西北地区的农业灌溉与节水途径

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西北地区的农业灌溉与节水途径

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-02-24 1192


1 西北灌溉农业的基本特点

  a.降水稀少,气候干旱,中国的西北地区,地处内陆,属干旱、半干旱气候区。区内气候干旱,降水稀少,全区多年平均降水量,除陕西为667.8mm外,其它省区在270~320mm之间。年蒸发量高达1000~2600mm或以上。其中,黄河流域:关中盆地多年平均降水量为500~600mm,年蒸发量为900~1200mm;宁夏引黄灌区年平均降水量为200mm,年平均蒸发量为1500~2000mm;甘肃景泰灌区年均降水量不足200mm,年蒸发量在3300mm以上。内陆河地区:河西走廊年均降水量160mm,年蒸发量2100mm;新疆北疆的乌鲁木齐一带,年均降水量为150~300mm,年蒸发量1800~2400mm;若羌年降水量不过几毫米。全区降水量极少,是全国唯一降雨极度少于农田作物及天然植被需水量的地区[1]。

  b.土地资源丰富,开发潜力巨大。西北地区土地面积309.14万k㎡,约占全国总面积的33.1%,耕地和灌溉面积分别占全国面积的12%和11%。由于地广人稀,人均土地面积3.8h㎡,是全国的4.75倍;人均耕地面积0.206h㎡,高于全国人均数的1倍,居中国之首,现有耕地面积1200万h㎡,仅占其总面积的4%左右,土地资源开发具有很大的潜力。

  c.水资源严重短缺,制约着农业及经济建设的发展。西北地区多年平均水资源总量为2300亿m3,占全国总量的8%,除水土资源组合极不协调外,水资源的区域分布极不均匀。全区水资源量的70%集中在青海和新疆,在较少的水资源总量中,其中长江、澜沧江上游及新疆难以利用或不能全部利用的水量就达1000亿m3左右,是资源型缺水地区。人均水资源量为2364.1m3,比全国平均值高6%;平均水资源量为1.29万m3/h㎡,比全国平均值低40%(据1998年中国水资源公报),是全国最严重的缺水地区之一。水资源严重短缺是西北地区工农业生产发展和恢复生态平衡最重要的制约因素。

2 灌溉在西北农业和生态建设中的重要作用

  国内外灌溉实践表明,农田灌溉是一种最易提高干旱地区农业产量的方法。灌溉农业与旱作农业相比,谷物产量可提高6倍左右,中国农业以占世界7%的耕地,养活了占世界22%的人口,灌溉在农业中起到了极其重要的作用。在约占全国总耕地面积40%的灌溉土地上生产出占全国总产量75%的粮食、90%的蔬菜和棉花、80%的油料。据1996年资料统计,西北地区有效灌溉面积约585.3万h㎡,占总耕地面积的48.8%,全区2/3的粮食是由只占耕地1/2的水浇地生产的,其中陕西省有效灌溉面积132万h㎡,约占总耕地的38.25%,在约占全省1/3的耕地面积上,生产了全省2/3的粮食。甘肃省现有灌溉面积113.3万h㎡,约占全省耕地面积的28%,却生产了占全省总产量近1/2的粮食。宁夏河套灌区,灌溉面积30万h㎡,占全自治区耕地面积比例不到1/3,粮食产量却占全区的3/4,单产约高出旱地10倍以上。在干旱缺水、蒸发强烈的新疆,农业的发展全依赖于灌溉,有水便有绿洲,无水则为荒漠,没有灌溉就没有农林牧业,灌溉在西北地区农业生产中起着命脉的作用。

3 农业节水措施与经验

  西北地区除陕西以外,新疆、甘肃河西走廊、青海柴达木盆地、宁夏平原等地由于气候干旱,农耕区几乎全为绿洲型的灌溉农业,农业灌溉发展的规模决定于水资源的多少与保证程度。由于西部大开发战略的实施,工业和城市生活用水比例必然提高;山川秀美工程的建设,林草等业的生态用水也须有一定的保障。因此,未来农业用水必然受到挤占,在水资源短缺,又需满足各业用水需求状况下,解决用水问题的途径无非是开源与节流并举,但我们应该看到,无论是开辟新的当地水资源或建设南水北调西线调水工程,由于工程艰巨和投资巨大,短期内难以奏效。因此解决西北地区农业缺水的唯一途径是发展节水型农业,而且应是发展节水高效农业[2]。

