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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇灌溉工程技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
一、傳統灌溉工程類型在現今的傳承
中國國土廣袤,地形地貌多樣,氣候變化萬千。既有逶迤起伏的丘陵山地,又有一望無際的平原;既有壯闊的高原,又有緩坦的盆地;既有西部內陸干旱半干旱區,又有東部季風濕潤區。為適應各地水文、地理等自然條件的復雜性,古代人民創制了多種多樣的灌溉工程類型,如引水渠道、陂塘堰壩、陂渠串聯、圩垸、井泉、坎兒井、御咸蓄淡等工程類型,這些工程類型在現今皆得到了繼承。可以說,我國當今的灌溉工程類型基本是古代創造而傳承下來的。
引水渠道主要修建于北方平原地區。北方平原面積廣大,因干旱少雨,河流密度不大,古代往往修建長距離的引用河水的灌渠工程。渠首處如河中水位過低不能滿足自流入渠流量要求,則建攔河壩抬高水位引水;如河中水位和流量能滿足灌區要求,則采用無壩引水型式。有壩引水最早的有戰國初在今山西太原晉水上筑壩建的智伯渠,及在今河北臨漳建的漳水十二渠。無壩引水有公元前256—251年間在今四川灌縣建的都江堰等。又因北方含沙量大的河流多,我國很早就引多沙河流進行淤灌和放淤,做到同時利用水、沙資源,既灌溉作物,又改良鹽堿地。漳水十二渠和公元前246年興建的關中鄭國渠皆引渾水灌溉,把大片鹽堿地改良成了沃田。建國以后,有壩引水和無壩引水灌渠發展很快,如陜西省,截至2000年底,全省有效灌溉面積達144.93萬公頃(主要為渠灌),新疆省干、支、斗、農四級渠道長30多萬公里[1]。在利用多泥沙河流的水沙資源方面,建國以后成就很大,還打破了自明清以后不敢引用黃河下游水的“”,進行引黃淤灌和放淤。目前,黃河下游已建成各類引黃灌區100多處,灌溉面積達到3000萬畝,每年引用黃河水量100多億立方米,利用黃河水沙放淤改土300多萬畝,發展水稻田120多萬畝,使鹽堿沙荒地變成了良田[2]。
陂塘堰壩主要建于南方山丘區。南方丘陵山區,雨量充沛,但水流容易流失,干旱是農業生產要解決的主要問題。為此,古代勞動人民因地制宜,創造了多種類型的陂塘堰壩蓄水工程,起到滯洪蓄水的目的。有在溪流上筑壩攔蓄水流的灌溉工程,稱之為“堰”、“壩”、“陂”、“堨”等;有在平地鑿池,或在谷口及高地水所匯歸處筑堤,就地潴蓄雨水的,稱之為“塘”或“蕩”。又平原地帶筑壩攔蓄水的工程現稱為平原水庫,利用天然山丘間的溝谷洼地蓄水的工程現稱為山谷水庫。大型陂塘工程以公元前600年左右楚國在淮南修建的芍陂為最早,兩漢時漢中、南陽、汝南地區陂塘工程很是發達,著名的山谷水庫有馬仁陂,平原水庫有六門陂、鴻隙陂等。東漢時進一步向南方發展,浙江紹興的鑒湖、余杭的南湖工程規模都很大。之后三國孫吳在江蘇句容興修赤山湖,西晉建丹陽練湖和新豐塘等。當時能因地制宜規劃布置陂塘,巧妙地利用地形興建平原水庫或山谷水庫,布設堤壩、水門和溢流設施,形成完整的蓄水工程體系。還創造了陂渠串聯工程類型,以對水資源更充分地加以調節利用,增加灌溉面積,提高灌溉保證率。建國后南方山丘地區大量興建陂塘堰壩工程。如1952年僅四川內江地區就累計新修和整修堰塘5萬多口。因平塘占地多,工程量大,總蓄水量不多,為此當地積極想法改進技術。1953年9月西南水利局組織基點工作組前往長壽縣,經查勘,在葛蘭場不遠名叫“鎖口丘”的地方,修建了當地第一口“山灣塘”。該地形肚子大,出口小,上面有較大集雨面積,下面耕地可自流灌溉。于是利用三面高一面低的地形,在低的一面修筑土壩,長40米,高3米,形成堰塘。此土方與蓄水的比例為1:10,比平塘1:1提高10倍效益。此后四川省水利廳將長壽縣修筑山灣塘的經驗向全省介紹。到1954年底,全省共建成各級“示范塘”1293口。1955年,“示范塘”迅速發展到17796口。到1985年,全省已有山灣塘61.11萬口,可蓄水261769萬立方米,有效灌溉面積715.48萬畝[3]。
陂渠串聯工程古代多建于淮河、漢水流域,工程布置多樣[4]。這種工程類型建國后稱之為長藤結瓜式灌溉系統。工程主要在南方丘陵山區修建,規模從小型發展到大型,從小網聯成大網,從開發小河流到利用大河流,從一個河系發展到與幾個河系相連。如安徽淠史杭灌區,自1958年至1982年,在淮河水系的淠河、史河及長江水系的杭埠河的上游建成佛子嶺、響洪甸、磨子潭、梅山、龍河口5座大型水庫,這些水庫成為多首制渠首,又沿崗巒起伏的分水嶺修建總干渠2條,干渠13條,以及分干渠和支渠358條,溝通了數條大河,灌區內修建中型水庫23座,小型水庫1100多座,連同塘壩21萬多口,以控制灌區內的地面徑流,灌區內流域之間水資源通過庫塘和渠道可得到調配,使安徽的六安、霍丘、壽縣、舒城、合肥等11縣市和河南的固始、商城等縣的廣闊丘陵和平原900多萬畝農田受益[5]。
圩垸水利工程主要分布在南方沿江平原、湖區、下游三角洲及濱海地區。這些地區地勢平衍,河湖密布,土地肥沃,水土資源豐裕,但易被水淹,沮洳下濕,極大地影響農業生產的進行。唐宋后,大力開河筑圩,排水御洪,興建獨具一格的水網圩田工程,把卑濕的“涂泥”之地,建成富饒的魚米之鄉。如太湖平原唐后期至五代時已建成規整的塘浦圩田水利系統。鄱陽湖區唐代已興修較大規模的防洪堤防工程,至清光緒六年(1880),鄱陽湖濱南昌、新建、星子、九江、都昌、波陽、余干、進賢八縣共有圩堤591所。建國以來,太湖平原繼續加強浚河筑圩工作,完善水網圩田系統。鄱陽湖區新建和整修了圩堤501座,堤線長2500公里,保障農田500萬畝,能抗御21.71米(1983年最高湖水位)的湖泊洪水位;湖區原有易澇面積330萬畝,經治理,使200多萬畝農田達到五年一遇以上的抗澇標準;還初步形成了一個大中小,蓄引提相結合的水利灌溉系統,使湖區農田的有效灌溉率達到80%以上[6]。
鑿井提取地下水灌溉,在地表水缺乏的北方地區很是重要。我國新石器時期已開始浚泉鑿井,春秋戰國時在園圃中鑿井灌溉已較普遍,之后不斷發展,到明清時期華北平原已形成大范圍的井灌區,水井型式多樣。20世紀50年代,廣大農村用于灌溉的水井大部分仍為土井,如華北平原建國初期有各種土井200多萬眼。20世紀60年代以后,灌溉土井漸被機井所代替。進入80年代以來,個體戶承包和聯戶經營責任制的發展,使得各種土井又發展起來。據1982年調查,僅天津、河北滄州、衡水等地區就有各種土井幾十萬眼。如滄州青縣,1982年有真空井6100眼,人工手壓井2000眼,各種大口土磚井5000眼;南皮縣有手壓真空井4500眼,機帶真空井4054眼,磚井358眼[7]。土井主要開發淺層潛水,潛水埋藏淺,雨水易滲入補給。而機井開采的是深層地下水,靠自然補給時間長。目前華北地區的京、津、河北省、河南省北部、山西省中東部已形成聯成一片的大范圍的地下水漏斗區,這是過量開采深層地下水,補給不易產生的重大問題。而開采淺層潛水一般不會引起地下水漏斗區。又淺井開采潛水后,降低了地下水位,有利于防止土壤返鹽,改良鹽堿地的效果顯著。開采潛水井淺,技術較為簡易,所費資金不多,農戶可自行管理應用,經濟上支出節省,適于小農經營。
此外,古代新疆吐魯番、哈密等地開鑿獨特的引取地下潛水的坎兒井,東南沿海防御海潮襲擊的海塘工程,及其他御咸蓄淡工程類型在現今也都得到了繼承和發展。二、傳統灌渠工程技術的繼承和發展
我國古代灌溉工程技術是我國人民在實踐中自行創造的,適應了各地的自然地理條件,因地制宜,類型多樣,內容非常豐富,不少工程技術在現今得到了繼承和發展。
傳統灌渠工程技術的繼承和發展主要體現在以下一些方面:如建國后都江堰灌區認真總結了興建無壩引水灌渠的傳統技術和傳統施工技術經驗,使這些技術更加發揚光大。水利部和水利水電科學研究院曾組織人員對溢流過水土壩的傳統技術進行研究和推廣,取得實質性的突破。又渠道防滲技術各地多利用當地材料發展傳統技術。傳統淤灌和放淤技術在繼承的基礎上也得到很大提高。成都平原的都江堰,建于戰國后期,是聞名于世的渠首為無壩引水的工程,在長期的歲修管理中,積累了豐富的引水、防洪和排沙技術經驗[8]。而防御洪水和清除泥沙是世界水利學界公認的兩大技術難題,都江堰卻破解了這些難題,創造了世界水利史上的奇跡。其技術經驗在多方面得到了繼承。一是灌區各分水口廣泛利用魚嘴分水分沙,布置旁側溢流堰(飛沙堰)泄洪排沙。如1962年修建的錦水河分水工程,在蒲陽河石壩子引水處,先在河中心修筑魚嘴,將蒲陽河分成左支清白江,右支錦水河,汛期蒲陽河洪水流量為800—1200米3/秒,錦水河可分洪300—400米3/秒,而錦水河分干渠只能進50米3/秒,多余的水量則由設在魚嘴以下600米的溢流堰泄回清白江,其工程布局與都江堰渠首工程的格局很相似。二是利用彎道環流原理,把進水口設在河道的凹岸,引取清水。都江堰渠首這種布置方式在灌區得到廣泛的應用。如1962年所建蟇水河引水工程,引水比很小,采用無壩引水方式,修筑了弧形導水堤,形成較穩定的凹岸,在凹岸頂點稍下游處建進水閘,推移質沿主河槽左側凸岸排往下游,進水口一直沒有被淤。四川省當今修建的無壩引水灌渠是很多的,其工程技術深受都江堰無壩引水工程技術的影響。如果河道的水位和水量不能滿足灌區引水要求,則需要建閘壩抬高水位或形成水庫取水。傳統技術所筑的壩一般為土石壩、堆石壩和砌石壩。1949年建國后,在水利水電事業建設中,壩工建設有很大發展,到1990年已經修建82900多座水壩,在這些大壩中,土石壩占絕大多數。已建的2680多座30米以上的高、中壩(壩的用途包括引水、蓄水、發電等),土石壩約占80%,砌石壩約占14%,混凝土壩約占5%[9]。采用土石壩可以利用當地材料,節省工程量,這是我國最早修建,并得到廣泛應用的壩型,目前在中低壩中仍大量采用土石壩,說明傳統壩工得到較多的繼承和發展,特別是對過水土壩的研究和應用,成績較大,體現出傳統壩工技術持久的生命力。
在今湖北省荊門市北部的仙居河上,有一座建于同治十三年(1874)的趙家閘灰土護面過水土壩[10]。該壩由當地鄉民修建,建成100多年來,經歷無數次洪水過流,1935年壩頂過流水深達3.9米,竟未被沖毀,大壩至今依然完好,能使兩岸3000畝農田受益。趙家閘壩高8米,壩頂長47米,基礎為板狀砂巖,壩身由粘土夯筑,外包1米厚灰土夯筑層。這種由夯實粘土外包灰土保護層作為河道滾水壩的獨特建筑方式,國外從未見有報導。除趙家閘外,百余年前興修的過水土壩還有湖北荊門黃鮑閘,此閘建于1859年,壩高5米,1935年大水堰頂水深達3.9米,未沖毀,至今仍安全運行。此外,山西平遙梅槐頭、黎基壩等也是過水土壩,這些壩都較低,只有5—10米高。
受古老過水土壩的啟示,1958年,清華大學應屆畢業生組成過水土壩設計組,對過水土壩進行不透水面板的試驗,肯定了這種壩型的優點,還提出修建時要注意的技術要求。1975年8月,河南發生暴雨,使50年代治淮工程建成的兩座水庫——板橋和石漫灘土壩漫頂。于是土壩過水問題被再度提起。水利水電科學研究院對許多省市進行土壩過水的調查,發現1958年后不少地方按清華大學的辦法修建的過水土壩,經多年洪水考驗,運用良好。從1975年起,吉林、安徽還修建了瀝青材料護面的過水土壩。1980年10月,水利部委托吉林省召開土壩過水經驗交流會,將各地經驗進行交流。1983年水利水電科學院在室內試驗的基礎上,先后在山西省嵐縣上明水庫和內蒙古東勝市武家溝建成兩處灰土水泥土過水土壩,經歷數年風化凍融和幾次較大洪水的考驗,工程完好無損,節省工程造價1/3以上。可見,我們祖先創造的灰土溢流壩具有很大的現實意義。據了解,國內已建成的各類壩中,90%以上是土壩,而其中66%沒有泄洪建筑物。因此,讓土壩的一部分過水,或在已建成土壩上加修溢洪道,也是很現實的課題。故而傳統的過水土壩工程技術仍有發揚之必要。
傳統施工技術以寧夏引黃灌區的草土工程(俗稱“埽壩”、“卷埽”)和都江堰的榪槎、竹籠、干砌卵石等工程最具特色。寧夏引黃灌區,在1960年青銅峽樞紐建成以前,均為無壩引水,灌區普遍使用草土筑壩。如春季歲修,用草土封堵渠口,再進行修浚;用草土修筑渠河護岸,及橋、涵、閘、斗和護坡;修筑臨時性的攔水壩等工程。元代寧夏水工修筑埽工已很出名[11]。灌區千百年來,草土工程一直應用于各種渠道工程。它具有就地取材,造價低,技術簡便,施工快,穩定和防滲漏性好,抗震性強,對基礎清理要求不高,及拆除容易等優點。建國以來,寧夏引黃灌區的草土工程,在各地大型水利水電圍堰工程上相繼使用。如1956年修筑甘肅省蘭州市供水廠,其進水口黃河圍堰工程首次使用草土工。之后,劉家峽、鹽鍋峽、青銅峽、三盛公、陜西省石泉石門電廠漢江進水口圍堰、浙江省黃壇口電站護坦圍堰,1979年援非洲建馬里電站護坦圍堰等,都取得了成功,且費用省,進度快。之后,人們對這一傳統技術經驗系統地進行了總結[12]。
都江堰灌區歷年維修管理都采用傳統的榪槎[13]、竹籠[14]、干砌卵石、樁工[15]、羊圈[16]等施工技術。它們的優點主要能就地取材,技術簡易,施工方便,投資節省。一般應用于截流分水、筑堰護岸、搶險堵口、整治河道、維修渠道、保護橋閘堤堰等工程[17]。目前都江堰灌區歲修截流工程仍用傳統的截流方法,用的是榪槎、竹籠、卵石和黃泥。歲修時內江架設榪槎后,截流合龍只需40多分鐘。這種截流方法人們認為是一種生態型的截流技術,無機械的噪雜聲,體現了人與自然的和諧相處,而且經濟、合理、安全。
渠道加以防滲措施可減少渠水的滲漏損失,提高渠道有效利用系數,這在水資源缺乏的北方尤其重要。傳統渠道防滲技術措施主要有夯土、砌石、砌磚、鋪灰土、鋪草皮等,這些防滲措施就地取材,施工簡便,經濟實用(比混凝土、塑料薄膜、瀝青材料襯砌省費用),防滲效果也顯著[18],各地多有應用,并不斷改進技術。
灌渠還采用地下輸水管道,這種設施具有節水和省地的優點。早在3000多年前的殷商時代,城市中已鋪設地下陶水管道,這在安陽殷墟、鄭州洛達廟商代遺址中皆有發現。元代《王禎農書·農器圖譜集之十三》所載陰溝,即行水暗渠也,是一種用磚砌的暗渠。山西省一些城鎮幾百年前的陶管下水道一直使用至今。20世紀60年代,山西翼城縣利民灌區試驗用陶管修建灌溉輸水工程,但未能成功運行。1974年山西臨汾市屯里井灌區試驗陶管灌溉輸水,獲得成功,多年運行狀況良好,使用年限可達40年。在進行經濟效益分析后,認為這種工程還是比較經濟的[19]。又河南省偃師縣東寺莊1957年就修建了地下瓦管渠道灌溉網[20]。之后,傳統地下輸水管道技術不斷發展。現在將低壓管道輸水灌溉,簡稱為“管灌”,這一技術已成為目前我國北方地區一種很好的節水灌溉措施。80年代末,水利部將“管灌”作為北方農田全面節水的基礎設施來抓。據統計,目前我國“管灌”面積有4500萬畝,其中河北、山東、河南、北京、天津等省市的“管灌”技術發展很好,僅山東、河北、河南三省的“管灌”面積就達266.67多萬畝[21]。這項技術具有省水、省地、省工、節能、省投資等優點,值得進一步發展推廣。此外,江蘇無錫縣人多地少,為了節省土地,20世紀60年代以后發展“三暗”工程11。“三暗”工程是灌水暗渠、排水暗溝、滲水暗管三者的簡稱,這些暗渠溝皆用灰土筑成,采用的是傳統施工技術。1965年冬無錫埝喬公社劉巷大隊建成第一條灰土暗渠,至1978年春全縣已建成暗渠2588公里,灌溉面積50余萬畝,占農田總數的62%。從1973年開始又進行暗溝、暗管的建設,與暗渠配套使用,形成灌、降、排、調、控綜合運用的立體水利系統,為建設噸糧田創造了條件。“三暗”工程與明渠、明溝、明墑相比,具有提高土地利用率,灌水快,排水暢,降水效果好,減少滲漏,農機操作方便安全,減少歲修,取材易,造價低,節省水旱田開明溝用工多等許多優點。“三暗”工程在農田水利建設中的運用,實是在傳統技術基礎上的創新,這為高速發展農業,實現農業現代化邁出了新的一步。
