南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源開發(fā)與保護(hù)研究

劉斌（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長沙市 410131）

南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源開發(fā)與保護(hù)研究

劉斌
（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長沙市 410131）

針對南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源的特點，為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對該區(qū)域水資源開發(fā)進(jìn)行探索。根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓?、河流水系分布等水文特征對農(nóng)業(yè)水資源進(jìn)行合理開發(fā)。減少地下水用作農(nóng)業(yè)灌溉用水，調(diào)整農(nóng)業(yè)耕作模式，達(dá)到農(nóng)業(yè)生態(tài)與水生態(tài)相協(xié)調(diào)的發(fā)展方式。對開發(fā)過程中造成農(nóng)業(yè)水資源破壞的因素進(jìn)行分析，提出減少水環(huán)境污染和凈化水質(zhì)處理的有效保護(hù)措施。

南方丘陵區(qū) 農(nóng)業(yè)水資源 開發(fā) 保護(hù)

我國水資源特征是南多北少，南方地區(qū)雨量充沛，北方干旱少雨。南方適于種植耗水量大的水稻作物，北方則種植耐旱性強(qiáng)的小麥和玉米作物，這三種作物占據(jù)我國糧食總量的90%以上[1]。為使作物正常生長，保證糧食作物豐產(chǎn)，作物對水資源的需求應(yīng)得到充分供給。對水資源進(jìn)行合理開發(fā)，使其成為農(nóng)業(yè)可用水源，稱為農(nóng)業(yè)水資源[2]。農(nóng)業(yè)水資源包括降水、地表水、地下水、土壤水和經(jīng)過凈化處理的廢污水。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水為淡水資源利用中消耗量最多的一類用水[3～5]。南方丘陵區(qū)雖然水資源豐富，但農(nóng)業(yè)水資源卻得不到充分供應(yīng)，經(jīng)常出現(xiàn)旱澇交替現(xiàn)象。

1 南方丘陵地區(qū)降水特性

大汽中的水汽凝結(jié)后以液態(tài)水或固態(tài)水降落到地面上的現(xiàn)象，稱為降水。一般以某一地區(qū)的降水總量來衡量該地區(qū)水資源豐歉狀況。降水總量是指在某一降雨區(qū)域內(nèi)連續(xù)降雨一段時間后該區(qū)域地面水資源積累總量，連續(xù)降雨時間段又可稱為降水歷時。測量方法是降雨開始時采用上下底面積相同的平底集雨容器置于某一測點，降雨停止時記錄容器中水的深度，該深度即降雨量深度，在這一段時間內(nèi)的降水量等于降雨量深度乘以降雨區(qū)域面積。降水總量按降水時間區(qū)分又可以分為月降水總量和年降水總量，年降水總量或月降水總量是將1年內(nèi)或1個月內(nèi)每一次降水總量累加起來。另外也可人為劃定為24 h，3 d，一周，一旬等降水總量。據(jù)統(tǒng)計我國多年平均降水總量為61 900億m3，2014年降水總量為60 291.11億m3[6～8]。這些降水約有56%消耗在陸面蒸發(fā)與植物的蒸騰，進(jìn)一步開發(fā)利用的潛力很大。附圖為2014年《中國統(tǒng)計年鑒》發(fā)布的全國各省市年降水量，從中可以看出北方降水量遠(yuǎn)低于南方，沿海地區(qū)降水量高于內(nèi)陸地區(qū)。南方丘陵區(qū)降水總量豐富且多集中在春夏季節(jié)，受海洋性氣壓帶影響較大，常出現(xiàn)連續(xù)長時間降雨現(xiàn)象。

2 南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源特點

降水占南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源的主要部分，農(nóng)業(yè)水資源利用主要是降水的利用。南方丘陵地區(qū)小山塘中的水源依靠天然降水來貯存水量，周圍山坡作為集雨面，集雨面的水平投影面積越大山塘的集水量越多。這些小山塘一般建立在山坡下，丘陵地區(qū)農(nóng)作物采用分散栽種方式，分布在這些小山塘周圍，當(dāng)作物干旱時，就從小山塘取水進(jìn)行灌溉。