  根据西北地区的自然特点和发展节水农业多年的实践,通常采用的节水措施有:

  a.减少输水损失,进行灌区渠系改造。主要办法是推广渠道衬砌和低压管道输水技术,渠道防渗工程是诸多农田灌溉节水措施中经济合理、技术可行的主要节水措施之一,同时又是当前农田灌溉节水工程改造中的关键环节。陕西、甘肃等地试验资料表明:渠道防渗可使渠系水利用率提高20%~40%,减少渠道渗漏损失50%~90%。据测算,西北地区渠系有效利用系数一般在0.4以下,最高也不过0.54,如能将渠系有效利用系数提高到0.6,用水量降到6000m3/h㎡以下,仅甘肃省就可节水约15亿m3。陕西关中五大灌区渠道全部衬砌后,年节水约2.8亿m3,相当于再建一个6.7万h㎡的灌区,节水效益十分可观。 管道输水灌溉技术被认为是投资最省、节水最有效、管理最方便的一种输水灌溉技术,在我国北方地区得到了广泛的推广应用。针对西北地区地广人稀、经济滞后、农民文化相对落后等特点,应大力推广该项节水技术。

  b.提高田间用水效率,推行先进的地面节水灌溉技术。西北地区目前的农业用水,一方面水资源短缺,另一方面用水浪费严重,农田灌溉用水定额,除陕西外,均高于全国平均水平。全区农田灌溉平均用水指标是华北地区的2.4倍,是全国的1.6倍,其中宁夏是全国的3.3倍,位居全国第一,每m3水的粮食产量只有0.5kg,只有全国平均水平的1/2,节水具有很大的潜力。西北地区灌水方式主要以地面灌溉为主,地面灌溉所采用的节水灌溉方式有:陕西洛惠渠灌区的小畦灌,较原来地面灌水方式节水25%~28.5%;陕西宝鸡峡和冯家山灌区的长畦分段灌,较传统的长畦灌省水40%~60%。新疆的膜上灌和小畦沟灌,膜上灌溉用水量由4500m3/h㎡减少到3375m3/h㎡,节水25%;小畦沟灌平均净灌溉定额3900m3/h㎡,节水13%。截止到1998年,采用这两种灌水方式的灌溉面积已占全疆有效灌溉面积的65%。目前这些先进的地面灌水技术已在西北地区推广应用,尤其是新疆创造的膜上灌水技术,由于其节水、增产效果显著,已在我国北方地区广泛采用。

  c.充分蓄集和合理利用当地水资源,发展就地灌溉。西北地区降水稀少,但降水时间比较集中,为了不致产生大量的水土流失,充分利用降雨径流资源,发展黄土高原农业生产,近年来实施的甘肃“121”雨水集流灌溉工程,宁夏的窑窖灌溉农业,以及陕西的“南(陕南)塘、北(陕北)窖、关中井”节水灌溉工程,对于解决西北地区农业水资源短缺,充分利用降水资源,合理利用地下水资源,增辟水源,发展就地灌溉,以及解决西北干旱地区群众饮水问题,发挥着重要作用。

  d.大力推广节水灌溉试验成果。西北水利科学研究所和陕西省水利厅等单位,通过系统的试验研究,分析作物产量与需水量及高产水分条件的关系,提出了陕西关中灌区主要农作物高产节水灌溉的研究成果[3]。该项研究从作物需水量、灌溉节水途径与节水指标等方面,为高产节水灌溉制度建立了理论基础。据此制定的节水高产灌溉制度方案,较现行灌溉制度节水1500m3/h㎡。该项成果经关中灌区高产量篇效益开发研究7个试点的应用,粮食产量达1.5万kg/h㎡,棉花产量可达1500kg/h㎡以上,具有显著的节水增产作用。