又石質倒虹管道可視為特殊的地下輸水管道。清代嘉慶十四年(1809),四川合江縣鎖口鄉劉士朝主持修建了一條引水過河灌溉的渠堰,渠道過河處設置了石質倒虹管,全長266米,水頭26米,進出口高差僅0.407米。管道用堅石預先鑿成63.5×40×40厘米的承插式管節,內徑13.5厘米,用糯米粥拌石灰作為管與管間膠結材料,并用這種材料抹平管內壁,以減少摩擦阻力。石質倒虹管能承受較大強度的水壓力,這一倒虹管至今保存完好。解放后此種石質倒虹管在合江縣得到了推廣應用[22]。
我國北方含沙量高的河流多,我國人民早在2000多年前已進行引洪灌溉和淤地活動,發明了淤灌和放淤技術,以利用河流中的水沙資源。在長期的歷史實踐中,積累了豐富的技術經驗,尤其在宋代熙寧年間,政府曾組織空前規模的大放淤活動,取得選擇適時放淤水情,做好淤田工程,預籌退水出路,正確處理放淤與防洪,放淤與航運等許多技術經驗。這些技術在現代進一步得到繼承和發展。如陜西省傳統引洛灌區,現已突破了引水含沙量不得超過15%(重量比,相當于166公斤/立米)的規定,引進含沙量高達60%(965公斤/立米)的渾水進行淤灌,基本解決了灌區汛期水量供需之間的矛盾,并改良了大片鹽堿地。當今引洪漫地(放淤)已作為水土保持和農田基建的一項內容被得到重視。如關中趙老峪流域是古老的放淤區,下游富平縣境內有引洪漫地34000多畝,是將上游銅川市境內來的洪水泥沙,全部引入地中淤漫。漫過的地,每畝畝產400斤,有的甚至超過千斤,多年來,發生大暴雨,下游都不發洪水,原來的河床,現在變成了農耕地。河北省張家口地區通橋河引洪灌區,面積11萬畝,上游河道流域面積3060平方公里,引洪能力每秒450立米,多年來河道上游洪水基本上全部不出灌區,保護了下游的農田和村鎮。萬全縣在五道沙河沿岸共建大小引洪渠道800多道,總引洪能力達863米3/秒,一般年引洪水總量為2000萬立方米以上,初步達到大水不出縣的水平。由于一般洪水已不流入洋河,從而減輕了下游河道和水庫的泥沙淤積[23]。可見引洪漫地能起到良好的水土保持作用,這也可認為是傳統技術在今天的發揚。三、傳統塘堰和開發地下水工程技術的繼承和發展
歷史上山丘區的攔蓄水工程統稱為塘堰、塘壩,有“堰”和“塘”之分,又有山塘(山灣塘)和平塘之分。建國后大力修筑山灣塘,一些南方省區山灣塘已達數十萬座。有些地區對老式塘壩加以改造,以增加其蓄水量。如安徽省肥西縣對丘陵區沖洼里的攔沖塘,將原有塘底挖平,挖出的土墊高塘埂,增加了塘的蓄水深度;或把攔河壩加長增高,成四面筑埂式;在較大沖洼里,根據地形,或在“水深”處建塘,加高塘埂,“水淺”處不建塘,仍為田,或上下沖兩面筑埂成塘;或建成層遞式,高處蓄水灌高地,低處蓄水灌低地,頭層塘的放水渠兼作第二層塘的引洪溝,第二層塘的放水渠,兼作第三層塘的引洪溝,做到有層遞的引蓄,有層遞的灌溉。通過改造,蓄水深增加,老式塘壩蓄水面積與其灌區耕地面積比為1:4.6,改造后為1:9,滿足了淺丘區農田灌溉的需要[24]。
我國北方地區,在地面挖掘或在洼地筑埂形成的攔蓄徑流的工程叫澇池、坑塘等。建國后,北方地區群眾繼承以往的傳統做法,繼續修筑澇池,澇池數量發展很快。如陜西省黃河流域內在1956年有澇池1240座,1985年達8940座,30年增加6.21倍,總容量2588萬立方米。北方陜、甘、晉、內蒙、青、寧、豫七省(區)1985年黃河流域共有澇池19.8萬座,總容量8343萬立方米[25]。華北平原滄州地區通過開挖坑塘,攔蓄降雨徑流,滯瀝、除澇、灌溉,取得了治理旱、澇、堿的經驗[26]。原來在20世紀50年代末,華北平原大搞地上蓄水灌溉,不重視排水,造成了土地的次生鹽堿化。進入60年代,只排不蓄,大量水資源白白流失。70年代,大力發展井灌開發利用地下水,但由于深機井布局不合理,使得地下水位普遍大幅度下降,出現了大面積的漏斗區。淺井區多年只采不補,地下水位也普遍下降,使許多淺井報廢,而轉向打深機井。地表水由于連年的干旱和上游節節攔截,河道全年斷流。通過多年的實踐,人們逐漸認識到,要利用傳統的坑塘設施,攔蓄降雨徑流,散蓄散排,解決抗旱灌溉水,雨時將澇水排入其中,只要注意把坑塘蓄水位控制在返鹽臨界水深以下,并與溝渠連通,就不會引起鹽堿化。坑塘深度不宜少于3—4米,一般應深5—7米,面積15—30畝,最大不超過40畝。這樣就解決了長期存在的“旱、澇對立”,“排灌矛盾”,使瀝水轉化為灌溉水源,還能利用坑塘采補地下水。歷史上黃淮平原因為年際、年內的降雨量分布極不均衡,出現水少時強調修筑陂塘蓄水灌溉,水多時強調開挖河溝以排除洪澇和防止土壤返鹽。旱澇堿問題,排灌矛盾得不到妥善解決。而滄州地區在近30年來,通過改進傳統的坑塘技術,積極開挖和改進坑塘,將坑塘與井、渠聯合調控,較好地解決了旱、澇、堿問題,這一方法亦成為治水改土的一條重要途徑。
我國古代在開發利用地表水的同時,也很重視開發利用地下水,主要通過挖泉鑿井加以利用。建國以后,傳統的打井方法和提水機具繼續使用,并加以改良,尤其是開鑿筒管井的技術進展較大。筒管井的雛形在清代已經出現,清代郭云升《救荒簡易書》卷三已載有增加新、舊井出水量的方法:旱年將兩根已打通各節的長竹竿插入井底數丈,則“井水泉”。此方法簡便,又能增加出水量。現代稱由上部直徑較大的筒井和下部的管井聯合而成的井為筒管井。在筒井的井底加鑿管井,可增加出水量;又筒井開挖過深施工不易或不經濟,筒管井則比同樣深的筒井更經濟些。1956年河南省創制了一種鑿井方法,稱為“56”打井法。其井結構上部為8塊扇形磚砌筑,形成直徑為0.5米的小磚筒井,下部為木管管井。這種井取用幾層含水層,出水量大增。之后,筒管井又發展為水柜,即將筒井部分用大的集水坑代替,坑底再加鑿幾個管井。單個井又發展為井群,各井互相通聯,統一集中管理。
開鑿傳統土井的好處是很多的。土井主要開發淺層潛水,埋藏淺,雨水當年即能補給,一般不會產生地下水漏斗區。開采潛水后降低了地下水位,能防止土壤返鹽,達到改良鹽堿土的目的。目前采取井、渠結合,或井與渠、坑塘結合,河道節制閘、深渠與淺井結合等方式。如在枯水季節利用淺井,提取地下水灌溉農田,降低地下水位,騰空“地下水庫”庫容;汛期豐水季節,通過渠道引水灌溉和蓄水側滲,補給“地下水庫”水量。人們已認識到解決華北平原土壤鹽堿化的主要途徑是井渠結合的方法,該地區的灌溉抗旱,也形成以井灌為主,井渠結合的方式。
關于提取井水的工具,群眾也運用傳統汲水工具的工作原理,演化和革新出一些簡易的汲具。如拉水井,其原理與古代渴烏利用筒內形成真空,產生壓強差汲水相同。其制作簡易靈巧:用一根長約八、九米的八號鐵絲,一端接一小小的活塞,塞入一直徑約30毫米的塑料管內,管的下端塞一木制進水活門,上端將露在管外的鐵絲彎成鉤形,然后將塑料管裝入打入地下的外井管里,一個拉水井就做成了。制成一眼拉水井全部費用僅50元(1993年價)左右[27]。由于打井簡便,取水方便,不花水錢,所以拉水井在一些地區推廣開來,幾乎達到每戶一井,甚至一戶數井的程序,有些菜園、瓜地也建造了這種井。
四、傳統圩田水利和海塘工程技術的繼承和發展唐后期至五代吳越時期,太湖平原已形成縱橫塘浦交加圩圩相接的水網圩田系統,皖南沿江平原亦建成一些大圩。宋代以后,圩田建設更加興盛,并發展至長江中游兩湖平原、鄱陽湖平原和珠江三角洲等地區,更加講究圩田修筑方法,提出“筑堤、浚河、置閘”是筑圩的三項基本技術要素,“缺一不可”[28]。又出現了分區分級控制和聯圩并圩等圩區治理技術。這些卓越的技術經驗在當今得到進一步的繼承和發揚。
太湖下游蘇州地區地勢低洼,歷史上修筑了大量的圩田。建國后,蘇州地區在繼承前人技術經驗的基礎上,總結出圩區治理的“四分開,兩控制”原則,即內外分開、高低分開、排灌分開、水旱分開,控制溝港水位、控制地下水位,以全面解決洪、澇、旱、漬各方面的問題。許多圩子和圩區治理時皆遵循這一技術原則。如蘇州地區昆山縣同心圩由低洼低產圩田改變成高產穩產農田,重要的就是正確實行了“四分開,兩控制”的水利技術原則。同心圩圩形長方,南北長3.5公里,東西平均寬1.8公里,總面積6.3平方公里(9380畝),其中耕地面積6300畝。該圩是1958年由許多零散小圩聯并而成,聯并前的各個小圩圩岸單薄,河網零亂,田塊碎小,土壤板結,抗洪澇能力低。聯圩時,加高培厚圩堤,同時開挖了一條長3.5公里的中心河。之后又整治圩內水系,發展機電排灌,田間深埋排水暗管,按“四分開,兩控制”原則進行整治[29],提高了抗洪排澇能力,特別是地下排水技術,突破了傳統圩田水利技術,具有很大的創造性。這項技術70年代被江蘇省水利廳加以推廣。到90年代,低洼圩區治理從聯圩并圩,利用老河網,已發展到以治理澇漬為主,實行高筑圩,雙配套(閘站),四分開(內外分開、高低分開、灌排分開、水旱分開),三控制(控制內河水位、控制地下水位、控制土壤適宜含水量)。一些條件好的圩區,發展田間“三暗”工程,進行暗灌、暗排、暗降,為農業的高產創造了基本條件。于是“四分開,三控制”也成為其他圩區治理的基本技術原則。我國東南沿海很早就修筑海塘工程,以防御海潮的侵襲,保護農田和城鎮的安全,江浙海塘是修筑的重點地段。東漢時已在錢唐縣建防海大塘,三國時孫吳在金山筑咸潮塘,唐代時已在江浙沿海建成系統海塘工程,五代至明清頻繁地興修海塘,不斷改進海塘結構。五代以前所筑海塘都是土塘,之后海塘結構從土塘逐步發展到竹籠木樁塘、柴塘、斜坡式石塘、直立式石塘、魚鱗石塘等,每一類海塘結構又有多種型式,以適應不同的潮勢和土質,同時還修筑了護塘、護灘和挑溜工程。
目前江浙海塘,仍有土塘、各種柴塘和石塘,有些是清代一直沿用到現在,清代修建的條塊石塘和魚鱗石塘,“到目前浙西海塘尚有約80公里,仍屹立海濱”[30]。建國后繼承了“魚鱗石塘”這種型式,在材料等方面加以改進,建成“新魚鱗石塘”。如1955年在海寧縣建筑的“新魚鱗石塘”,塘身上部采用水泥沙漿砌條石,下部采用水泥沙漿混凝土塊,塘頂蓋面石和塘底蓋樁石均為混凝土塊,基樁采用鋼筋混凝土樁,這樣的海塘工程更能抵御洶涌的海潮沖激。在海鹽、海寧、平湖、紹興等地也修筑了一些不同型式的“新魚鱗石塘”[31]。可見結構堅固、耐久的“魚鱗石塘”,今后仍是一種可繼續采用的較好的海塘結構型式。此外,還可借鑒傳統的海塘工程設計技術思想,如根據不同的海岸地質和動力條件,因地制宜采用各種不同的海塘工程結構,使海塘工程更加牢固耐久。
總之,我國在數千年修建灌溉工程的實踐中,創造了眾多的水利工程類型和卓越的灌溉工程技術經驗,體現了我國勞動人民杰出的智慧。這些傳統的工程和技術是適合我國各地的自然、地理條件的,體現了因地制宜的原則,所以具有很強的繼承性。從工程類型來看,大致北方多興修引渠灌溉工程;南方的山丘區以蓄水塘壩為主,低洼平原以水網圩田為主,沿海則修筑海塘、堰閘等拒咸蓄淡工程;江淮地區位于南北過渡地帶,多修建陂渠串聯工程。北方還發展井灌,新疆修筑坎兒井等。這些多樣的灌溉工程類型經歷了數千年的實踐檢驗,具有強盛持久的生命力。又傳統灌溉工程多利用當地具有的土、石、木等建筑材料,這些材料經濟適用,施工技術群眾易于掌握,現今各地在修建灌溉工程時仍較多采用。不少傳統灌溉工程技術內涵豐富,具有合理性和科學性,在現今仍能吸收利用,有的甚至能解決技術難題。自古以來工程技術隨著社會的發展不斷進步,同一個技術在以往的基礎上逐步提高,應用范圍擴大,還常出現創新技術。我們要總結工程技術發展的規跡,尤其要重視探討傳統工程技術思想,如灌溉工程規劃思想、設計思想、水利家的治水思想,水利著作中的水利理論認識,及人們對技術發展內部規律的認識等,這些思想往往能給我們以重要的啟迪和借鑒作用。例如都江堰的系統工程規劃設計思想,北方多沙河水土資源利用的設計思想,區域治水規劃思想等都是前人給我們留下的珍貴遺產,需要繼續發揚光大。此外,傳統工程技術具有簡便、經濟、實用等諸多優點,我們應吸取其精華,用現代技術改造其不足的方面。如新疆坎兒井,具有能自流灌溉,不用提水工具;水質優良,水流穩定;冬季不封凍,可供全年灌溉和飲用;施工設備簡單,農戶易于操作;水行地下,能減少蒸發和避免風沙的侵襲等優點。但其開挖和維修工程量大,工作環境艱苦,費時費人力,目前掌握此技術的人員已經很少了。所以要改進坎兒井的挖掘技術,采用機械挖進提升設備,改善勞動條件,加強對坎兒井的管理和維護,使之發揮更大的作用。建國初期,吐魯番地區的吐、鄯、托三縣幾乎全靠坎兒井及泉水灌溉,后來修建了防滲渠道、小型水庫和機井等水利工程。目前吐魯番地區利用地表水3.88億立米,利用地下水9.94億立米,總的用水量增了幾億立米,但坎兒井水和泉水的水量都顯著減少了,代替它們的是每年用機井提取利用地下水四至五億立米,原來不花錢的泉水和坎兒井水,現在變成了要支付電費和油費的機井水。故有人主張要大搞坎兒井的維修和改建工程,并把它作為今后該地區水利建設的主攻方向[32]。所以我們要認真地總結傳統灌溉工程技術,使之與現代技術相結合,從而在水利建設中發揮更大的作用。
摘要:節水灌溉技術是此傳統的灌溉技術明顯節約用啦和高效用水的灌水方法,措施和制度等的總稱。是否節約灌溉用水,用水是否高效是以單位作物產量總耗水量(從水源算起直到田問)多少來衡量。或者,以單位耗水量所取得的產值多少來衡量。因為節水與否和高效與否,都是相對的概念,所以節水灌溉技術也是不斷發展,其效率也是不斷提高的。本文主要對節水德灌溉技術和一些節水灌溉工程技術模式進行了簡單分析。關鍵詞:節水;灌溉;技術;工程模式Abstract: The water-saving irrigation technology savings with friends and the general term for water efficient irrigation methods, measures and systems such as traditional irrigation techniques significantly. Whether to save irrigation water, water is efficient is a unit of crop yield total water consumption (counting from the water until the fields and) how much to measure. Alternatively, the output value of the unit water consumption measure. Water-saving or not or not, is a relative concept and efficient, water-saving irrigation techniques and continuous development, constantly improve its efficiency.