附圖 2014年全國各省市區(qū)年降水量

南方丘陵區(qū)受季風(fēng)氣候的影響，主要表現(xiàn)為降水量豐富，降水季節(jié)性明顯。部分地區(qū)為一些獨特的盆地地形，周圍大山對濕氣流的阻擋使降雨量減少造成局部地區(qū)的干旱性。區(qū)域內(nèi)的土壤以紅壤為主，土壤通透性較好，雨水通過地表徑流以及土壤滲流形成了錯綜復(fù)雜的河流水系，河流從高山丘陵區(qū)流向平原區(qū)匯集成許多不同大小的湖泊。雨季豐水期，地表徑流量大，河流水位上漲，當(dāng)降雨量達(dá)到一定值后就會出現(xiàn)洪災(zāi)。干旱少雨季節(jié)，河流中水的主要來源于地表土壤滲流，土壤中的含水層是一個非常大的儲水源，通過地下滲流來維持河流中的水量。坡地土壤入滲速度大于平地土壤，在南方丘陵區(qū)土壤的滲流速度平均為2 m/d。地表徑流和滲流是河流中水資源的來源，所以南方丘陵河流即使在干旱少雨季節(jié)也能保持河流中水資源不枯竭斷流。

3 南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源開發(fā)與保護(hù)

3.1 南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源開發(fā)

水資源的開發(fā)利用主要以工程措施來完成，而水利工程設(shè)施的建設(shè)對環(huán)境破壞比較嚴(yán)重，修筑大壩將河流截斷，魚類洄游受阻，河流中魚類數(shù)量減少，部分稀有魚類物種甚至滅絕。山塘水庫泛濫開發(fā)使植被森林破壞，影響到陸生動物的棲息地，整個生物群居結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

水資源開發(fā)中存在眾多的問題，使得有人懷疑“水利”工程是否成了“水害”工程。實際上并不都是如此，我國歷史上建成的都江堰，就是一項偉大的水利工程，無壩引水方式至今都在灌溉著廣大農(nóng)田，對該流域內(nèi)的抗旱排洪發(fā)揮著巨大的作用。對此，在進(jìn)行水資源開發(fā)時要選擇趨利避害，認(rèn)識水資源，科學(xué)開發(fā)水資源，才能做到水資源的可持續(xù)利用。我國古代興修的水利工程，都是利用天然的地形進(jìn)行改造建成蓄水引水的排灌工程，對生態(tài)環(huán)境破壞性小。而現(xiàn)代的水利工程以鋼筋混凝土作為主要材料建成，對生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，未來應(yīng)發(fā)展新型環(huán)保材料并應(yīng)用新技術(shù)來開發(fā)農(nóng)業(yè)水資源。

南方丘陵區(qū)根據(jù)地形特點，發(fā)展生態(tài)集雨山塘貯水，貯水量通過計算集雨面大小來計算。

式中 P——山塘設(shè)計貯水量；

F——該區(qū)域平均年降水量；

A——集雨面積；

i——集雨面數(shù)量。

從山塘中取水灌溉時，對地勢高于山塘的田地，采用水泵抽水灌溉，對于地勢低于山塘的田地可采用虹吸管引水方式進(jìn)行灌溉，因無需提供動力可節(jié)約能源。建設(shè)小型溝渠將各塊田地連接起來，擴(kuò)大山塘的灌溉覆蓋面，增加農(nóng)業(yè)水資源的灌溉范圍。

優(yōu)化配置水資源，擴(kuò)大可利用水源，對需水量大的地區(qū)合理增加從其他地區(qū)調(diào)水。鋪設(shè)永久輸水管道代替水渠輸水，減少輸水損失和降低維護(hù)。在河流附近建設(shè)泵站，泵站先向灌區(qū)地勢高的臨時儲水池輸水，再通過田間互連的小溝渠輸水至各塊田地。

建立蓄水引水排水循環(huán)水回路模式，當(dāng)豐水季節(jié)，將田間排水輸送至貯水山塘，枯水季節(jié)再從山塘調(diào)水。施行自給自足的供水模式，減少跨區(qū)域長距離調(diào)水。