  e.实施农业综合技术措施,提高水分利用效率,在西北地区发展农业灌溉,不仅要采取节水灌溉方式,更需施用一定的农艺节水措施,此点比我国任何地区都显重要,它对提高一个缺水地区有限水资源的整体利用率,保持农业稳定发展具有重要意义。西北地区在推行各种节水灌溉技术的同时,也对综合农艺节水技术进行了大量的研究。根据不同类型地区的自然经济特点,采取合理施肥、以肥调水、蓄水保墒的耕作技术;地膜和秸杆覆盖保墒、化控、合理调整和优化作物种植结构;选用耐旱作物及节水品种;以充分利用灌溉水、自然降水、土壤水和地下水,提高水的利用效率,达到节水高产、优质低耗。中国科学院水土保持研究所采用氯化钙-赤霉素合剂处理种子抗旱节水技术,经在宁夏固原县示范,春小麦平均增产23.2%。新疆采用FA旱地龙抗旱剂,在作物生长期施用2~3次,增产15%~25%。甘肃、宁夏试种的地膜小麦、地膜玉米,产量分别超6000kg/h㎡和1.2万kg/h㎡,比常规种植的小麦和玉米产量分别高出2~5倍。

4 问题与对策

  西北地区农业灌溉主要存在以下问题:

  a.灌区土壤盐渍化加剧。据统计,中国北方地区不同程度的盐渍化耕地多达667万h㎡。其中很大一部分是由于灌溉不当引起的,灌区土壤盐碱化是西北地区农业灌溉中的主要问题之一。盐碱化面积从1989年的119.9万h㎡上升到1996年的126.5万h㎡(据1998年中国水资源公报统计),不到10年,面积约增加了6.6万h㎡,而且呈现扩大的趋势。新疆70年代统计盐碱化面积占总耕地的1/3,而最近的调查资料表明,新疆盐渍化面积已占总耕地的1/2[4]。宁夏盐渍化面积已占灌区耕地面积的26.6%。陕、甘、青也不同程度的存在着盐渍化问题。

  b.灌溉用水效率低。前已述及,西北地区虽然水资源短缺,但农业用水指标却高于全国平均水平。农田灌溉采用的大水漫灌,不仅造成水的极大浪费,而且造成灌区土壤盐渍化的加剧。灌区用水管理不善和田间渠系配套不完善也是灌溉用水效率低的一个重要原因。

  c.发展农业灌溉缺

长丝土工布的应用领域(1)作挡土墙回填中的加筋,或用于锚固挡土墙的面板。修筑包裹式挡土墙或桥台。(2)加固柔性路面,修补道路上的裂缝,防止路面反射裂缝。(3)增加碎石边坡及加筋土的稳定性,防止水土流失和低温时土体的冻害。(4)路道碴与路基之间的隔离层,或路基与软基之间的隔离层。(5)人工填土、堆石或材料场与地基的隔离层,不同冻土层之间的隔离,反滤和加固作用。(6)储灰坝或尾矿坝的初期上游坝面的滤层,挡土墙回填土中排水系统的滤层。(7)排水暗管周边或碎石排水暗沟周边的滤层。(8)水利工程中水井、减压井或斜压管的滤层。(9)公路、机场、铁路道渣和人工堆石等与地基之间的土工织物的隔离层。(10)土坝内部垂直或水平排水,埋入土体中消散空隙水压力。(11)土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。(12)排除隧洞周边渗水,减轻衬砌所承受的外水压力及各建筑物周围渗水。(13)人工填土地基运动场地基的排水。(14)公路(包括临时道路)铁路、堤岸、土石坝、机场、运动场等工程中用以加强软弱地基。

乏全面规划。西北地区目前在农业节水基础理论研究方面位居全国的前列,但对大区域发展农业灌溉缺乏全面系统的研究,尤其是对西北地区发展节水农业技术体系缺乏系统研究。正因为如此,在西北地区发展节水农业,是以灌溉农业为佳还是以雨养农业为宜,仁者见仁,智者见智。农业专家强调农艺措施在农业中的作用,淡化水利;而水利专家强调水的作用,轻视农艺,事实上,在自然条件十分复杂的西北地区,发展农业生产,水利与农艺措施必须结合,决不是非此莫彼。 针对上述问题,笔者认为:治理西北地区灌区盐碱化的有效措施是实行井灌井排,地表水地下水联合运用。提高农田灌溉用水效率的根本措施是发展节水灌溉,并辅以相应的农艺节水措施,发展农业灌溉应结合西北地区水土资源、社会经济发展状况,以水定植,以水定规模,制定不同地区相宜的节水灌溉发展模式,以确保西北地区农业健康有序地发展。


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