Keywords: water conservation; irrigation; technology; engineering mode
中圖分類號:F416.9文獻標識碼A 文章編號
現在我國采用過的和正在研究或推廣使用的節水灌溉技術有數十種之多。各種技術都各有利弊,各有不同的適用條件。只不過有些技術成熟一些,有些技術還有待進一步研究,有些技術優點更多些,適用范圍更廣些,而有些技術稍遜而已。節水灌溉技術大致可分為灌水方法、輸水方法、灌溉制度和田間輔助措施等四大類別。一、灌溉技術節水灌水方法:灌水方法即田間配水方法,就是如何將已送到田頭的灌溉水均勻地分布到作物根系活動層中去。按灌溉水是通過何種途徑進入根系活動層,灌水方法可分為地面灌溉、噴灌,微灌和地下灌溉。(一) 地面灌溉地面灌溉是最傳統的灌水方法,一般說來它是作為比較是否節水的基點。但是地面灌溉技術也在不斷發展不斷完善,所以最近也有許多比傳統地面灌溉技術更節水的方法。1灌水技術要素的優化灌水技術要素指溝、畦規格、入畦(溝)流量,改水成數。這些灌水技術要素的合理的組合就會得到節水的效果,一般經驗表明對溝灌和畦灌采用較小的畦、溝尺寸,就可以大大提高灌溉均勻度和灌水斂率.即常說的小畦短溝畦。至于溝畦尺寸多大為宜,則因不同地形與土質而異,各地要通過試驗來確定。2新的淘畦灌水工具 傳統的溝畦灌水是用人工從配水渠開口放水入溝畦,這樣既不準確又不方便,而且常因放水口滲漏造成水的田間損失.國外早巳采用虹吸管(用于明渠輸水的情況)或閘門孔管(用于管道輸水的情況)放水,但這種方法造價較高,在我縣很少使用。我們也做了一些試驗,證明可提高田間水利用率5%~10%。3尾水回收系統在土壤入滲速度較小時,每條溝的人流量大一些容易灌得均勻一些,但是往往使得水已流到溝尾時,溝首還沒有灌夠,這樣就不可避免地造成溝尾泄水,如將泄水排掉就會浪費灌溉用水.如果此時在溝尾安裝集水系統把泄水收集起來用于更低地塊的灌溉,或用水泵抽到高處重新灌溉。這也是一種節水的措施。但我縣目前還很少采用。4膜上灌(叉稱膜孔灌) 在地膜上做成溝狀,水就在膜上流動,到作物長出孔處才滲入土地,這樣灌水效率高,一般可節水25%~35%。增產15%~20%,又不要專門的設施。(二) 噴灌式灌溉噴灌技術是利用專門德設備將水加壓或是利用水的自然落差將有壓水通過壓力管道送到田間,再經噴頭噴射道空中散成細小德水珠均勻的灑在農田上。適合灌溉所有的旱作物,糧食、蔬菜等。適用于氣候溫暖的平原和山丘。也適用噴灑農藥,但在北方很少使用。一是北方土地少,而是造價高。現在我國已有噴灌面積80多萬公頃。噴灌系統的形式很多,其優缺點也就有很大差別。(三) 滴灌這是用小塑料管將灌溉水直接送到每棵作物根部的附近,水由滴頭慢慢滴出,是一種精密的灌溉方法,只有需要水的地方才灌水,可真正做到只灌作物而不是灌土地。這種方法也多在南方和大面積土地上使用。此法可長時間使作物根區的水分處于最優狀態,因此既省水又增產,我國現有面積34萬公頃,但其最大缺點就是滴頭出流孔口小,流速低,因此堵塞問題嚴重。對灌溉水一定要認真地進行過濾和處理。1固定式地面滴灌一般是將毛管和滴頭都固定地布置在地面(千、支管一般埋在地下),整個灌水季節都不移動,毛管用量大,造價與固定式噴灌相近,其優點是節省勞力,由于布置在地面,施工簡單而且便于發現問題(如滴頭堵塞、管道破裂、接頭漏水等),但是毛管直接受太陽曝曬.老化快,而且對其他農業操作有影響,還容易受到人為的破壞。2半固定式地面滴灌為降低畝投資只將干管和支管固定埋在田間,而毛管及滴頭都是可以根據輪灌需要移動。投資僅為固定式的50%~70%。這樣就增加了移動毛管的勞力,而且易于損壞。3膜下灌 在地膜裁培作物的田塊,將滴灌毛管布置在地膜下面,這樣可充分發揮滴灌的優點不僅克服了鋪蓋地膜后灌水的困難,而且還大大減少地面無效蒸發。
節水灌溉工程技術模式為大規模發展節水灌溉技術,各地結合自身的特點均采用了不同的節水灌溉工程技術模式。為了使這些模式更加完善,下面介紹幾種有代表性的節水灌溉工程技術模式。(一)、城郊設施農業節水高效工程技術模式設施農業栽培也稱保護地栽培,是利用日光溫室、塑料棚等保護設施,人為地創造適于作物生長發育的環境條件。從而達到優質、高產、高效。其生產對象是高附加值的供城市居民消費的蔬菜、花卉等價格高的作物。郊區是發展設施農業節水高效工程技術最理想的地區,在這些地區滴灌技術為最常用的節水灌溉技術。這種工程技術模式一般包括:水源工程、日光溫室(或塑膜大棚)、灌溉首部樞紐(水泵、控制設備、施肥設備).輸水管道、灌水器。灌水器常用滴頭、滴灌管(帶)、涌水器,還可結合覆膜進行膜下灌溉。設施農業節水灌溉工程技術裝備應立足于國內。尤其在現階段,應在吸收國內外先進技術的基礎上,大力發展適合當地的設施農業裝備。在設施農業用的節水灌溉設備方面,應重點解決適合普通溫室應用的成套微灌設備的材料配方、生產工藝問題,降低銷售價格、提高可靠性和耐久性。為最大限度發揮微灌設備在設施農業應用中的優勢,應花大力氣解決利用微灌設備施肥的技術落后和裝備不過關的問題,研究生產適合設施農業各種作物在各個生育期使用的可溶性肥料,使灌溉時能做到水肥同步,發揮最大的水肥綜合效益。(二)、純井灌區生態農業節水灌溉工程技術模式目前,純井灌區大多存在地下水位逐年下降,生態環境惡化的問題。在這類灌區,減少灌溉用水量的主要目的應是改善水環境,恢復生態平衡,維護農業生產的可持續發展。因此.在灌區內的作物灌溉用水量,應按生態要求可供給的地下水開采量來確定。在這種前提下,當前這類灌區大多數已不能對全部灌溉面積上的作物實行充分灌溉。要解決這個問題可采取兩種辦法,一是減少灌溉面積,在余下的灌溉面積上,仍采用追求最高單產的傳統充分灌溉方法,其他面積則發展“雨養農業”,二是仍維持原來的灌溉面積,對作物灌溉則采取非充分灌溉方法,即在水分對作物產量形成的最敏感時期實行充分供水,而在其他時期實行少供水甚至不供水,不追求作物單產最高,而追求總產最高。在高效節水灌溉技術方面,一般對大田作物采用低壓管道輸水灌溉,對經濟作物可采用微灌。(三)、水庫灌區自壓管道輸水灌溉工程技術模式在各水庫周邊灌溉水源緊缺,農業生產水平高的灌區,采用自壓管道輸水灌溉工程技術是一種較理想的模式。其重點是解決規劃設計和田間用水管理的技術問題。另外,還有諸如管材選用、施工技術、渠管聯接、防淤積等一些技術問題需要解決。(四)、引河補源渠井結合渣區節水灌溉工程技術模式在小型河道較多地區,渠井結合灌溉也是一種較好的灌溉模式。它主要有兩種形式,一種是在灌區上游用引河水灌溉.下游用井水灌溉,采用渠灌和井灌兩套灌溉工程系統-另一種是灌區內同一地塊既用河水灌又用井水灌,共用一套灌溉工程系統。在這類灌區發展節水灌溉時,既可以采用渠道防滲和先進的灌水技術減少渠道輸水損失和田間灌水損失的工程技術措施,也可以渠道不防滲,田間灌水仍用傳統方法,而采用相應的工程技術和管理措施提高灌溉水的重復利用量。
參考文獻:
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【關鍵詞】西部山區;節水灌溉技術;現狀;發展趨勢
一、西部山區節水灌溉技術現狀
在中國一共有耕地一點三億平方千米,但得到灌溉的部分還不到一半,據統計,得到灌溉的區域只有總耕地面積的百分之四十三。因此,發展節水灌溉技術是非常有必要的,尤其是西部山區這些缺水的地方。
目前在西部山區的節水灌溉技術一共有兩種,分別是節水灌溉工程技術以及節水灌溉農藝技術。
(一)西部山區節水灌溉工程技術
西部山區節水灌溉工程技術是從減少灌溉渠道輸水時水流失這方面來著手的。西部山區節水灌溉工程技術有很多,比如渠道防滲技術、雨水匯集利用技術、滴灌技術、滲灌技術以及噴灌技術等等。
渠道防滲技術是從灌溉的渠道來解決問題的,渠道防滲技術是通過對灌溉渠道的材料進行處理從而達到節水灌溉的目的。要想達到節水灌溉的目的,就首先要使用防滲的灌溉渠道,如果水在灌溉渠道中就流失了不少,那么如何去談節水灌溉呢?在渠道防滲技術中,主要用到了以下幾種技術來修建灌溉渠道:將灌溉渠道的泥土壓實、用石塊磚塊來修砌灌溉渠道、用混凝土來修灌溉渠道。按傳統的泥土灌溉渠道來輸水,泥土未經壓實,輸送到灌溉區域的水只有原來水量的百分之四十到百分之五十了。所以說,要想在西部山區發展節水灌溉技術,就必須先將灌溉的渠道進行防滲與防漏的處理。
雨水匯集利用技術對于西部山區是非常適用的。眾所周知,西部山區是比較缺水的,而雨水匯集利用技術能緩解西部山區的灌溉缺水的問題。雨水匯集利用技術的具體實施方法如下:在雨季到來時,先將過多的降水收集起來,到了旱季再將這些雨水應用到灌溉中去。
滴灌技術在我國是從一九七三年就有了的,這種灌溉技術對植物來說是有針對性的。滴灌技術是把水滴入植物的跟所在的周圍的土壤,滴灌技術輸送的不僅僅是植物賴以生存的水,還有植物生長的各個階段所需要的養料。滴灌技術不僅能很好地起到節水的作用,還能讓植物得到充足的養料更好地生長,從而使產量上升。但滴灌技術也具有一定的局限性,滴灌技術在使用的時候需要鋪設管道,而這些成本都太高,因此,滴灌技術只能應用于價值相對其他植物而言較高的農作物,而不能廣泛應用于稻田之中。
滲灌技術和滴灌技術有幾分類似的地方,滲灌技術和滴灌技術一樣都是對植物的根進行灌溉。不同的是滴灌技術所鋪設的灌溉管道在地表,而滲灌技術所鋪設的灌溉管道在地下。滲灌技術把水分直接輸送到植物的根部,從而達到節水的目的。但滲灌技術也有著一定的缺陷,就是它的灌溉管道容易被泥土所堵住。
噴灌技術是一種隨處可見的節水灌溉技術。噴灌技術相對于其他灌溉技術來說占優勢的地方在于噴灌技術不受噴灌區域的地形的影響,噴灌技術所需要占用的地方非常少而且噴灌技術是由機器控制的,不需要人在田里守著。噴灌技術也有著一定的不足的地方,這種技術所需要耗費的金錢比較多,而且噴灌技術還容易被天氣所影響。
(二)西部山區節水灌溉農藝技術
西部山區的節水灌溉農藝技術經過概括可以大體分為兩類,一類是根據植物的特性來進行灌溉,另一類是對植物無針對性的灌溉。
對植物有針對性灌溉的節水灌溉農藝技術包括作物調虧灌溉技術以及咸水灌溉技術等等。作物調虧灌溉技術是根據植物不同階段生長的特性,在特定時期不予灌溉,讓植物的光合作用產生的有機物得到控制,從而使農作物的生產的數量提高,同時達到節水的目的。咸水灌溉技術則是利用不同植物的耐鹽度進行灌溉。咸水在一般人眼里是沒有用處的,灌溉方面更是不能使用,但其實不然。耐鹽度較高的植物可以用含鹽度比較高的水來進行灌溉,耐鹽度較低的植物則只能用淡水灌溉。這兩種方法都有著同一個缺陷,就是并不是所有植物都能應用,這種方法是有針對性的。
對植物無針對性的灌溉有很多方法,其中以鋪膜灌溉最為普遍。在灌溉前要先在土地上鋪上一層膜,灌溉時水滲透這層膜來接觸到植物,給植物提供水分。這樣的方法能夠起到很好地節水作用,在鋪膜灌溉的使用地區中最有代表性的便是新疆。
二、西部山區節水灌溉技術應用中存在的問題
(一)政府對節水灌溉技術的忽略
節水灌溉技術的實施需要修建灌溉渠道等等,需要大量的資金,但一般用水戶和農民沒有財力去承擔這些費用。我國西部地區地方政府對節水的灌溉技術并不是很重視,中央財政撥下來的資金有限,修建的節水灌溉工程局限于主干渠道,地方政府又無財力對田間渠道進行修建,漫灌、串灌是目前灌溉的主要弊病。灌區內土渠較多,沒有進行節水改造,灌溉水利用系數低。節水灌溉技術的理論雖然已漸漸成熟,但是得到實施的并不是很多。
(二)灌溉時節約用水的問題
我國西部山區灌區之前的灌溉水費收取多數是按畝計的,沒有建立科學有效的水費計量方式,用多用少一個樣,農戶沒有節約用水意識。水庫管理者只負責放水,放多放少所收取的水費一樣,同樣沒有節約用水意識。建立科學有效的水費計量方式,水庫管理者與群眾簽訂水費收取合同,明確標準,逐步按實灌水量收取水費,隨灌隨繳,先繳先灌,以達到節水的目的,是當前西部山區節約用水首先要解決的問題。
(三)工程技術和農藝技術不協調
就目前情況而言,人們只重視了節水灌溉工程技術而忽略了節水灌溉農藝技術。節水灌溉農藝技術與節水灌溉工程技術相比,成本更低,比較適合廣大人民使用。但是因為節水農業灌溉技術不能像節水灌溉工程技術那樣給農業技術推廣部門帶來經濟利益的流入,所以不被推廣,不為廣大人民知曉。
三、西部山區節水灌溉技術應用中存在問題的解決方案
(一)加大政府對節水灌溉的支持力度
節水灌溉與人們的生活息息相關,政府需要對其予以重視。節水灌溉的人民可以一起向政府反映節水灌溉工程建設的情況,申請國家對其工程建設予以補助或對其購買的建設用品予以優惠,減免其稅收負擔。人們還可以把情況反映給人大代表,使政府對節水灌溉一事予以關注,加大支持的力度
(二)建立節約用水的激勵機制
灌溉區域要使人們建立節約用水的激勵機制就要宣傳節約用水的好處,而不能為了自己的利益而支持人們用水。只有把人們的經濟利益與節約用水掛鉤,人們才會主動去節約用水。灌區按畝收費的方式嚴重打擊了人們的生產積極性,必須廢除。
(三)工程技術和農藝技術共同作用
農業技術推廣部門不能只顧及自己的利益,要以人民為本,積極宣傳農藝技術的有點,降低人們灌溉的成本。只有把工程技術與農藝技術相結合,人們才能既達到節水的目的,又使經濟耗費達到最小值。
四、西部山區節水灌溉技術未來的發展趨勢
隨著科技的進步,節水灌溉技術未來的發展也將會科技化、全自動化。在美國這種農業技術比較成熟的國家,節水灌溉技術已實現了全自動化,完全不需要人為干涉。節水灌溉技術的全自動化既節約了人力資源,又降低了成本且達到了節水的目的,可謂是一舉三得,是我國未來節水灌溉技術的發展所向。
五、小結
本文就西部山區節水灌溉技術的現狀以及發展趨勢展開了探討,作者知識以及閱歷有限,有很多問題不能面面俱到,不足的地方還望各位諒解,在此希望此文能起到拋磚引玉的作用。
參考文獻:
[1] 陳裕成;節水灌溉工程技術;福建農機;2006年第3期
關鍵詞:農村水利;灌溉工程;施工技術;應用研究;建議措施
中圖分類號:S277 文獻標識碼:A
近幾年,農村經濟不斷發展,農業灌溉的狀況發生了很大改變,灌溉的技術水平也有了很大提高。同時,灌溉工程的建設水平直接會影響到農業生產的效率和質量,關系著人們的生活水平和生活質量。因此,必須要注重農業水利灌溉的工程施工問題,在工程建設中,投入一定的資金和技術,改變傳統的灌溉技術和灌溉理念,利用現代化的新技術和新理念,提高農村水利灌溉的工程施工質量。
1 現代農村水利灌溉工程施工技術
隨著農村科學技術的發展和應用,農村水利灌溉技術逐漸有了很大進展,新技術的運用給農村水利灌溉提供了方便。隨著社會的快速發展,我國農村灌溉用水量逐漸增大,通過利用當前的新技術和新理論等,可以實現現代農村灌溉用水的建設目標,滿足農村灌溉用水需求。為了更好的管理好農村水利灌溉工程的建設,就需要對工程施工企業和灌溉工程的目標等進行分析和研究,明確水利灌溉工程所要實現的目標,這樣才可以更好的管理灌溉施工工作。因為在農村水利灌溉工程施工中會遇到一些問題,阻礙了工程施工的進展,降低了水利工程灌溉的效率和質量,所以要加大對施工技術的研究和探討,通過論述出現的問題,然后制定相應的解決措施,提高水利灌溉工程的施工技術水平。
