近年来,我国节水灌溉发展很快,创造和积累了许多成功的经验,但在大规模节水灌溉方面尚未形成系统的理论。按照中央的部署,各地正在抓紧进行“大型灌区续建配套与节水改造”的规划设计。虽然水利部明确提出了原则与要求。但各地对这些原则的理解尚有差异。由于这种全面规划不仅关系到灌区本身的发展,而且将对地区经济乃至国民经济发展产生深远影响,为了使改造后的灌区既能满足节约用水的要求,又能保持农业持续发展,即最经济地利用有限的水资源和最有效地进行灌溉,规划设计人员不可避免地会遇到许多不能用传统方法解决的新问题。结合部分参加规划设计报告评审的体会,对我国大型灌区节水改造规划设计的基本任务、及要求谈几点认识。
一、灌区节水灌溉规划的基本任务
节水灌溉是根据作物需水规律及当地供水条件。为了有效地利用降水和灌溉水,获取农业的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益而采取的多种措施的总称。节水灌溉的含义甚广,如果仅把它理解为节水条件下的灌溉或节约灌溉用水,就无法理解中央要把节水灌溉当作一项“革命性措施”来抓的要求了;灌溉水从水源到被作物吸收利用,要经过一系列环节。每一个环节都存在水量无益损耗;换句话说,每个环节都存在节水潜力,凡能在这些环节中提高水分生产率的措施,均属于节水灌溉的范畴。因此,节水灌溉规划不能只围绕工程进行。
在灌区节水灌溉规划设计中,在做好常规的调查、研究、工程规划、经济评价等工作的同时。应重点加强以下工作:
1、总结经验,找出存在的问题
我国大型灌区一般都经过了几十年的运行,经验和教训都很多,各灌区应该认真总结成功的经验,加以升华,并体现在新的规划、设计和今后的管理中。另一方面,无论是工程问题,还是管理问题,也无论是现实问题,还是潜在的问题,都应通过这次规划和灌区改造尽可能加以解决。
2、恰当定位,研究节水策略
依据灌区现状、自然地理条件和社会经济状况,恰当定位本灌区的发展目标,分析节水潜力。研究技术上可行、经济上最优的节水策略。由于每个灌区的条件不同,每个灌区的节水策略也应各有特点。
3、算清水账,优化配置资源
可供水量的分析一般可按传统理论进行,但满足高效用水要求的需水分析应按节水灌溉理论和水资源系统分析理论进行,并成为整个规划工作的核心内容之一。不仅要分析农业用水,也要分析工业、生活、发电、航运、环保、养殖等用水要求;不仅要分析高峰期用水量,也要分析用水过程,以便在时间上和空间上合理利用水资源。
4、做好环境影响评价
灌区节水灌溉环境影响评价既包括发展节水灌溉对自然环境的影响,也包括对社会环境的影响;既包括积极有利的影响,也包括消极不利的影响。灌区节水改造规划中对灌区实现可持续发展要求的体现,主要应以此评价为基础。
二、节水灌溉技术措施及其运用
1、强调工程措施与非工程措施的有机结合
任何先进的节水设备,只有在合理使用的过程中才能发挥作用,达到节水、增产的效果。衬砌渠道若不按计划输、配水,其结果是减少了渗水、增加了弃水,要在田间推行科学的节水灌溉技术,需要供水有保障;欲使渠系配水适时、适量,需要有较高的灌溉管理水平;要促使农民采用先进的灌水方法与技术,需要在灌溉水管理体制与机制上下功夫。因此,节水灌溉的工程措施与非工程措施之间相互影响,共同发挥作用。
事实上,灌溉与农业技术措施的有机结合不只是节水灌溉的需要,实践中早就有灌溉结合杀虫、施肥、耕作等的经验、其中,稻田泡田期边耕边泡的方法正是为了减少渗漏量。因此,各种节水技术措施有机结合,才能真正满足“高效”、“优质”的要求。发展节水灌溉需要投入,但资金的投入只是必要条件之一,不是充分条件:知识的投入、精力的投入也十分迫切。
2、强调节水技术措施的灵活运用
