项成果需要进一步验证;特别是在平原中东部浅层地下水有咸水层的区域,如何大面积推广,需解决一系列技术、经济和管理问题。

2. 黄淮平原农业节水灌溉的战略研究问题

黄淮平原地处我国南北方过渡带,年平均降水量从北部黄河沿岸的650mm,向南递增至淮河沿岸的1000mm,无霜期也由北向南递增。该平原东西部自然条件差异也大。西部主要是黄河冲积洪积平原;洪泽湖以东里下河地区为泻湖型洼地,废黄河以北为沂沭河水系的洪积平原。河流冲积洪积平原区水文地质适合打井灌溉。泻湖型洼地则由于土质粘重、地下水矿化度高,不适合打井灌溉。江苏省已利用引江工程在里下河地区建立排灌系统,实施“水稻-小麦、油菜”复种制度,取得成功。

洪泽湖以西的黄淮平原,旱涝灾害频繁,涝重于旱。该区打井提取地下水灌溉已很普遍。据调查,在年平均降水量650-750mm的区域内,种植旱作物复种指数1.7-1.9,打井灌溉地下水可保持采补平衡。年平均降水量800mm以上区域,种植旱作物复种指数2.0,打井灌溉水资源有余;这些地方临近淮河,地势低平,汛期河道受淮河洪水顶托,排泄不畅,洪涝威胁严重。该区节水灌溉需研究的战略问题:(1)在年降水量大于800mm的区域,打井灌溉,是否可在小麦收获后,种植部分水稻,以抗御渍涝和提高降水的利用率?(2)南水北调中线工程通水后,可利用的境外来水增加,将更加大种稻的紧迫性,是否应研究在此地开辟新的水稻种植基地?

苏北黄河冲积平原与沂沭河洪积平原,水文地质条件均较好,年平均降水量800mm左右,此地灌溉从经济上考虑,是发展井灌还是利用南水北调东线工程供水灌溉?何者更合理?

3. 东北平原农业节水灌溉的战略研究问题

东北松嫩平原和三江平原,年平均降水量500mm左右,可以满足一季旱作物的需水量;来自大小兴安岭的洪水排泄不畅,形成许多湖泡湿地,渍涝是农业生产的主要威胁。从上世纪80年代开始,该区在低洼湿地实行打井种稻,以稻治涝的办法,取得成功。目前井灌种稻面积发展到2000-3000万亩,形成新的优质粳稻生产基地。

黑龙江省三江平原分布在二级阶地和台地上的稻作区,地下水位下降10m左右;分布在低平原的稻作区,地下水位也有所下降。当地政府计划引境内江河及国际河湖水灌溉,扩大水稻种植面积。值得研究的战略问题是:(1)高平原是水土流失区,是否适合种稻?种稻应采取何种水源灌溉?(2)低平原打井种稻,稻田与旱作物应保持何种比例,可维持地下水采补平衡?(3)引江河水扩大种稻面积,水旱田保持何种比例?地表水与地下水如何配置?引河水灌溉的渠系结构,是利用排水沟道引水,分散建站扬水灌溉?还是集中建站灌溉,建立灌排两套系统?

松辽河流域灌溉,无论是开发利用地下水,或是引用江河水,都需仔细做好水资源平衡分析工作。

4. 宁蒙河套引黄灌区农业节水灌溉的战略研究问题

宁蒙河套引黄灌区是黄河上游用水量最多的灌区,由于排水沟淤堵问题难以解决,灌区次生盐碱化现象一直是提高灌区农业生产力的障碍。上世纪70年代和本世纪初,两灌区都曾打过四、五千眼井,试验井灌改良盐渍化土壤,取得良好效果,但未能坚持。需要研究的问题是:(1)灌区井渠结合,地表水与地下水联合开发运用,如何统一管理?(2)井渠结合的灌排工程结构如何规划布置?

宁蒙河套引黄灌区通常的灌溉经验是:秋末冬初储水灌溉,用水量占全年灌溉用水的40%左右;作物生长期内的灌溉诀窍是,“头水满,二水赶,三水四水洗个脸”。这种灌溉方式主要是降低作物根层土壤溶液盐分浓度的需要,并非每次灌溉前土壤墒情不足;因此是适应土壤盐渍化条件下农业生产特殊需要的灌溉方式,不是由于干旱,土壤水分不足需要的灌溉方式。这种灌溉方式由于灌水次数多、灌水量大,引起地下水位升高和土壤盐渍化;而土壤盐渍化又需要多次灌水和灌大水,形成恶性循环。解决这种恶性循环的有效途径,就是实行井渠结合的灌排方式,在秋末和早春把地下水埋深控制在1.5至2.0m,作物生长季节控制在1.0至1.5m。

5. 黄河下游引黄灌区农业节水灌溉的战略研究问题

黄河下游河南与山东二省的引黄灌区,存在问题主要是泥沙淤积,以往解决办法是建沉沙池沉沙,现在可建沉沙池的洼地均已淤平,变成良田,不可复淤;从渠道及河道中清出的泥沙,对环境构成公害;故泥沙处理缺乏良策。需要研究解决的问题之一是,小浪底和西霞院水库建成后,可否从水库直接引清水,建立输水总干渠统一给下游各引黄灌区供水?问题之二是,豫鲁两省引黄灌区年降水量550-650mm,种植旱作物复种指数1.5-1.7,采取井灌基本不缺水。河南省人民胜利渠灌区在灌区内分散种稻,稻田面积占耕地面积20%左右,灌溉主要用地下水,起到了平衡地下水的作用,在这种种植结构条件下,灌区综合腾发量650mm左右,与当地年平均降水量基本相当。应研究灌区井渠结合灌溉,以减少引黄水量,解决灌区的泥沙淤积问题。

6. 南方四川盆地和江汉平原农业节水灌溉的战略研究问题

近年来这些地区发生特大干旱,禾苗枯萎,人畜饮水困难,只得临渴掘井。这些地方年平均降水量均大于1000mm,又是江河的洪积冲积平原,水文地质条件良好,可否实行河、渠、塘、井、相结合的灌溉方式,提高当地降水利用率;一般年份减少从江河的引水量,特大干旱年,以井灌应急?

农业节水灌溉的战略科学研究课题,应当以国家级重大研究项目下达,由中央科研机构与地方科研机构协作承担,成果需得到中央和地方政府主管部门认为可行,方可结题。

节水灌溉的微观技术性研究内容,包括监测研究各种农作物不同灌溉方式和节水措施条件下的腾发耗水量、耕地多种作物的平均腾发耗水量、项目区包括耕地和非耕地的综合腾发耗水量,水资源平衡分析,地表水与地下水的水质变化,土壤肥力变化,化肥农药使用效果及其对环境的影响,以及各种技术措施对农业增产节水的效果等。这些研究均应在项目区耕地上设监测点和对比点,跟踪农民生产进行监测分析,以使监测资料反映项目区实际情况,研究成果直接为改进生产措施、提高管理水平所用。

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