2 農村水利灌溉工程施工技術的分析和應用
現代農村水利灌溉工程建設中逐漸向節水灌溉發展,灌溉技術也逐漸實現了規范化、規模化和科學化,但實現這些目標的同時也會對水利灌溉工程的技術要求有很大提高。現代的農村水利灌溉工程跟傳統的水利工程施工截然不同,已經摒棄了傳統落后的施工技術和施工理論,采用先進的技術和設備,在施工中提高了施工水平和施工效率。但在施工中由于對技術和理論的掌握尚未成熟,容易在水利工程施工過程中出現一系列的問題。因此,為了提高農村水利灌溉工程的施工質量,充分的利用水資源,就需要重視對灌溉技術的選擇和應用。下面具體介紹灌溉技術的選擇和應用需要注意的問題:
2.1 農村水利灌溉工程施工技術的分析
目前在現代農村水利灌溉工程中主要是以土石壩為主體結構,隨著農業機械化生產的發展,灌溉理念逐漸發生了轉變,開始向節水灌溉方向發展。為了滿足當前灌溉技術的要求,需要加強灌溉渠道的防滲性能,減少水資源在運輸渠道中的浪費和消耗,提高水資源的利用效率。目前,農村灌溉工程中采用的防滲技術主要是通過改變渠道的滲透性。其中,通過利用襯砌防滲墻來降低渠道的滲透性,具體通過抹光和壓實技術來實現;通過混凝土防滲襯砌和膜防滲技術來實現,并用砌石水泥土等來作為防滲材料。根據具體的施工過程中,施工的面積、施工環境和施工條件等來選擇施工防滲技術。
2.2 農村水利灌溉工程施工技術的研究
農村水利灌溉工程的施工質量受很多種因素的影響,但首先要保證農村灌溉用水、節約用水的需求,同時要考慮到經濟性的原則,根據具體的施工情況和地質勘探狀況來選擇施工技術,掌握原材料的供應狀況,最終實現施工建設目標,滿足農村水利灌溉的需要。
2.2.1 土質勘探對施工技術的影響
為了保證水利灌溉工程能夠達到防滲的效果,需要在水利工程施工建設之前,對灌溉工程路線上的土質地質情況進行探查和研究,明確其特性和工程抗沖擊性。如果土質良好的區域可以選擇采用覆膜施工技術,如果是土質較為松散的區域,就需要選擇混凝土襯砌和砌石施工技術,提高抗沖擊性,保證渠道的穩定性和安全性,有利于減少工程施工的成本。
2.2.2 灌溉工程施工技術管理體系的建立
要想使水利灌溉工程施工順利完成,就需要在施工過程中建立和完善灌溉工程施工技術的管理體系,因為在農村水利灌溉工程施工中技術的復雜性和多樣性,必須要明確施工技術中的管理要點。利用灌溉工程技術管理體系作為依據,保證工程施工質量,根據土石水渠、混凝土水渠等施工技術的特點,明確施工過程中的注意事項。提高農村水利灌溉工程的施工技術水平,減少施工過程中的不利因素,使得施工現代施工技術能夠發揮其優勢和功能。
2.2.3 強化施工技術管理,建立施工技術管理評測體系,提高技術水平
施工技術管理是工程施工中最核心的環節:施工中建立和完善施工技術管理數據庫,滿足防滲膜施工和混凝土防滲襯砌技術的需要;在工程施工中必須要嚴格按照施工技術管理數據庫進行,同時要遵循相關規范,避免出現因參數、數據疏忽等造成質量隱患;技術管理中還需要優化組織結構,提高組織技術水平;崗位和崗位職責的完善,保證水利工程施工能順利進行。另外,建立和完善施工技術管理評測體系,主要是評價技術管理中的問題,探討技術管理的不足,制定措施來消除不利因素,提高技術管理水平。
2.3 注重農村水利灌溉工程的特點
農村水利工程灌溉存在其自身的特殊性,所以需要有針對性的進行技術分析和管理,分析農村水利灌溉工程的狀況,然后優化施工技術,確定技術的管理方法和重點,保障工程質量。
3 結語
隨著農業經濟的不斷發展和新農村的建設,農村灌溉條件發生了變化,再加上灌溉環境的轉變,使得傳統農村水利灌溉技術已經很難適應于當前農業的發展,需要加大對農業灌溉的問題進行研究。所以,要改變傳統的灌溉技術和灌溉理念,利用現代的新技術和新理念,提高農村水利灌溉的工程施工質量。
參考文獻
關鍵詞:農業節水 節水灌溉技術 存在問題 對策建議
中圖分類號:F323.213
文獻標識碼:A
文章編號:1004-4914(2012)11-175-02
寧波市是一個水資源相對短缺的城市,據計算,寧波市水資源總量75.3億立方米,人均水資源占有量僅為浙江省平均水平的57%,全國平均水平的50%左右。加上城市和經濟的飛速發展,水資源供需矛盾和環境問題已成為制約寧波市經濟發展的一個重要因素。而農業歷來是用水大戶,由于全市農田水利基礎設施仍較薄弱,灌溉水的利用率和利用效率不夠高,灌溉水利用系數僅為0.55,,節水潛力巨大,因此農業發展走節水之路是社會經濟發展的必然趨勢。
一、寧波市農業用水和農業節水現狀
1.全市農業用水狀況。農業用水主要包括農田作物(種植業)灌溉用水、林業(茶、桑、果等)用水、畜牧業(豬牛羊及家禽等)用水。農作物灌溉是指在作物生長過程中,除了天然降水還不能夠滿足正常需要而進行補給的灌溉用水量。其大小不僅受氣候的影響,而且還受作物種類、土壤種類及管理水平等多種因素的影響,在國民經濟各部門中是用水大戶。1980年全市農田灌溉用水量為12.02億立方米,占全市年用水總量13.96億立方米的86%,20世紀90年代之后,隨著城市化進程的加快,種植結構的調整,節水技術的推廣,農田灌溉用水量在社會總用水量中所占比例逐年下降。盡管農業用水量逐年減少,占總用水總量的比重逐年下降,但工業用水量、城鄉生活用水量卻快速增長,而水資源承載能力是有限的,限制了農業用水量的進一步增加,這也決定了農業發展必須走節水、高效之路。
2.全市節水灌溉設施現狀。目前,全市水利工程供水能力已由解放初期的3億立方米,增加到23.7億立方米(含河道),農田有效灌溉面積已達到269.4萬畝,占農田總面積的93%;旱澇保收農田達到177.8萬畝,占農田總面積的61.1%。各縣(市)區在低產田改造、商品糧基地建設、農業綜合開發等農田建設項目資金的支持下,建設了一大批農業節水灌溉工程,重點開發并推廣應用了管道灌溉、渠道防滲、灌溉用節水閥門、泵站節能改造、排水降漬、噴灌、滴灌等節水增效工程技術。到2010年底,全市節水灌溉總面積已達249萬畝,其中渠道防滲面積187.6萬畝,低壓管灌面積5.7萬畝,噴微灌面積23.4萬畝。
3.全市農業節水技術主要應用模式。(1)節水灌溉工程性技術。渠道防滲。其糙率小、流速快,可使渠系水利用系數提高到0.6~0.85,比原來的土渠提高50%~70%。低壓管道輸水灌溉。輸水管道常用的管材有混凝土管、塑料管等,雖一次性投入較高,但綜合經濟性能仍優于明渠。噴灌。噴灌是利用管道將有壓水送到灌溉地段,通過噴頭分散成細小水滴,以均勻地噴灑方式對作物進行灌溉,水的利用率可達80%以上。至2010年底寧波全市噴微灌累計受益面積已達到23.4萬畝。微灌。微灌是比噴灌更省水的灌水技術,到2006年末,全市噴微灌設施累計受益面積已達10萬畝。(2)節水灌溉非工程性技術。水稻薄露灌溉技術。簡單說就是“薄灌水,常露田”。這種方法,使水稻田有一半時間濕潤而無水層,使水稻根系既有水分,又有氧氣,促進水稻生長,并在增產前提下實現節水、節能。水稻無水層灌溉技術。1998年開始,全市進行水稻無水層灌溉技術試驗示范。根據水源和地形條件不同,形成水種濕管、直播濕管和旱種旱管三種方法。調整農業種植結構。進入21世紀,各地圍繞農業增效、農民增收,結合寧波實際調整農業產業結構,發展高效農業,推廣高效新型種植模式,把大面積高耗水農作物退出種植結構。而以蔬菜、瓜果、豆類等耗水較少、高效經濟作物取代。早、晚稻由1990年的448.1萬畝穩定調減到目前的180萬畝左右。而耗水量較少的經濟作物面積有較大幅度增長,節水增收明顯。
二、高效農業節水技術推廣發展中存在的問題
1.高效農業節水技術基礎研究滯后。高效農業節水是一項復雜的系統工程,需要綜合利用各種農業節水措施的技術集成。寧波市過去對單項節水工程技術研究、應用較多,對農業工程節水與非工程技術(農藝生物節水技術、節水管理技術等)相結合的綜合集成技術研究欠缺,難以形成高度集成的綜合農業節水技術體系。特別是至今缺少適合寧波市特點的規范標準、衡量和度量節水效益的評價標準和指標體系。雖然結合本地特點提出了幾種農業節水的模式,并在前幾年進行了試驗,但面對農業結構多樣性的特點,尚難提出全面規范的技術標準,導致技術指導的針對性和有效性不夠;節水灌溉設備的生產和產品質量還不能完全滿足節水灌溉的發展需要,節水灌溉管理的信息化、自動化水平不高,節水灌溉設備的技術監督和質量檢測工作亟待加強。
2.高效農業節水技術投資力度不足。目前,節水推廣的資金由國家和地方政府補助外,農戶自己要負擔三分之一,負擔較重。近幾年寧波市雖然非常重視高效農業節水工程建設,資金投入逐年加大,但地方配套資金往往不到位,由于投入不足,一些灌溉工程設施老化失修、在一定程度上影響了節水灌溉的推廣。
3.小規模種植管理模式制約噴微灌發展,先進灌溉設施建設速度偏慢。寧波市以往建設的農業節水工程主要以渠道防滲為主,與效益農業、設施農業相配套的先進農業節水灌溉設施較為缺乏,現有噴、滴灌等高效、先進節水設施灌溉面積僅占節水灌溉面積的8%。分析其原因,主要是土地規模經營的比例還不高,全市尚有近40%的農田由大量農戶分散經營,面積小而不成片,節水產生的經濟效益較小,相互制約,噴微灌推廣使用面臨較大困難。
4.推進高效農業節水政策不完善。各地對農業節水的配套扶持政策研究不夠,如節水灌溉方面的政策、法規和規章制度不健全不配套;農業節水灌溉用水管理體制不適應發展要求;如何用經濟政策鼓勵和調動農民的節水積極性,政府對發展節水農業和推廣節水灌溉應采取哪些保護扶持政策,以及對粗放用水應實施怎樣的約束機制等方面都缺乏有效措施,在一定程度上妨礙了節水灌溉的推廣發展。
三、加快節水高效農業發展的建議
1.加強領導,建立健全高效農業節水灌溉技術支撐體系。各級政府要加強領導,把推廣農業節水工作納入到農村經濟工作的重要日程,要堅持開展以農田水利為重點的農業基礎設施建設,增加有效灌溉面積,擴大旱澇保收、穩產高產農田。并實行目標管理責任制,以農業生產節水、增產、增收為總目標,建設持續、高產、高效相結合的現代節水型農業,建立健全節水高效農業可持續發展的支撐體系,包括技術推廣應用體系,技術與信息服務體系及高效用水管理體系。各地要堅持試點先行、示范引導、以點帶面的工作方法,建設一批區域性農田水利示范鎮(鄉)和一批生態觀光農業、高效特色農業,以推進高效農業節水發展上規模、上水平。
2.因地制宜,突出重點,積極推行高效農業節水灌溉技術。(1)針對灌區工程老化失修嚴重、灌溉水利用率低等問題,要加大灌區節水技術改造力度,以渠道防滲、管道輸水、田間配套、更新改造為重點,完善農田灌排體系,提高灌溉水利用率。(2)加快高效節水設施灌溉工程建設,以高新節水技術推廣為重點,因地制宜開展噴、微灌等工程建設,把高新節水技術推廣應用作為引領節水農業發展,提升傳統農業檔次,適應節水農業發展要求的重要舉措來抓,因地制宜發展露地固定噴灌、露地(設施)滴灌、露地(設施)微噴灌、設施微灌、低壓管道輸水灌溉等高新節水技術工程建設。(3)大力推廣農藝、生物節水技術,以高效、高產、節水為目標,以調整優化農業種植結構為重點,積極調整節水高效型作物種植結構,優化種植模式、種植技術及配套技術,探索作物水肥高效利用的聯合調控技術,加快節水農作物優良品種推廣,加快建立低耗水、高效益的節水型農業結構,推廣應用節水灌溉新方法、新技術。
3.研究制定扶持高效農業節水灌溉工程建設的優惠政策。要從政策和資金上給予扶持或實行低息、無息、貼息貸款金融政策和經濟補貼,按照“誰投資,誰所有,誰管理,誰受益”的原則,引導農民群眾投資興辦節水灌溉工程。同時要充分調動社會辦水利的積極性,多渠道、多層次地籌集建設節水灌溉工程資金,逐步形成國家支持、地方政府引導、農民為主體、社會廣泛參與的高效農田節水多元化投入機制。各級政府要完善配套政策,將推廣高效農業節水作為水利基礎設施建設的一項重要內容納入建設計劃,保障地方配套資金落實,使節水灌溉走上良性循環、滾動發展的軌道。
4.開展高效農業節水新技術、新材料的研究,提高農業節水科技含量。科技創新是高效農業節水快速發展的重要保障條件,各級政府要高度重視農業節水科技創新,要認真總結寧波市和國內外高效節水灌溉工程建設的成功經驗,分析存在的問題,研究加快節水灌溉發展的對策和措施。要進一步發揮大專院校、科研院所和節水灌溉設備生產企業的設備優勢、技術優勢和人才優勢,積極進行節水灌溉新技術、新材料的研究、引進、試驗與推廣,為農業節水科技創新提供人才、技術、資金等支持,科技部門要加強高新節水技術的研發,研究、生產符合寧波市農業節水實際需要的技術、產品,提升農業節水水平。
5.建立完善高效農業節水技術推廣的保障機制和激勵機制。隨著高效農業節水灌溉的發展,農業節水灌溉工程的管理任務也越來越重,對其建設和管理的要求也越來越高,因此要做到建設與管理并重,加強工程質量管理,確保工程質量,使節水灌溉工程充分發揮效益。要建立有效的管理機制,加強技術培訓,制定有關的技術標準、技術規范和管理規程,做好節水灌溉工程的運行管護工作。新建的高效農業節水灌溉工程,都要明晰所有權、使用權和管理權,按照職能清晰、權責明確原則建立水利工程管理體制,制定各項規章制度,將責任落實到人。要建立市場化、專業化和社會化的水利工程維修養護體系,深化小型農田水利工程管理與運行機制改革,因地制宜建立專管與用水戶組織相結合的水管理隊伍,建立行之有效的水管單位運行機制管理運行機制,提高工程管理水平,保證工程長期發揮效益。
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論文摘要:介紹我國水資源現狀和農業用水狀況,通過分析節水灌溉的發展趨勢,指出了在我國農業節水灌溉的現狀和推廣中出現的問題,并針對出現的一系列問題,提出了相應的對策。
水資源作為生態與環境的基本要素,又是基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源。隨著經濟社會的迅速發展,水資源已經成為經濟社會發展的重要制約因素。在2002年南非約翰內斯堡舉行的可持續發展世界首腦會議上,水被列為可持續發展的五大世界性課題之首,水與發展、水與環境,水的管理問題得到了世界各國的高度關注。加強水資源管理,科學配置,節約用水已經到了刻不容緩的地步。
1 我國的水資源現狀與農業用水狀況
我國水資源總量為2.8 X 10 rn3,占全球總量的 6%,在巴西、俄羅斯和加拿大之后 ,位居第 4。但我國人口眾多,人均下來只有2 200 m3,僅為世界平均水平的1/4,在世界上位居 121位 ,是全世界 13個人均水資源最匱乏的國家之一。而實際上,扣除難以利用的洪水徑流和散布在偏遠地區的地下水資源后,我國現實可利用的淡水資源量則更少,僅為1.2 X 10 m3左右,人均可利用水資源量約為900 m3,并且分布極其不均衡。由于經濟生活的迅猛發展 ,水污染問題越來越嚴重 ,不僅降低了水的使用功能,進一步加劇了水資源的短缺。