对于某一种或某一类节水技术措施,也只有灵活运用,才能满足经济、合理的要求。例如,在山丘区灌区,干渠防渗可能应优先于田间渠系防渗,但在南方平原地区,许多干渠为灌排两用,在地下水位很高时,干渠渗漏损失小;另一方面,干渠纵坡很缓,水头十分宝贵,干渠衬砌在技术上、经济上均不合理。在灌区内部,优先衬砌上游、还是优先衬砌下游,都需要进行论证:不同的作物品种,其灌水方法与技术不同;对于同一种作物,不同的地形条件、水文地质条件,田间灌水技术也应不同。
一、喷灌
利用喷头等专用设备把有压力喷洒到空中,形成水滴落到地面和作物表面的灌水方法。
二、喷灌系统
利用机械和动力设备,使水通过喷头(或喷嘴)射至空中,以雨滴状态降落田间的灌溉方法。喷灌设备由进水管、抽水机、输水管、配水管和喷头(或喷嘴)等部分组成,可以是固定或移动的。具有节省水量、不破坏封结构、调节地面气候且不受地形限制等优点。
三、喷灌的特点
1、省水∶由于喷灌可以控制喷水量和均匀性,避免产生地面径流和深层渗漏损失,使水的利用率大为提高,一般比地面灌溉节省水量30-50%,省水还意味着节省动力,降低灌水成本。
2、省工∶喷灌便于实现机械化、自动化,可以大量节省劳动力。由于取消了田间的输水沟渠不仅有利于机械作业,而且大大减少了田间劳动量。喷灌还可以结合施入化肥和农药,又可以省去不少劳动量,据统计,喷灌所需的劳动量仅为地面灌溉的1/5.
3、提高土地利用率∶采用喷灌时,无需田间的灌水沟渠和畦埂,比地面灌溉更能充分利用耕地,提高土地利用率,一般可增加耕种面积7-10%。
4、增产∶喷灌便于严格控制土壤水分使土壤湿度维持在作物生长最适宜的范围。而且在喷灌时能冲掉植物茎叶上尘土有利于植物呼吸和光合作用。另外喷灌对土壤不产生冲刷等破坏作用,从而保持土壤的团粒结构,使土壤疏松多孔,通气性好,因而有利于增产,特别是蔬菜增产效果更为明显。
5、适应性强∶喷灌对各种地形适应性强,不需要像地面灌溉那样平整的土地,在坡地和起伏不平的地面均可进行喷灌。特别是在土壤薄、透水性强的沙质土,非常适合采用喷灌。此外,喷灌不仅适应所有大田作物,而且对于各种经济作物、蔬菜、草场都可以获得很好的经济效果。喷灌具有好多优点,但是也有缺点。主要是投资费用大,就目前条件移动式喷灌系统最便宜,亩投资也需要20-50元/亩。另外是受风速和气候的影响大,当风速大于5.5米/秒时(相当于4级风),就能吹散雨滴,降低喷灌均匀性不宜进行喷灌。其次,在气候十分干燥时蒸发损失增大,也会降低效果。
四、喷灌系统的组成
一个完整的喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。
1、喷头∶喷头用于将水分散成水滴,如同降雨一般比较均匀地喷洒在种植区域。
2、管网∶其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的种植区域。有不同管径的管道组成,分干管、支管、毛管等,通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统。现代灌溉系统的管网多采用施工方便、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道,如PVC管、PE管等。同时,应根据需要在管网中安装必要的安全装置,如进排气阀、限压阀、泄水阀等。
3、首部∶其作用是从水源取水,并对水进行加压、水质处理、肥料注入和系统控制。一般包括动力设备、水泵、过滤器、施肥器、泄压阀、逆水阀、水表、压力表,以及控制设备,如自动灌溉控制器、恒压变频控制装置等。首部设备的多少,可视系统类型、水源条件及用户要求有所增减。如在利用城市供水系统作为水源的情况下,往往不需要加压水泵。
4、水源∶井泉、湖泊、水库,河流及城市供水系统均可作为喷灌水源。在整个生长季节,水源应有可靠的供水保证。同时,水源水质应满足灌溉水质标准的要求。