長期以來,農業和農村生活用水占全國用水總量的絕大部分。但是,隨著工業化和城鎮化的推進,這個比重在逐漸下降,但是,過去幾年農業用水的減少是以糧食產量的不斷下降為代價的。在保障糧食安全的前提下,最根本的選擇是提高糧食的單位面積產量…。而由于單位用水量對糧食產量的貢獻率遞減,對糧食單產提高的需求使未來對灌溉用水的需求以更快的速度膨脹。而在目前以及未來發展的情況下,農業不可能再獲取更多的水資源,就現有的農業灌溉水平和用水模式而言,我國的農業灌溉問題就更為突出。
2 關于節水灌溉和節水灌溉技術
2.1 節水灌溉
節水灌溉,簡單的來講就是指采用先進的農業節水技術,提高灌溉水的利用率和水的生產率。換言之,節水灌溉是用盡可能少的水投入,取得盡可能多的農作物產出的灌溉形式。節水灌溉的內容大致包括:水資源的合理開發利用;節水工程技術;節水農業技術;節水管理技術。
2.2 節水灌溉技術
灌溉用水從水源到田間,到被作物吸收、形成產量,主要包括水資源調配、輸配水 、田間灌水和作物吸收等 4個環節。在各個環節采取相應的節水措施,組成一個完整的節水灌溉技術體系,包括水資源優化調配技術 、節水灌溉工程技術、農藝及生物節水技術和節水管理技術。其中節水灌溉工程技術是該技術體系的核心,已相對成熟并得到普及,其它技術相對薄弱,急需加強研究開發和推廣應用。
(1)灌溉水資源優化調配技術。主要包括地表水與地下水聯合調度技術、灌溉回歸水利用技術、多水源綜合利用技術、雨洪利用技術。
(2)節水灌溉工程技術。主要包括渠道防滲技術、管道輸水技術、噴灌技術、微灌技術、改進地面灌溉技術、水稻節水灌溉技術及抗旱點澆技術。直接 目的是減少輸配水過程的跑漏損失和田間灌水過程的深層滲漏損失,提高灌溉效率。
(3)農藝及生物節水技術。包括耕作保墑技術、覆蓋保墑技術、優選抗旱品種、土壤保水劑及作物蒸騰調控技術。目前,農藝節水技術已基本普及,但生物節水技術尚待進一步開發。
(4)節水灌溉管理技術。包括灌溉用水管理自動信息系統、輸配水自動量測及監控技術,土壤墑情自動監測技術、節水灌溉制度等。其中,輸配水自動量測及監控技術采用高標準的量測設備,及時準確地掌握灌區水情。
2.3 國內外節水灌溉技術的發展趨勢
(1)因地制宜,繼續普及與推廣噴、微灌技術。在節水灌溉模式中,噴、微灌應用越來越多,目前國內外噴、微灌技術正朝著低壓、節能、多目標利用、產品標準化、系列化及運行管理 自動化方向發展。任何一項節水灌溉技術都有其適用的 自然條件 、經濟條件,普及與推廣噴 、微灌技術必須堅持因地制宜。此外還有地下滴灌技術。
(2)灌溉渠系管道化。上世紀 80年代中期以后,日本新建灌溉渠系的大部分都采用管道化。美國約有 1/2的大型灌區實現了管道化輸水。我國已基本普及了井灌區低壓管道輸水技術 ,今后的發展方向是大型渠灌區渠系管道化,并加快相應大口徑塑料管材的開發生產。
(3)現代精細地面灌溉技術。土地平整是改進地面灌溉的基礎和關鍵,由于我國地面灌溉量大、面廣,需要采用推廣應用激光控制平地技術、水平畦田灌溉技術、田問閘管灌溉系統以及土壤墑情自動監測技術等一切改進地面灌溉措施,逐步實現 田間灌溉水的有效控制和適時適量的精細灌溉 。
(4)研究和推廣非充分灌溉技術。非充分灌溉理論將與生物技術、信息技術及“四水”轉化理論等高新節水技術和理論相結合,創建新的灌溉理論及技術體系,它將對現有灌溉工程的規劃設計及灌溉管理模式等產生巨大的沖擊和影響。
(5)“3S”技術在農業節水中的應用。現代農業是以高新技術應用為標志。在西方發達國家,通過遙感(RS)、地理信息系統(GIS)、地球定位系統(GPS)及計算機網絡獲取、處理、傳送各類農業信息的應用技術已到了實用化的階段,中國在這方面的工作也開始起步,如作物估產、土壤含水率分布的監測等,如果能在農業節水中推廣應用“3s”技術 ,產生的節水效能將是革命性的。 此外,國外還 出現 了地面浸潤灌溉、坡地灌水管灌溉、土壤網灌溉、繩索控制灌溉等新的節水灌溉技術,都對我國的節水灌溉有積極的參考借鑒意義。
3 我 國農業節水灌溉的發展
3.1 我國農業節水灌溉的現狀
根據《中國水利年鑒 2005》的統計數據,截至 2004年底,我國灌溉面積為0.615×los hm2,其中有效灌溉面積0.562×los hm2,節水灌溉面積為0.203×los hm2,占有效灌溉面積的36.1%;其中噴滴灌和微灌面積315.447 X lo4 hm2,占節水灌溉面積的 15.5%,占有效灌溉面積的5.6%;低壓管道輸水灌溉面積470.627×lo4 hm2,占節水灌溉面積的 23.1%;其余為渠道防滲和其他節水工程,占節水灌溉面積的 61.4%。2005年的耕地面積為1.221×los hm2,由此看出,全國約有1/2的耕地面積沒有灌溉設施;約2/3的有效灌溉面積還在沿用傳統落后的灌溉方法。在節水灌溉面積中,采用現代先進節水灌溉方式的微乎其微,絕大部分只是按低標準初步進行節水改造,輸水渠道的防滲襯砌率不到 30%。
3.2 推廣農業節水灌溉出現的問題
(1)節水法規制度建設不健全,未形成水市場,缺乏強有力的政策支持。雖然我國近期大力推動節能減排,也出臺了一系列的包括節水在內的節能條例,但不可否認的是,我國節水法規制度方面的建設很不完善,尤其灌溉用水的市場機制不健全。其次,農用水價偏低,未形成水市場,調節手段單一。再就是政策扶持力度不夠,優惠措施不到位,都不利于節水灌溉工作的實施。
(2)多頭管理導致“水亂”,影響節水灌溉推廣。地方水務存在多頭管理的問題,出現“城鄉分割、職責交叉、多頭治水”等弊端嚴重,在水資源與供水管理 、排水與河道管理、河涌綜合整治涉及的截污、堤岸建設和環境、綠化工程、城市供水與農村供水、涉水工程審批等環節上權責不明,政事和政企不分,嚴重影響了節水灌溉的推廣。其次,重建設、輕管理仍然是長期以來沒有解決好的問題。
(3)農民群眾的認識程度低,不具備水資源危機意識。很多地方老百姓養成了“一條土渠一把掀,開個豁子隨便澆”的大漫灌思想,認為“有河就有水,挖井就有水,水是用不完的”,對水資源缺乏認識不到位,沒有水資源危機意識,節水意識淡薄,導致了抵觸情緒。又由于節水灌溉將打破以往農作方式,這也給農民群眾帶來了新問題,因循守舊的思想促使著他們抵觸此類工程。
(4)地方政府支持與否是節水灌溉推廣的瓶頸。很多地區借節水灌溉的幌子騙取國家資金,這些工程往往是形式主義,面子工程,往往是“領導來了放一放,領導走了蓋起來”,甚至到最后不了了之,給當地的群眾造成了很大的心理傷害。
新疆很缺水,群眾普遍對節水工程有較高的認識,再加上兵團化的管理,對推廣節水灌溉起到了組織保障。但對于有水灌溉的東部平原區來說,就沒有那么高的積極性去節水灌溉。即使做了節水的工程 ,但也不會有節水的積極性。以灌區工程為例,灌區做了節水工程措施節水了,但直接的問題是灌區管理部 門收繳的水費少了收入就少了,這個損失如何進行彌補?節約的水如果用到工業上會創造更大的價值,那就是全社會收益,應由政府主導來對灌區管理部 門做補償 ,但現在尚未建立一個有效的補償機制。
(5)節水灌溉只適合規模化生產需要,投入很大。節水灌溉的工程一次性投資是很大的,以噴滴灌為例,教科書中說的造價約15 000元/hm2,其實這個造價應該是說管網部分,而非全部工程。一個節水灌溉工程需要有動力源、水源、取水設備、水處理設備、輸水管、分水的三通、多通、灌水器等多種設備。這里水源部分又有河水、泉水庫水、方塘水、井水等 ,而這些攔蓄設施的造價是很高的。 由于集中種植,又涉及到產品銷售等問題,不適合散戶發展節水灌溉。因此說節水灌溉只適合規模化土地種植采用 。
(6)節水灌溉工程的技術培訓、技術支持等服務不到位。投資建設了節水灌溉工程,有時候卻得不到足夠的技術培訓,甚至由于各種原因,得不到后續的技術支持因此,對作為使用者的農民群眾來說 ,節水灌溉工程就等于毫無用處。
總之,資金、政策、管理、觀念 、技術支持等問題制約著節水灌溉的推廣。
3.3 逐步推廣節水灌溉,循序漸進
(1)加強宣傳力度,提高節水意識。發展節水灌溉作為我國的一項國策,要首先在群眾中建立起水資源有限和水危機的意識,變被動接受為主動節水,積極投入到節水灌溉的開展中去,有利于節水灌溉的快速推廣,使農民節水增產增收。
(2)政策配套改革,加強引導。加快我國的節水法規制度的建設和健全,尤其加快水價改革措施,加強節水灌溉中的管理環節,逐步實現以水養水,達到節水 的良性循環,通過管理降低成本,理順體制,提高節水效益。出臺相關優惠政策,鼓勵農民參與節水,加強引導力度。
(3)快建立水市場,形成補償機制。在加快水價改革的基礎之上,更需要加快研究建立水市場,用市場經濟的杠桿來促進節水意識。而在水市場的框架 內,建立合理、有效的補償機制,形成“誰收益,誰補償”的用水氛圍,帶動農民群眾節水的主動性,進而促進節水灌溉工程的推廣 。
(4)變多頭管理為統一管理,更有效推進節水灌溉。現在相當多的地方比如廣州,已經開始成立統一管理涉水事務的水務局,類似這樣的理順的管理結構,將有利于解決水務管理工作中存在的諸多弊端與瓶頸 ,更能有效推進節水灌溉。
(5)優先在灌溉條件差地區進行推廣。灌溉條件差的地區,糧食產量低,通過廣泛推廣節水灌溉工程,利用有限的水資源實現增產,讓農民增產又增收,農 民致富,在區域性的范圍內起到一個示范帶頭作用。
(6)以國家投入為主。我國農民收入水平相對較低,而節水灌溉的效益主要體現在改善生態環境等社會效益方面,要求農民投入太多的資金用于發展節水灌溉是不現實的。從現階段的國情來看,除發展溫室大棚或經濟作物等高產出的節水灌溉,以業主或農民為主投入外,我國節水灌溉的投入應以國家為主。
(7)統籌安排,因地制宜,切勿盲目。在發展節水灌溉采取的措施上,要打破常規,采取非常措施,改分散為集中、改小打小鬧為戰略安排、改單純搞示范點、示范區為全流域綜合治理,改以需定供為以供定需,改追求工程建設規模為出臺重大管理舉措,統籌安排,合理發展。我國地域廣闊,各地經濟條件不同,作物類型有別,氣候差異較大。因此,發展節水灌溉要從各地的實際出發,在充分考慮當地 自然條件和農村社會經濟水平的基礎上,因地制宜地選取各種適宜的節水灌溉技術和模式。
(8)強節水灌溉相關技術的創新研究:①對于節水灌溉設備而言,要組織力量進行技術攻關,研制低成本、使用環保材料、物美價廉的節水灌溉設備;②要發展一批以節水灌溉為主要服務內容的具備咨詢、規劃 、設計為一體的技術服務公 司、營銷與培訓相結合的經濟實體等多種形式組成的節水灌溉產業化技術支持體系。
總而言之,節水灌溉工程推廣,任重而道遠。我們有理由相信,通過節水灌溉的逐步推廣使用,實現水資源的科學開發,節約用水,實現水資源的可持續利用,指日可待。
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井渠結合——北方灌區建設的基本方向
田園 國家節水灌溉北京工程技術研究中心
建國50年來,我國的灌溉事業有巨大發展,灌溉面積由建國初期的2.4億畝,增加到目前的8億畝,解決了12億人口的衣食問題,成績舉世公認。然而由于建設資金不足,已建的灌溉工程多數配套不全,難以發揮設計效益,再加水費收入低微,不能滿足管理維修需要,工程設施長期帶病運行,多數已瀕臨難以支撐的程度。近年來各級政府增加農田水利建設的投資,用于灌溉工程的續建配套和節水技術改造,是十分必要的。
北方灌區續建配套和節水技術改造,要把灌區建設成什么樣的工程模式?對此尚未形成統一認識。多數技術人員認為應當建成井渠結合、地表水與地下水聯合運用的灌區。然而這種主張在有些地方遭到抵制,難以實施。即使在技術人員中,對井渠結合的工程形式,理解也并非一致,因此有專門討論的必要。
一、井渠結合在北方灌區中實施的必要性
井渠結合的灌溉工程結構,其特點為在農田灌溉和排水上用渠也用井,二者結合,相輔相成。用渠引地表水灌溉和排除地表徑流防澇;用井抽取地下水灌溉、控制地下水位,防治漬澇和鹽堿災害,排除部分礦化度高的地下水,保持灌區鹽分平衡。
采取井渠結合灌溉工程形式的必要性概述如下:
1.提高灌區水資源利用率。開采地下水灌溉,第一可以把引地表水灌溉渠道和田間滲漏水量重復利用,提高灌溉水的利用率;第二,井灌降低地下水位,可增加降雨的入滲量,減少徑流流失,提高降雨的利用率;第三,井灌降低地下水位,減少潛水蒸發,提高水資源的利用效率。所以,開展井灌是節水灌溉不可替代的技術措施。
2.提高灌溉用水保證率。北方地區降水量年際變率大,地表徑流年際變率更大。采取井渠結合的灌溉方式,利用地下水的巨大儲量,干旱年多取地下水補地表水之不足;豐水年多用地表水、且回灌地下水;二者結合,使灌溉保證率提高。
3.防治灌區漬澇和鹽堿化。北方河流沖積平原,土壤和地下水含可溶鹽分較多,引地表水灌溉,抬高地下水位,容易引起土壤鹽漬化和加重漬澇災害。而河流沖積平原的土壤多粉砂,挖溝排水,控制地下水位,由于溝坡坍塌,難以達到設計效果。打井開采地下水灌溉和采取豎井排水降低地下水位則容易辦到。故井渠結合是控制地下水位,防治灌區漬澇和鹽堿災害的可靠措施。
4.提高作物產量。大型灌區實行輪灌,灌水周期長,難以滿足作物適時灌溉的要求;而井灌則機動靈活,可以適時灌溉,保證作物豐產用水。
中國國土廣袤,地形地貌多樣,氣候變化萬千。既有逶迤起伏的丘陵山地,又有一望無際的平原;既有壯闊的高原,又有緩坦的盆地;既有西部內陸干旱半干旱區,又有東部季風濕潤區。為適應各地水文、地理等自然條件的復雜性,古代人民創制了多種多樣的灌溉工程類型,如引水渠道、陂塘堰壩、陂渠串聯、圩垸、井泉、坎兒井、御咸蓄淡等工程類型,這些工程類型在現今皆得到了繼承。可以說,我國當今的灌溉工程類型基本是古代創造而傳承下來的。
引水渠道主要修建于北方平原地區。北方平原面積廣大,因干旱少雨,河流密度不大,古代往往修建長距離的引用河水的灌渠工程。渠首處如河中水位過低不能滿足自流入渠流量要求,則建攔河壩抬高水位引水;如河中水位和流量能滿足灌區要求,則采用無壩引水型式。有壩引水最早的有戰國初在今山西太原晉水上筑壩建的智伯渠,及在今河北臨漳建的漳水十二渠。無壩引水有公元前256-251年間在今四川灌縣建的都江堰等。又因北方含沙量大的河流多,我國很早就引多沙河流進行淤灌和放淤,做到同時利用水、沙資源,既灌溉作物,又改良鹽堿地。漳水十二渠和公元前246年興建的關中鄭國渠皆引渾水灌溉,把大片鹽堿地改良成了沃田。建國以后,有壩引水和無壩引水灌渠發展很快,如陜西省,截至2000年底,全省有效灌溉面積達144.93萬公頃(主要為渠灌),新疆省干、支、斗、農四級渠道長30多萬公里。在利用多泥沙河流的水沙資源方面,建國以后成就很大,還打破了自明清以后不敢引用黃河下游水的“”,進行引黃淤灌和放淤。目前,黃河下游已建成各類引黃灌區100多處,灌溉面積達到3000萬畝,每年引用黃河水量100多億立方米,利用黃河水沙放淤改土300多萬畝,發展水稻田120多萬畝,使鹽堿沙荒地變成了良田。
陂塘堰壩主要建于南方山丘區。南方丘陵山區,雨量充沛,但水流容易流失,干旱是農業生產要解決的主要問題。為此,古代勞動人民因地制宜,創造了多種類型的陂塘堰壩蓄水工程,起到滯洪蓄水的目的。有在溪流上筑壩攔蓄水流的灌溉工程,稱之為“堰”、“壩”、“陂”、“?臁鋇齲揮性諂降卦涑兀?或在谷口及高地水所匯歸處筑堤,就地潴蓄雨水的,稱之為”塘“或”蕩“.又平原地帶筑壩攔蓄水的工程現稱為平原水庫,利用天然山丘間的溝谷洼地蓄水的工程現稱為山谷水庫。大型陂塘工程以公元前600年左右楚國在淮南修建的芍陂為最早,兩漢時漢中、南陽、汝南地區陂塘工程很是發達,著名的山谷水庫有馬仁陂,平原水庫有六門陂、鴻隙陂等。東漢時進一步向南方發展,浙江紹興的鑒湖、余杭的南湖工程規模都很大。之后三國孫吳在江蘇句容興修赤山湖,西晉建丹陽練湖和新豐塘等。當時能因地制宜規劃布置陂塘,巧妙地利用地形興建平原水庫或山谷水庫,布設堤壩、水門和溢流設施,形成完整的蓄水工程體系。還創造了陂渠串聯工程類型,以對水資源更充分地加以調節利用,增加灌溉面積,提高灌溉保證率。建國后南方山丘地區大量興建陂塘堰壩工程。如1952年僅四川內江地區就累計新修和整修堰塘5萬多口。因平塘占地多,工程量大,總蓄水量不多,為此當地積極想法改進技術。1953年9月西南水利局組織基點工作組前往長壽縣,經查勘,在葛蘭場不遠名叫”鎖口丘“的地方,修建了當地第一口”山灣塘“.該地形肚子大,出口小,上面有較大集雨面積,下面耕地可自流灌溉。于是利用三面高一面低的地形,在低的一面修筑土壩,長40米,高3米,形成堰塘。此土方與蓄水的比例為1:10,比平塘1:1提高10倍效益。此后四川省水利廳將長壽縣修筑山灣塘的經驗向全省介紹。到1954年底,全省共建成各級”示范塘“1293口。1955年,”示范塘“迅速發展到17796口。到1985年,全省已有山灣塘61.11萬口,可蓄水261769萬立方米,有效灌溉面積715.48萬畝。
陂渠串聯工程古代多建于淮河、漢水流域,工程布置多樣。這種工程類型建國后稱之為長藤結瓜式灌溉系統。工程主要在南方丘陵山區修建,規模從小型發展到大型,從小網聯成大網,從開發小河流到利用大河流,從一個河系發展到與幾個河系相連。如安徽淠史杭灌區,自1958年至1982年,在淮河水系的淠河、史河及長江水系的杭埠河的上游建成佛子嶺、響洪甸、磨子潭、梅山、龍河口5座大型水庫,這些水庫成為多首制渠首,又沿崗巒起伏的分水嶺修建總干渠2條,干渠13條,以及分干渠和支渠358條,溝通了數條大河,灌區內修建中型水庫23座,小型水庫1100多座,連同塘壩21萬多口,以控制灌區內的地面徑流,灌區內流域之間水資源通過庫塘和渠道可得到調配,使安徽的六安、霍丘、壽縣、舒城、合肥等11縣市和河南的固始、商城等縣的廣闊丘陵和平原900多萬畝農田受益。
圩垸水利工程主要分布在南方沿江平原、湖區、下游三角洲及濱海地區。這些地區地勢平衍,河湖密布,土地肥沃,水土資源豐裕,但易被水淹,沮洳下濕,極大地影響農業生產的進行。唐宋后,大力開河筑圩,排水御洪,興建獨具一格的水網圩田工程,把卑濕的”涂泥“之地,建成富饒的魚米之鄉。如太湖平原唐后期至五代時已建成規整的塘浦圩田水利系統。鄱陽湖區唐代已興修較大規模的防洪堤防工程,至清光緒六年(1880),鄱陽湖濱南昌、新建、星子、九江、都昌、波陽、余干、進賢八縣共有圩堤591所。建國以來,太湖平原繼續加強浚河筑圩工作,完善水網圩田系統。鄱陽湖區新建和整修了圩堤501座,堤線長2500公里,保障農田500萬畝,能抗御21.71米(1983年最高湖水位)的湖泊洪水位;湖區原有易澇面積330萬畝,經治理,使200多萬畝農田達到五年一遇以上的抗澇標準;還初步形成了一個大中小,蓄引提相結合的水利灌溉系統,使湖區農田的有效灌溉率達到80%以上。
鑿井提取地下水灌溉,在地表水缺乏的北方地區很是重要。我國新石器時期已開始浚泉鑿井,春秋戰國時在園圃中鑿井灌溉已較普遍,之后不斷發展,到明清時期華北平原已形成大范圍的井灌區,水井型式多樣。20世紀50年代,廣大農村用于灌溉的水井大部分仍為土井,如華北平原建國初期有各種土井200多萬眼。20世紀60年代以后,灌溉土井漸被機井所代替。進入80年代以來,個體戶承包和聯戶經營責任制的發展,使得各種土井又發展起來。據1982年調查,僅天津、河北滄州、衡水等地區就有各種土井幾十萬眼。如滄州青縣,1982年有真空井6100眼,人工手壓井2000眼,各種大口土磚井5000眼;南皮縣有手壓真空井4500眼,機帶真空井4054眼,磚井358眼。土井主要開發淺層潛水,潛水埋藏淺,雨水易滲入補給。而機井開采的是深層地下水,靠自然補給時間長。目前華北地區的京、津、河北省、河南省北部、山西省中東部已形成聯成一片的大范圍的地下水漏斗區,這是過量開采深層地下水,補給不易產生的重大問題。而開采淺層潛水一般不會引起地下水漏斗區。又淺井開采潛水后,降低了地下水位,有利于防止土壤返鹽,改良鹽堿地的效果顯著。開采潛水井淺,技術較為簡易,所費資金不多,農戶可自行管理應用,經濟上支出節省,適于小農經營。
此外,古代新疆吐魯番、哈密等地開鑿獨特的引取地下潛水的坎兒井,東南沿海防御海潮襲擊的海塘工程,及其他御咸蓄淡工程類型在現今也都得到了繼承和發展。
二、傳統灌渠工程技術的繼承和發展
我國古代灌溉工程技術是我國人民在實踐中自行創造的,適應了各地的自然地理條件,因地制宜,類型多樣,內容非常豐富,不少工程技術在現今得到了繼承和發展。
傳統灌渠工程技術的繼承和發展主要體現在以下一些方面:如建國后都江堰灌區認真總結了興建無壩引水灌渠的傳統技術和傳統施工技術經驗,使這些技術更加發揚光大。水利部和水利水電科學研究院曾組織人員對溢流過水土壩的傳統技術進行研究和推廣,取得實質性的突破。又渠道防滲技術各地多利用當地材料發展傳統技術。傳統淤灌和放淤技術在繼承的基礎上也得到很大提高。成都平原的都江堰,建于戰國后期,是聞名于世的渠首為無壩引水的工程,在長期的歲修管理中,積累了豐富的引水、防洪和排沙技術經驗[8].而防御洪水和清除泥沙是世界水利學界公認的兩大技術難題,都江堰卻破解了這些難題,創造了世界水利史上的奇跡。其技術經驗在多方面得到了繼承。一是灌區各分水口廣泛利用魚嘴分水分沙,布置旁側溢流堰(飛沙堰)泄洪排沙。如1962年修建的錦水河分水工程,在蒲陽河石壩子引水處,先在河中心修筑魚嘴,將蒲陽河分成左支清白江,右支錦水河,汛期蒲陽河洪水流量為800-1200米3/秒,錦水河可分洪300-400米3/秒,而錦水河分干渠只能進50米3/秒,多余的水量則由設在魚嘴以下600米的溢流堰泄回清白江,其工程布局與都江堰渠首工程的格局很相似。二是利用彎道環流原理,把進水口設在河道的凹岸,引取清水。都江堰渠首這種布置方式在灌區得到廣泛的應用。如1962年所建?W水河引水工程,引水比很小,采用無壩引水方式,修筑了弧形導水堤,形成較穩定的凹岸,在凹岸頂點稍下游處建進水閘,推移質沿主河槽左側凸岸排往下游,進水口一直沒有被淤。四川省當今修建的無壩引水灌渠是很多的,其工程技術深受都江堰無壩引水工程技術的影響。如果河道的水位和水量不能滿足灌區引水要求,則需要建閘壩抬高水位或形成水庫取水。傳統技術所筑的壩一般為土石壩、堆石壩和砌石壩。1949年建國后,在水利水電事業建設中,壩工建設有很大發展,到1990年已經修建82900多座水壩,在這些大壩中,土石壩占絕大多數。已建的2680多座30米以上的高、中壩(壩的用途包括引水、蓄水、發電等),土石壩約占80%,砌石壩約占14%,混凝土壩約占5%[9].采用土石壩可以利用當地材料,節省工程量,這是我國最早修建,并得到廣泛應用的壩型,目前在中低壩中仍大量采用土石壩,說明傳統壩工得到較多的繼承和發展,特別是對過水土壩的研究和應用,成績較大,體現出傳統壩工技術持久的生命力。
在今湖北省荊門市北部的仙居河上,有一座建于同治十三年(1874)的趙家閘灰土護面過水土壩。該壩由當地鄉民修建,建成100多年來,經歷無數次洪水過流,1935年壩頂過流水深達3.9米,竟未被沖毀,大壩至今依然完好,能使兩岸3000畝農田受益。趙家閘壩高8米,壩頂長47米,基礎為板狀砂巖,壩身由粘土夯筑,外包1米厚灰土夯筑層。這種由夯實粘土外包灰土保護層作為河道滾水壩的獨特建筑方式,國外從未見有報導。除趙家閘外,百余年前興修的過水土壩還有湖北荊門黃鮑閘,此閘建于1859年,壩高5米,1935年大水堰頂水深達3.9米,未沖毀,至今仍安全運行。此外,山西平遙梅槐頭、黎基壩等也是過水土壩,這些壩都較低,只有5-10米高。
受古老過水土壩的啟示,1958年,清華大學應屆畢業生組成過水土壩設計組,對過水土壩進行不透水面板的試驗,肯定了這種壩型的優點,還提出修建時要注意的技術要求。1975年8月,河南發生暴雨,使50年代治淮工程建成的兩座水庫--板橋和石漫灘土壩漫頂。于是土壩過水問題被再度提起。水利水電科學研究院對許多省市進行土壩過水的調查,發現1958年后不少地方按清華大學的辦法修建的過水土壩,經多年洪水考驗,運用良好。從1975年起,吉林、安徽還修建了瀝青材料護面的過水土壩。1980年10月,水利部委托吉林省召開土壩過水經驗交流會,將各地經驗進行交流。1983年水利水電科學院在室內試驗的基礎上,先后在山西省嵐縣上明水庫和內蒙古東勝市武家溝建成兩處灰土水泥土過水土壩,經歷數年風化凍融和幾次較大洪水的考驗,工程完好無損,節省工程造價1/3以上。可見,我們祖先創造的灰土溢流壩具有很大的現實意義。據了解,國內已建成的各類壩中,90%以上是土壩,而其中66%沒有泄洪建筑物。因此,讓土壩的一部分過水,或在已建成土壩上加修溢洪道,也是很現實的課題。故而傳統的過水土壩工程技術仍有發揚之必要。
傳統施工技術以寧夏引黃灌區的草土工程(俗稱”埽壩“、”卷埽“)和都江堰的榪槎、竹籠、干砌卵石等工程最具特色。寧夏引黃灌區,在1960年青銅峽樞紐建成以前,均為無壩引水,灌區普遍使用草土筑壩。如春季歲修,用草土封堵渠口,再進行修浚;用草土修筑渠河護岸,及橋、涵、閘、斗和護坡;修筑臨時性的攔水壩等工程。元代寧夏水工修筑埽工已很出名。灌區千百年來,草土工程一直應用于各種渠道工程。它具有就地取材,造價低,技術簡便,施工快,穩定和防滲漏性好,抗震性強,對基礎清理要求不高,及拆除容易等優點。建國以來,寧夏引黃灌區的草土工程,在各地大型水利水電圍堰工程上相繼使用。如1956年修筑甘肅省蘭州市供水廠,其進水口黃河圍堰工程首次使用草土工。之后,劉家峽、鹽鍋峽、青銅峽、三盛公、陜西省石泉石門電廠漢江進水口圍堰、浙江省黃壇口電站護坦圍堰,1979年援非洲建馬里電站護坦圍堰等,都取得了成功,且費用省,進度快。之后,人們對這一傳統技術經驗系統地進行了總結。
都江堰灌區歷年維修管理都采用傳統的榪槎、竹籠、干砌卵石、樁工、羊圈等施工技術。它們的優點主要能就地取材,技術簡易,施工方便,投資節省。一般應用于截流分水、筑堰護岸、搶險堵口、整治河道、維修渠道、保護橋閘堤堰等工程。目前都江堰灌區歲修截流工程仍用傳統的截流方法,用的是榪槎、竹籠、卵石和黃泥。歲修時內江架設榪槎后,截流合龍只需40多分鐘。這種截流方法人們認為是一種生態型的截流技術,無機械的噪雜聲,體現了人與自然的和諧相處,而且經濟、合理、安全。
渠道加以防滲措施可減少渠水的滲漏損失,提高渠道有效利用系數,這在水資源缺乏的北方尤其重要。傳統渠道防滲技術措施主要有夯土、砌石、砌磚、鋪灰土、鋪草皮等,這些防滲措施就地取材,施工簡便,經濟實用(比混凝土、塑料薄膜、瀝青材料襯砌省費用),防滲效果也顯著,各地多有應用,并不斷改進技術。
灌渠還采用地下輸水管道,這種設施具有節水和省地的優點。早在3000多年前的殷商時代,城市中已鋪設地下陶水管道,這在安陽殷墟、鄭州洛達廟商代遺址中皆有發現。元代《王禎農書?農器圖譜集之十三》所載陰溝,即行水暗渠也,是一種用磚砌的暗渠。山西省一些城鎮幾百年前的陶管下水道一直使用至今。20世紀60年代,山西翼城縣利民灌區試驗用陶管修建灌溉輸水工程,但未能成功運行。1974年山西臨汾市屯里井灌區試驗陶管灌溉輸水,獲得成功,多年運行狀況良好,使用年限可達40年。在進行經濟效益分析后,認為這種工程還是比較經濟的。又河南省偃師縣東寺莊1957年就修建了地下瓦管渠道灌溉網。之后,傳統地下輸水管道技術不斷發展。現在將低壓管道輸水灌溉,簡稱為”管灌“,這一技術已成為目前我國北方地區一種很好的節水灌溉措施。80年代末,水利部將”管灌“作為北方農田全面節水的基礎設施來抓。據統計,目前我國”管灌“面積有4500萬畝,其中河北、山東、河南、北京、天津等省市的”管灌“技術發展很好,僅山東、河北、河南三省的”管灌“面積就達266.67多萬畝。這項技術具有省水、省地、省工、節能、省投資等優點,值得進一步發展推廣。此外,江蘇無錫縣人多地少,為了節省土地,20世紀60年代以后發展”三暗“工程。”三暗“工程是灌水暗渠、排水暗溝、滲水暗管三者的簡稱,這些暗渠溝皆用灰土筑成,采用的是傳統施工技術。1965年冬無錫埝喬公社劉巷大隊建成第一條灰土暗渠,至1978年春全縣已建成暗渠2588公里,灌溉面積50余萬畝,占農田總數的62%.從1973年開始又進行暗溝、暗管的建設,與暗渠配套使用,形成灌、降、排、調、控綜合運用的立體水利系統,為建設噸糧田創造了條件。”三暗“工程與明渠、明溝、明墑相比,具有提高土地利用率,灌水快,排水暢,降水效果好,減少滲漏,農機操作方便安全,減少歲修,取材易,造價低,節省水旱田開明溝用工多等許多優點。”三暗“工程在農田水利建設中的運用,實是在傳統技術基礎上的創新,這為高速發展農業,實現農業現代化邁出了新的一步。
又石質倒虹管道可視為特殊的地下輸水管道。清代嘉慶十四年(1809),四川合江縣鎖口鄉劉士朝主持修建了一條引水過河灌溉的渠堰,渠道過河處設置了石質倒虹管,全長266米,水頭26米,進出口高差僅0.407米。管道用堅石預先鑿成63.5×40×40厘米的承插式管節,內徑13.5厘米,用糯米粥拌石灰作為管與管間膠結材料,并用這種材料抹平管內壁,以減少摩擦阻力。石質倒虹管能承受較大強度的水壓力,這一倒虹管至今保存完好。解放后此種石質倒虹管在合江縣得到了推廣應用。
我國北方含沙量高的河流多,我國人民早在2000多年前已進行引洪灌溉和淤地活動,發明了淤灌和放淤技術,以利用河流中的水沙資源。在長期的歷史實踐中,積累了豐富的技術經驗,尤其在宋代熙寧年間,政府曾組織空前規模的大放淤活動,取得選擇適時放淤水情,做好淤田工程,預籌退水出路,正確處理放淤與防洪,放淤與航運等許多技術經驗。這些技術在現代進一步得到繼承和發展。如陜西省傳統引洛灌區,現已突破了引水含沙量不得超過15%(重量比,相當于166公斤/立米)的規定,引進含沙量高達60%(965公斤/立米)的渾水進行淤灌,基本解決了灌區汛期水量供需之間的矛盾,并改良了大片鹽堿地。當今引洪漫地(放淤)已作為水土保持和農田基建的一項內容被得到重視。如關中趙老峪流域是古老的放淤區,下游富平縣境內有引洪漫地34000多畝,是將上游銅川市境內來的洪水泥沙,全部引入地中淤漫。漫過的地,每畝畝產400斤,有的甚至超過千斤,多年來,發生大暴雨,下游都不發洪水,原來的河床,現在變成了農耕地。河北省張家口地區通橋河引洪灌區,面積11萬畝,上游河道流域面積3060平方公里,引洪能力每秒450立米,多年來河道上游洪水基本上全部不出灌區,保護了下游的農田和村鎮。萬全縣在五道沙河沿岸共建大小引洪渠道800多道,總引洪能力達863米3/秒,一般年引洪水總量為2000萬立方米以上,初步達到大水不出縣的水平。由于一般洪水已不流入洋河,從而減輕了下游河道和水庫的泥沙淤積。可見引洪漫地能起到良好的水土保持作用,這也可認為是傳統技術在今天的發揚。
三、傳統塘堰和開發地下水工程技術的繼承和發展
歷史上山丘區的攔蓄水工程統稱為塘堰、塘壩,有”堰“和”塘“之分,又有山塘(山灣塘)和平塘之分。建國后大力修筑山灣塘,一些南方省區山灣塘已達數十萬座。有些地區對老式塘壩加以改造,以增加其蓄水量。如安徽省肥西縣對丘陵區沖洼里的攔沖塘,將原有塘底挖平,挖出的土墊高塘埂,增加了塘的蓄水深度;或把攔河壩加長增高,成四面筑埂式;在較大沖洼里,根據地形,或在”水深“處建塘,加高塘埂,”水淺“處不建塘,仍為田,或上下沖兩面筑埂成塘;或建成層遞式,高處蓄水灌高地,低處蓄水灌低地,頭層塘的放水渠兼作第二層塘的引洪溝,第二層塘的放水渠,兼作第三層塘的引洪溝,做到有層遞的引蓄,有層遞的灌溉。通過改造,蓄水深增加,老式塘壩蓄水面積與其灌區耕地面積比為1:4.6,改造后為1:9,滿足了淺丘區農田灌溉的需要。
我國北方地區,在地面挖掘或在洼地筑埂形成的攔蓄徑流的工程叫澇池、坑塘等。建國后,北方地區群眾繼承以往的傳統做法,繼續修筑澇池,澇池數量發展很快。如陜西省黃河流域內在1956年有澇池1240座,1985年達8940座,30年增加6.21倍,總容量2588萬立方米。北方陜、甘、晉、內蒙、青、寧、豫七省(區)1985年黃河流域共有澇池19.8萬座,總容量8343萬立方米。華北平原滄州地區通過開挖坑塘,攔蓄降雨徑流,滯瀝、除澇、灌溉,取得了治理旱、澇、堿的經驗。原來在20世紀50年代末,華北平原大搞地上蓄水灌溉,不重視排水,造成了土地的次生鹽堿化。進入60年代,只排不蓄,大量水資源白白流失。70年代,大力發展井灌開發利用地下水,但由于深機井布局不合理,使得地下水位普遍大幅度下降,出現了大面積的漏斗區。淺井區多年只采不補,地下水位也普遍下降,使許多淺井報廢,而轉向打深機井。地表水由于連年的干旱和上游節節攔截,河道全年斷流。通過多年的實踐,人們逐漸認識到,要利用傳統的坑塘設施,攔蓄降雨徑流,散蓄散排,解決抗旱灌溉水,雨時將澇水排入其中,只要注意把坑塘蓄水位控制在返鹽臨界水深以下,并與溝渠連通,就不會引起鹽堿化。坑塘深度不宜少于3-4米,一般應深5-7米,面積15-30畝,最大不超過40畝。這樣就解決了長期存在的”旱、澇對立“,”排灌矛盾“,使瀝水轉化為灌溉水源,還能利用坑塘采補地下水。歷史上黃淮平原因為年際、年內的降雨量分布極不均衡,出現水少時強調修筑陂塘蓄水灌溉,水多時強調開挖河溝以排除洪澇和防止土壤返鹽。旱澇堿問題,排灌矛盾得不到妥善解決。而滄州地區在近30年來,通過改進傳統的坑塘技術,積極開挖和改進坑塘,將坑塘與井、渠聯合調控,較好地解決了旱、澇、堿問題,這一方法亦成為治水改土的一條重要途徑。
我國古代在開發利用地表水的同時,也很重視開發利用地下水,主要通過挖泉鑿井加以利用。建國以后,傳統的打井方法和提水機具繼續使用,并加以改良,尤其是開鑿筒管井的技術進展較大。筒管井的雛形在清代已經出現,清代郭云升《救荒簡易書》卷三已載有增加新、舊井出水量的方法:旱年將兩根已打通各節的長竹竿插入井底數丈,則”井水泉“.此方法簡便,又能增加出水量。現代稱由上部直徑較大的筒井和下部的管井聯合而成的井為筒管井。在筒井的井底加鑿管井,可增加出水量;又筒井開挖過深施工不易或不經濟,筒管井則比同樣深的筒井更經濟些。1956年河南省創制了一種鑿井方法,稱為”56“打井法。其井結構上部為8塊扇形磚砌筑,形成直徑為0.5米的小磚筒井,下部為木管管井。這種井取用幾層含水層,出水量大增。之后,筒管井又發展為水柜,即將筒井部分用大的集水坑代替,坑底再加鑿幾個管井。單個井又發展為井群,各井互相通聯,統一集中管理。
開鑿傳統土井的好處是很多的。土井主要開發淺層潛水,埋藏淺,雨水當年即能補給,一般不會產生地下水漏斗區。開采潛水后降低了地下水位,能防止土壤返鹽,達到改良鹽堿土的目的。目前采取井、渠結合,或井與渠、坑塘結合,河道節制閘、深渠與淺井結合等方式。如在枯水季節利用淺井,提取地下水灌溉農田,降低地下水位,騰空”地下水庫“庫容;汛期豐水季節,通過渠道引水灌溉和蓄水側滲,補給”地下水庫“水量。人們已認識到解決華北平原土壤鹽堿化的主要途徑是井渠結合的方法,該地區的灌溉抗旱,也形成以井灌為主,井渠結合的方式。
關于提取井水的工具,群眾也運用傳統汲水工具的工作原理,演化和革新出一些簡易的汲具。如拉水井,其原理與古代渴烏利用筒內形成真空,產生壓強差汲水相同。其制作簡易靈巧:用一根長約八、九米的八號鐵絲,一端接一小小的活塞,塞入一直徑約30毫米的塑料管內,管的下端塞一木制進水活門,上端將露在管外的鐵絲彎成鉤形,然后將塑料管裝入打入地下的外井管里,一個拉水井就做成了。制成一眼拉水井全部費用僅50元(1993年價)左右。由于打井簡便,取水方便,不花水錢,所以拉水井在一些地區推廣開來,幾乎達到每戶一井,甚至一戶數井的程序,有些菜園、瓜地也建造了這種井。四、傳統圩田水利和海塘工程技術的繼承和發展唐后期至五代吳越時期,太湖平原已形成縱橫塘浦交加圩圩相接的水網圩田系統,皖南沿江平原亦建成一些大圩。宋代以后,圩田建設更加興盛,并發展至長江中游兩湖平原、鄱陽湖平原和珠江三角洲等地區,更加講究圩田修筑方法,提出”筑堤、浚河、置閘“是筑圩的三項基本技術要素,”缺一不可“.又出現了分區分級控制和聯圩并圩等圩區治理技術。這些卓越的技術經驗在當今得到進一步的繼承和發揚。
太湖下游蘇州地區地勢低洼,歷史上修筑了大量的圩田。建國后,蘇州地區在繼承前人技術經驗的基礎上,總結出圩區治理的”四分開,兩控制“原則,即內外分開、高低分開、排灌分開、水旱分開,控制溝港水位、控制地下水位,以全面解決洪、澇、旱、漬各方面的問題。許多圩子和圩區治理時皆遵循這一技術原則。如蘇州地區昆山縣同心圩由低洼低產圩田改變成高產穩產農田,重要的就是正確實行了”四分開,兩控制“的水利技術原則。同心圩圩形長方,南北長3.5公里,東西平均寬1.8公里,總面積6.3平方公里(9380畝),其中耕地面積6300畝。該圩是1958年由許多零散小圩聯并而成,聯并前的各個小圩圩岸單薄,河網零亂,田塊碎小,土壤板結,抗洪澇能力低。聯圩時,加高培厚圩堤,同時開挖了一條長3.5公里的中心河。之后又整治圩內水系,發展機電排灌,田間深埋排水暗管,按”四分開,兩控制“原則進行整治,提高了抗洪排澇能力,特別是地下排水技術,突破了傳統圩田水利技術,具有很大的創造性。這項技術70年代被江蘇省水利廳加以推廣。到90年代,低洼圩區治理從聯圩并圩,利用老河網,已發展到以治理澇漬為主,實行高筑圩,雙配套(閘站),四分開(內外分開、高低分開、灌排分開、水旱分開),三控制(控制內河水位、控制地下水位、控制土壤適宜含水量)。一些條件好的圩區,發展田間”三暗“工程,進行暗灌、暗排、暗降,為農業的高產創造了基本條件。于是”四分開,三控制“也成為其他圩區治理的基本技術原則。我國東南沿海很早就修筑海塘工程,以防御海潮的侵襲,保護農田和城鎮的安全,江浙海塘是修筑的重點地段。東漢時已在錢唐縣建防海大塘,三國時孫吳在金山筑咸潮塘,唐代時已在江浙沿海建成系統海塘工程,五代至明清頻繁地興修海塘,不斷改進海塘結構。五代以前所筑海塘都是土塘,之后海塘結構從土塘逐步發展到竹籠木樁塘、柴塘、斜坡式石塘、直立式石塘、魚鱗石塘等,每一類海塘結構又有多種型式,以適應不同的潮勢和土質,同時還修筑了護塘、護灘和挑溜工程。
關鍵詞:農藝節水灌溉技術應用
前言:
我國水資源總量為28100億m3,人均水資源量約2 200 m3,僅為世界平均值的1/4。據預測,到2030年,我國人口將增至16億人,人均水資源量將下降至1 760 m3左右,逼近國際公認的1 700 m3的嚴重缺水警戒線。農業用水量總量占總用水量的比重將持續下降,水資源短缺將成為制約我國農業發展的最重要因素之一,所以實施節水灌溉是實現水資源可持續發展的必要措施。節水灌溉不僅節約水源,而且帶來的相關效益也比較顯著。主要表現為:水分的生產綠率提高、單產產量提高、作物品質提高、病蟲害減少、施肥量節省、電力能源節省、生產用工大量節省、耕地節省及環境效益提升。由此可見農業節水灌溉潛力很大,大力普及節水灌溉技術,提高灌溉用水利用率是解決農業用水危機的最有效途徑。
一、綜述節水灌溉和節水灌溉技術
1、節水灌溉
節水灌溉,簡單的來講就是指采用先進的農業節水技術,提高灌溉水的利用率和水的生產率。換言之,節水灌溉是用盡可能少的水投入,取得盡可能多的農作物產出的灌溉形式。節水灌溉的內容大致包括:水資源的合理開發利用;節水工程技術;節水農業技術;節水管理技術。
2、節水灌溉技術
灌溉用水從水源到田間,到被作物吸收、形成產量,主要包括水資源調配、輸配水、田間灌水和作物吸收等四個環節。在各個環節采取相應的節水措施,組成一個完整的節水灌溉技術體系,包括水資源優化調配技術、節水灌溉工程技術、農藝及生物節水技術和節水管理技術。其中節水灌溉工程技術是該技術體系的核心,已相對成熟并得到普及,其它技術相對薄弱,急需加強研究開發和推廣應用。
(1)灌溉水資源優化調配技術。主要包括地表水與地下水聯合調度技術、灌溉回歸水利用技術、多水源綜合利用技術、雨洪利用技術。
(2)節水灌溉工程技術。主要包括渠道防滲技術、管道輸水技術、噴灌技術、微灌技術、改進地面灌溉技術、水稻節水灌溉技術及抗旱點澆技術。直接 目的是減少輸配水過程的跑漏損失和田間灌水過程的深層滲漏損失,提高灌溉效率。
(3)農藝及生物節水技術。包括耕作保墑技術、覆蓋保墑技術、優選抗旱品種、土壤保水劑及作物蒸騰調控技術。目前,農藝節水技術已基本普及,但生物節水技術尚待進一步開發。
(4)節水灌溉管理技術。包括灌溉用水管理自動信息系統、輸配水自動量測及監控技術,土壤墑情自動監測技術、節水灌溉制度等。其中,輸配水自動量測及監控技術采用高標準的量測設備,及時準確地掌握灌區水情。
二、節水灌溉工程技術詳解
1、地面灌溉技術
它目前仍是世界上特別是發展中國家廣泛采用的一種灌水方法,約占全世界中灌溉面積的90%以上。我國則有98%以上的灌溉面積依然采用傳統的地面灌溉技術。一般現在采用節水保墑膜上灌,膜上灌是我國在地膜覆蓋栽培技術的基礎上發展起來的一種新的地面灌溉方法。它是將地膜平鋪于畦中或溝中,畦、溝全部被地膜覆蓋,從而實現利用地膜輸水,并通過作物的放苗孔和專業灌水孔入滲給作物的灌溉方法。由于放苗孔和專業灌水孔只占田間灌溉面積的1%~5%,其他面積主要依靠旁側滲水濕潤,因而膜上灌實際上也是一種局部灌溉。目前,新疆采用膜上灌的農田已達23.33公頃,甘肅、河南等省也開始推廣。膜上灌形勢有開溝扶埂膜上灌、培埂膜上灌、膜孔灌、溝內膜上灌、膜縫灌、格田膜上畦灌、膜側膜上灌等多種。膜上灌作物有棉花、蔬菜、玉米、小麥等。地膜栽培和膜上灌結合后具有節水、保肥、提高地溫、抑制雜草生長和促進作物高產、優質、早熟等特點。生產試驗表明:膜上灌與常規溝灌相比,棉花節水40.8%,增產皮棉5.12%,霜前花增產15%;玉米節水58%,增產51.8%;瓜菜節水25%以上。由于膜上灌是一種新的灌水技術,還有許多不成熟和不完善的地方,對其技術機制、技術要素及其設計方法都需要進一步研究。
2、污水噴灌技術
利用污水噴灌是將污水處理與農業用水結合起來的一種污水處理方式,同時又是一種開源節流的灌溉方式。噴灌凈化污水,就是將污水噴灑在田里,利用土壤、微生物和作物來分解污水中的一些成分,并使部分水蒸散到大氣中,部分水經土壤凈化后滲透泄出再利用。
在利用污水噴灌時,應先對污水進行沉淀、篩濾,除去固體污物,有的還需加入消毒殺菌劑。污水灌的作物應以除蔬菜以外的經濟作物為主,對于谷類作物最好只用于作物生育前期,在作物收獲前一段時間應停止污水灌。污水灌的土壤以砂壤土、壤土和壤質砂土為好,水量應結合作物的種類和生育期確定,如在作物苗期、早春和晚秋應少灌。實施污水灌要防止大定額灌溉,以免造成地表及地下徑流,灌溉強度以不造成土壤粘閉和不產生地表徑流為原則。如污水水質不符合灌溉水質標準時,可采用清水污水混合方法,使混合后的水質符合灌溉要求后再進行噴灌。此技術較復雜,最好在專家指導下運用。
3、利用空氣中的水分進行灌溉
利用空氣中的水分進行灌溉就是通過一定的設施來收集空氣中的水分,直接供給植物利用或匯集到蓄水池中以供灌溉之用。德國研究人員用一圓筒來收集空氣中的水分,其內壁涂有吸聚陽光熱的涂料,圓筒與若干個噴嘴管連接,將噴嘴管埋在兩行植物根部之間。白天高溫烤熱的空氣經圓筒進入噴嘴管里,到了夜間降溫時,空氣中的水分就凝結成了露水珠而流到作物的根部。秘魯的研究人員沿海岸垂直張掛一些大型尼龍網,以吸聚霧氣,待霧變為水后流進蓄水池,以供沿海灘涂灌溉之用。智利的科研人員利用沙漠地區的云霧來改造沙漠,他們在巨大的框架上面安裝由聚丙烯塑料制成的雙層網來“捕捉”云霧,云霧在網上凝結成水,匯集到貯水池中,以供種植的林草或天然沙生植物的灌水之用。
三、農藝及生物節水技術詳解
農藝及生物節水技術包括田間徑流攔蓄、土地整理以及耕作與栽培技術三方面。
1、田間徑流攔蓄
節水農業的徑流攔蓄工程只局限于農田田塊的全部天然降水,以及部分邊緣坡地的來水。一般說是由山地丘陵地區坡耕地上的坡面治理,坡水疏導攔蓄,以及少量的支溝溝道與塘壩工程,共同組成一個包括有土建、生物措施在內的水保工程體系。
2、土地整理
土地整理工程是節水農業的田間工程部分,介于工程措施與農業措施之間的一個結合點,是在節水灌溉工程或水土保持工程基礎上對農田作業田塊引進整治,充分發揮工程的節水效益,提高田間水的利用率。
3、耕作與栽培技術
節水農業中的耕作與栽培環節,即狹義的農業節水,或稱農藝節水。主要是通過田間耕作與栽培管理措施,降低作物生長期間的田間耗水量(也包括部分在輸水過程中的地面蒸發損失)。是在兼顧農業產量和效益的情況下,減少田間的無效水分損失,即降低田間的凈耗水量,提高天然降水與灌溉水的利用率和生產率。這一部分節水才是真正的資源性節水和效益性節水,是整個節水農業的核心部分。
四、結束語
總而言之,節水灌溉工程推廣,任重而道遠。我們有理由相信,通過節水灌溉的逐步推廣使用,實現水資源的科學開發,節約用水,實現水資源的可持續利用,指日可待。
參考文獻:
【1】李遠華.節水灌溉理論與技術[M].武漢:武漢水利電力大學出版社,1999.
關鍵詞:節水;農業生產;灌溉工程
中圖分類號:S277 文獻標識碼:A
1 節水灌溉工程概述
我國是一個農業大國,農村人口占據國內總人口的60%,農業生產總值占據我國國民經濟比重的很大一部分,是影響我國人民生活水平的主要產業。可是,由于我國目前依然處于社會主義初級階段,有關農業發展的各項政策還處于初步的試行階段,以致我國農業生產依然停留在傳統的生產運作方式上,高投入、低產出。
節水灌溉工程就是針對我國農業高投入、低產出的傳統弊端,結合現在最新的高效灌溉技術開發出的,降低農業生產成本投入的工程技術體系,通過對井眼、水泵動力、輸水管道等設備裝置的合理選配、布局,實現低能耗的同時,又全面滿足農業生產的灌溉需求,是現代農業生產的主要技術創新領域。
從我國實施“三農”惠農政策以來,我國各地區的政府機構都積極加大對當地農業生產的技術、資金、人員投入,使得我國農業生產取得了很大進步,實現初步的機械化耕作、節水澆灌和產業化運作,其中節水澆灌就是節水灌溉工程的主要目標。因為,在傳統的農業生產方式中,澆水灌溉是最大的農業生產成本投入,較之種子采購、化肥施用、機械耕作、機械收割以及倉庫存儲等頻率更高,一般一季要有5次左右。而傳統應用土質溝渠、塑料水龍帶的灌溉方式效率很低,經常出現跑水、漏水的現象,造成水資源的浪費,增加了農業生產成本投入。節水灌溉工程通過合理的井眼設計、水泵動力組合、最短的輸水管道設計等優化措施,降低水資源流失率,提升灌溉作業率,大大降低了農業生產的成本投入。
2 節水灌溉工程中水泵的作用
水泵是節水灌溉工程中的核心設備裝置,也是整個節水灌溉工程的基礎,在配置節水灌溉工程中有著重要意義。
2.1 提供水資源
水泵是將水資源從水源(江、河、湖、泊、渠等)或地下儲水層輸送到地表的動力裝置,只有利用各種程式的水泵,比如農用水泵有離心泵、井泵(長軸井泵、深井潛水電泵)、微型泵、直空泵等,才能將水源以及地下咸水層或甜水層等儲水層的水資源輸送到地表,為地表上建立的節水灌溉設施提供水資源,實現農業的灌溉。
2.2 提供水資源在輸水管道中運輸的動力
通過利用各種水泵將水資源輸送到地表后,要經過輸水管道的運輸才能到達需要灌溉的農田,而維持水資源在輸水管道中運輸的動力,也是由水泵來提供。通過密封的輸送管道,利用水泵葉輪高速旋轉產生的壓力,維持水資源在輸水管道中的運輸。
2.3 為農田播撒提供動力
目前在節水灌溉工程中普遍使用噴灌方式代替傳統的單向流入方式,極大的提升了灌溉效率,降低了水資源的浪費。噴灌需要流經的水資源自身具有一定的壓力,才能通過噴射頭的變換方向裝置實現對農田的大面積的灌溉,而這個壓力也是由水泵提供的。
3 節水灌溉工程水泵應用現狀
雖然我國是世界上從事農業生產人數最多的農業大國,但是我國的農業發展較之世界發達國家依然存在較大差距,尤其是在作為節水灌溉工程基礎設施的水泵應用中。現代農業生產人員普遍重視水泵的技術指標,忽略了整個節水灌溉工程的匹配協調,使得節水灌溉工程中水泵的應用存在不少問題。
3.1 水泵和井深或變壓器不配套
由于我國農村大部分經濟水平偏低,缺乏資金支持,通常政府都通過設備挪用來解決緊要問題。因此,在雨水稀少的干旱時節,就用大功率的水泵;而在雨水豐盛時,就換用低功率的水泵。造成水泵不能和井眼的深度以及變壓器功率配套,以致出現大功率水泵配小井眼出現出沙;小功率變壓器帶大功率水泵出現超負荷運作,引發變壓器起火;小功率水泵配大井眼出現輸水管道壓力不足,無法達到預定噴射半徑等問題。
3.2 水泵保養意識低
由于水泵一般都是與鐵質輸水管道相連置于幾十米甚至百米的深井之中,每次的檢查都要動用人力、物力,花費好長時間將輸水管道一節一節的,操作十分麻煩,加上水泵大都是密封設備,禁止非專業人員私自拆卸,因此,在農村的農業生產人員之中,普遍缺乏水泵保養意識,只要能正常灌溉就不去檢查,不進行日常的保養與維護,大大降低了水泵的使用壽命。
3.3 缺乏專業的水泵維護人員
水泵作為一種水下密封的電力動力設備,因其獨特的使用環境限制,一直是嚴禁非專業水泵維護人員對水泵設備進行拆卸維護的。而在農村,由于沒有專業的水泵維護人員,聘請外來的專業維護人員又沒有足夠的資金支持,因此,許多農村的農業生產人員只是自行對水泵做一些簡單的表面保養就投入使用,像給水泵電機注入油;給水泵注水孔添加水;清除葉輪間雜物等,沒有對水泵進行深層次的維護保養。
4 節水灌溉工程水泵問題的解決對策
綜上所述,我們知道節水灌溉工程對我國農業生產有著重要意義,水泵是節水灌溉工程的核心設備裝置,也是節水灌溉工程的基礎,同時,由于我國農村經濟發展比較落后,缺乏專業人才,造成節水灌溉工程中水泵應用存在諸多問題。如何采取對策來解決這些問題,提高整個節水灌溉工程的運作效率,降低農業生產的成本投入,對提高我國農民收入,增加農業產出有重要意義。
4.1 加大政府財政在農業基礎設施上的投入
我國財政部每年都下撥大量資金支援農村基礎設施建設,有關部門一定要做出完善的財政支出計劃,加大對農村節水灌溉工程的資金支持,做好配套設備的勘察、選購、安裝、調試。淺井眼配用離心泵,細井眼配用4、6、8葉輪水泵,并配用小功率的變壓器,一般是20kW、40kW的;深井眼、大井眼配用4、6、8、12葉輪水泵,并配用大功率變壓器,一般是50kW、100kW的,確保井眼便管水源供給充足、輸水管道壓力充足、變壓器電力負荷適中,達到整個節水灌溉工程的高效運作。
4.2 提高農業生產人員的水泵保養意識
通過設立培訓小組,加強對農村農業生產人員,尤其是節水灌溉工程的技術負責人員的水泵保養意識培訓,提高他們對水泵保養重要性的認識,能夠積極主動的,以主人翁姿態去保養水泵,做到正確操作使用水泵,比如不在剛啟動水泵后就切斷電力;不往井眼、輸水管道中投放雜物等。
4.3 抽調專業的水泵維護人員對農業生產人員進行水泵維護知識的培訓
針對農村缺乏專業的水泵維護人員這個問題,有關部門應該抽調專業的水泵維護人員對農業生產人員,尤其是節水灌溉工程的技術負責人員,進行專業的水泵維護知識培訓,提高其維護保養水泵的知識和技能,不再是只做表面的維護保養,要深層次的、全面的對水泵進行專業維護保養。
發展節水灌溉工程是我國新近實施的重要農村基礎設施建設項目之一,是就降低農業生產成本投入,增加農民收入的有效方法,目前在我國各個農村基本實現普及,并且取得了明顯效果。但是由于我國農村農民的受教育水平普遍低下,對于新技術認識不足,使得節水灌溉工程發展依然存在不少困難,有關部門一定要做好節水灌溉技術的宣傳工作,全面提高農村農業生產人員的教育素養,這樣不但能夠做好水泵的維護保養工作,也能做好節水灌溉工程的推廣工作。
參考文獻
在農田水利灌溉中,建立科學管理制度,對開展管理工作具有重要意義,還能規范用水秩序。良好的用水秩序,能提高灌溉作業質量,減少用水糾紛現象的發生,確保農民在農田灌溉過程中形成排序觀念,提高灌溉作業的流暢性。
2農田水利灌溉面臨的問題
2.1存在部分不合格水庫
在農田水利灌溉中,水庫是必備的設備。但從當前形勢看,我國存在著一些不合格水庫,不能有效發揮農田灌溉的作用,并在汛期會對農田會造成破壞。
2.2灌溉渠道存在淤積農田水利灌溉渠道主要是隨地開挖形成的土質渠道,由于使用年限較久,長期灌溉用水的沖刷,造成灌溉渠道出現堵塞情況,同時渠道中也沉積了較多淤泥[1],灌溉渠道不通暢。
2.3農田水利灌溉效益較低
我國降雨存在時空分布不均的特點,“南多北少”非常明顯,北方水利工程儲水量容易出現不足,不能滿足工農業以及人們用水需求[2]。水利水庫一般建在偏遠地區,交通不便,相當一部分地區的水費收繳存在一定困難,農田水利灌溉經營效益低。
2.4缺少管護經費
近年來,國家對農村水利建設投入了一定的精力,但由于各地情況存在較大的差異,尤其是灌溉設施項目多在偏遠地區,自然環境較為惡劣,存在工作時間長、管理工作十分分散的情況。水利設施的管理和維護缺乏經費,并且缺乏專業管理人員,阻礙了農田水利灌溉的發展進程[3]。具體而言,水利灌溉工程建設時間長,建設時應與當地相關部門進行協商,將建設內容進行嚴格化落實。在經費預算上,要合理分配投入比例,增加水利設施的管護經費。
2.5農民積極性不高
水利設施的使用、管理、維護等需要青壯年完成,但由于農業生產效益低,農村基礎設施不完善等因素的影響,大量農村青壯年選擇進城打工,農業生產者多為老弱婦孺,勞動力不足,致使部分地區農業發展緩慢。在這樣的背景下,在農村推行水利灌溉具有一定的難度性。
3解決對策
3.1創新管理機制
在新的形勢下,對農田水利灌溉工程管理機制應進行有效創新,清除傳統項目管理混亂、使用權十分不明確的情況,將工程建設嚴格化落實。在管理模式上,應從單一模式轉化為復合式管理模式。在管理思路上,應遵循“管理到位,錯位問責”的原則,明確各個部門的自身職責。在水利工程施工工程現場應進行嚴格檢查,對于存在質量問題的工程,及時責令整改[2]。另外,水利項目在前期設計以及計劃實施時,應按照相關管理規定進行,確保工程項目發揮真正效益。水利部門應及時驗收工程項目,工程達到合格標準后,依照相關規定在一定時間內移交給管理單位,同時制定相關管護制度,保證工程項目發揮長遠效益。
3.2加大資金投入,給予農民鼓勵
加大資金投入,拓寬資金來源渠道。例如在土地出讓金中,可以調撥部分款項,加強農田水利建設。作為地方財政,應調撥轉向資金,加大農村水利投入資金,支持水利工程的建設。另外,應出臺一些惠農政策,比如針對水利基礎設施建設,開展相關貸款業務。在農田水利設施建設中,給予信貸優惠,能增強農民修建水利設施的熱情,使其積極主動參與到水利建設中。
3.3積極培訓工程技術人員,提升管理水平
定期舉辦水利工程建設培訓班,邀請專業人士進行授課,對相關問題進行詳細講解[3],保證工程技術人員具有科學管理水平,提升工程參與人員的整體水平。
3.4加強基礎設施管理
很多地區都有農田水利工程,但由于后期沒有進行嚴格管理,造成基礎設施出現損壞,使用中出現不同問題,最終導致水資源浪費。因此,要想在真正意義上確保灌溉水平的提高,就應對基礎設施進行嚴格管理,組織專業隊伍進行有效維護,保證水利工程的正常運行。另外,還應積極引入一些新型技術設備,及時優化水利灌溉體系,例如滴灌以及噴灌技術,利用科學技術加強對農業生產的指導,這樣才能提升農田灌溉水平。
3.5加強農田水利建設改革
傳統的農田水利灌溉管理體制不健全,導致水利建設以及維護責任不能得到有效落實,這也是農田水利灌溉效率低下的主要原因。要想真正促進農田灌溉工程管理機制的發展,應嚴格明確水利建設職責[1],將責任進行有效分配,明確分工,促進農田水利灌溉質量的提升。
摘 要: 農業是我國的第一產業,農業的可持續發展,對水利提出了較高的要求。水利工程在生態農業建設中具有極為重要的作用,搞好生態農業的關鍵就在于必須利用好水資源、加強水利工程建設、實現保肥、保土、保水的作用。如何在可持續發展戰略下實現水利工程與農業的協調發展是本文研究的重要內容。
關鍵詞: 水利工程;農業可持續發展;措施
Abstract: agriculture is the primary industry of our country, the agricultural sustainable development, put forward higher requirement for water conservancy. Water conservancy project in the construction of ecological agriculture has a very important role in ecological agriculture, the key is to make good use of water resources, strengthen the construction of water conservancy project, fertilizer, soil conservation, water conservation function. How under the sustainable development strategy of water conservancy project and realize the coordinated development of agriculture is the important content in the research of.
Key words: hydraulic engineering;agriculture sustainable development; measures
中圖分類號:F407.9文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
一、水利工程對農業可持續發展的采取的一些措施 農業可持續發展是科學發展觀在農業上的具體體現,要實現農業的可持續發展,需要多方面因素的共同努力,任何一個單方面的工作是無法實現可持續發展戰略下農業的科學發展的。農業的可持續發展,首當其沖的是對與農業聯系最為密切的水利工程提出了新的要求,水利工程必須順應農業的發展趨勢作出相應的改革和調整,如此才能實現農業的可持續發展。水利工程的改革發展,需要多方面的共同改進,我們主要從以下幾個方面來對我國的水利工程改革措施進行分析。 1.工程節水措施 包括灌溉工程配套、渠道襯砌、低壓管道輸水、機電井建設、地面灌溉設施改善、噴灌和滴灌系統,此類措施的基本作用是提高灌溉水的利用率和灌溉保證率。工程節水是我國水利工程在當前的發展趨勢中應當關注的一個重要問題,因為我國的水利工程建設正在隨著經濟水平的不斷進步在不同的地區進行著不同程度的調整,有一些全局范圍內的大型水利工程,同時也有各自水流流域內的一些小型水利工程。無論是大型的水利工程還是小型的水利工程,它們都要為農業灌溉服務,所以對于這些水利工程,特別是以農業灌溉為主要目的的水利工程,就必須重視工程技術措施在整個工程設計中的運用。 轉貼于 中國論文下載中2.農2.農業節水措施 包括土地平整、深翻深松、免耕少耕,平衡施肥、秸稈還田和增施有機肥,提高土壤肥力。改進種植結構和耕作技術,以及防風林建設和水土保持,此類措施的基本作用是提高農作物產量和產品質量,降低農田水分蒸發耗水量。農業節水措施,是對水利灌溉技術提出的高標準和高要求,對于提高農業用水效率這項重要的時代工程而言,要想將這項工作的效果發揮到最佳,就必須充分地正視技術創新在這項工作中所能夠起到的關鍵性作用。水利資源的保護,是一個系統的工程,必須將整個水利資源開發利用的各個細節工作納入到農業節水的系統工程中來。在水利資源的開發和利用工程中,不可避免地會涉及一些工程技術,這些工程技術水平會直接影響到整個水利工程的技術水平和技術效果。對這些工程技術進行改革和創新,是現階段提高我國農業用水利用和開發效果的一個重要方面。 3.考慮農業種植結構 節水灌溉的目的是提高水的利用率和水分生產率,但僅靠節水灌溉工程提高水分生產率是很有限的,灌溉和農業措施的結合,不僅是提高水分生產率的需要,而且是農民增收增效的需要。除滴灌和地下灌溉形式外,其余節水灌溉形式都難以減少作物的棵問蒸發,特別在作物生產前期,作物的遮蔭率低,棵間蒸發量大。通常推廣的農業節水技術有:耕作保墑技術,如“虛實并存”耕作技術;秸稈、地膜覆蓋技術;噴灑抗旱劑如旱地龍;使用保水劑;采用抗旱新品種等。農業種植結構的調整應該遵循的一個基本原則就是因地制宜,針對不同的地區特征來選擇不同的農業種植結構。 4. 加強節水工程管理 節水灌溉重建輕管的問題,已經引起人們的高度重視,特別是社會主義市場經濟條件下和現有的生產方式下顯得尤為重要。國內外的有關專家認為,節水灌溉工程的管理占總效益的50%,由此可見管理工作的重要性。事實上,工程建設好,因管理不善使工程效益難以發揮的例子并不鮮見,哪里工程管理好,哪里效益就高。隨著我國市場經濟的進一步繁榮和發展,資本市場對農業的關注度也有所上升,在我國出現了一些較為新興的灌溉服務公司,以及各地成立的節水抗旱服務組織,在工程的管理運行方面積累了一些經驗。各地推廣的小型農田水利工程的租賃、拍賣、承包等形式,對于明晰產權,國有資產保值增值,調動農民的積極性都有重要的作用。 二、水利工程對農業可持續發展的要求 農業的可持續發展的提出,標志著人類對生態環境和社會現實的覺醒,也反映了人類在考慮自身生存問題上的重大進步。 過去,在農業發展中片面強調水資源開發,著眼于當前的增產。而持續性農業發展更關注的是未來的發展,關心的是在開發灌溉水資源的過程中,增強農業后勁,而不是隨意破壞農業環境。 解決我國糧食問題,必須立足國內,依賴國際市場,不僅存在巨大的經濟風險,而且存在著巨大的政治風險。糧食作為政治武器的運用,并不新鮮。國外有人叫嚷“誰來養活中國?”給我們敲了警鐘。我們適當進口一點糧食以調節國內市場,過去這樣做了,今后還會繼續這樣做,但絕不能把解決糧食問題寄托在別國身上。八屆人大四次會議上提出:實施科教興農,增加農業投入,嚴格控制占用耕地,確保糧食種植面積,增加化肥供應,培育良種,調動農民種糧積極性,等等。但必須指出,水利不興,農業不穩,這是關鍵所在,重中之重。現在的水澆地,一般單產可達7500—15000kg/mZ,而旱地750—1500kg/mZ還難保。所以,只有有了水,才能擴大灌溉面積,再配合其他增產措施,才有可能大幅度增產糧食。如果不從根本上改變靠天吃飯的局面,又怎能有效地保障糧食穩產高產?沒有水,光和熱再好,施肥再多,也不起作用。不管作物品種多么優良,農田管理多么科學,政策多么正確,一次大旱,可以赤地千里,顆粒無收;一場大水,可以沖得蕩然無存。水旱災害無情地吞噬著人們的糧食、財產和生命,即使動員人民群眾搶險救災,化險為夷,每年也要付出很昂貴的代價。這就迫使我們不得不對水利刮目相看,并重新認識它的意義和作用。 參考文獻: [1]張含英.政企分開,建立現代水利企業制度.中國水利,1994,(3). [2]相昆.95年水利工程發揮巨大效益.中國水利,1995,(11). [3]高明.論自然資源集約利用與經濟技術政策[J].生態經濟,2006,(2):33-37. [4]黃守宏.論市場經濟條件下農業的基礎地位[J].經濟研究,2010,(1):24-30.轉