3.2 南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源保護(hù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中開發(fā)利用水資源，同時也要注重保護(hù)水資源，過度泛濫開采農(nóng)業(yè)水資源必會造成無水可用的結(jié)局。在南方丘陵地區(qū)應(yīng)盡可能利用天然降水進(jìn)行灌溉，少抽取地下水灌溉。發(fā)展生物截水措施涵養(yǎng)水源，保護(hù)水資源的徑流損失。

開展農(nóng)業(yè)面源污染防治。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為了增加作物產(chǎn)量，大量施加化肥及農(nóng)藥，而這些化肥農(nóng)藥溶解于水體中將會嚴(yán)重污染水體環(huán)境?；兽r(nóng)藥大量使用即造成水質(zhì)富營養(yǎng)化又影響水中微生物的活動，甚至?xí)斐伤w中含有一些有毒物質(zhì)。保護(hù)水資源應(yīng)嚴(yán)格控制毒性較強(qiáng)的農(nóng)藥使用，鼓勵使用農(nóng)家肥及生物綠肥，防止畜禽糞便直接排入水體污染農(nóng)業(yè)水資源；對生活垃圾進(jìn)行集中處理，不隨意丟棄到水塘和河流中，對病死畜禽進(jìn)行深埋處理，防止病毒細(xì)菌進(jìn)入水體中擴(kuò)散傳播；加強(qiáng)農(nóng)業(yè)地膜的綜合利用，減輕其在水體環(huán)境中的污染，使用易降解的地膜。

發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)。因南方丘陵地區(qū)易發(fā)生水土流失現(xiàn)象，在山坡上栽種灌木經(jīng)濟(jì)作物，例如栽種茶葉，既可防止水土流失，還可增加土壤涵養(yǎng)水分能力。調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)模式，遠(yuǎn)離水資源區(qū)種植旱地作物，近水源區(qū)種植濕地作物。對于河流湖泊周邊栽種水源涵養(yǎng)林，調(diào)節(jié)和改變水循環(huán)系統(tǒng)作用。防止河流湖泊中的水葫蘆等生物入侵，破壞水環(huán)境中的生態(tài)平衡。

使用微生物凈水技術(shù)保護(hù)農(nóng)業(yè)水資源。水體具有自我凈化的功能，這是由于水體中存在微生物活動的結(jié)果。當(dāng)水體污染現(xiàn)象較嚴(yán)重，無法完成自我凈化時，可投放一些光合細(xì)菌，增加水體中有機(jī)物光解速度，以及乳酸菌、酵母菌等有益于水體凈化的微生物菌種。微生物處理污染水體已被證實具有良好的功效且不會產(chǎn)生二次污染。

減少灌溉水的浪費也是一種保護(hù)水資源方式。目前南方丘陵地區(qū)田間灌溉都是采用漫灌方式，灌溉過程中水資源損失嚴(yán)重。其中渠系滲漏損失，輸水過種中的蒸發(fā)損失等造成了大量的農(nóng)業(yè)水資源浪費，使田間灌溉水的利用系數(shù)降低。施行節(jié)水灌溉耕作制度，提高水資源利用率，減少灌溉量和灌溉次數(shù)，根據(jù)作物的需水特性進(jìn)行灌溉，能起到節(jié)約農(nóng)業(yè)耗水的效果。

4 結(jié) 語

有關(guān)水資源開發(fā)和利用管理的基本概念和思維方式要有新的轉(zhuǎn)變。水資源充沛的地區(qū)，有的并沒有意識到水資源的寶貴性，浪費現(xiàn)象比較嚴(yán)重。水資源匱乏地區(qū)，大多采用圈地式儲水，將河流截斷保留水源，此外還有深井開采地下水等過度地開發(fā)水資源。農(nóng)業(yè)水資源利用要走可持續(xù)發(fā)展道路，科學(xué)地規(guī)劃高效利用是農(nóng)業(yè)水資源今后研究的方向?？茖W(xué)規(guī)劃是根據(jù)這一地區(qū)的每年農(nóng)業(yè)用水量，建設(shè)水利工程，利用水庫和山塘蓄水，水渠調(diào)水滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水需求?？紤]到年降雨量存在變化情況以及降雨的時間不定性，建設(shè)水利工程要對可變因素進(jìn)行綜合考慮，保證作物生長豐水年不澇枯水年不旱。對于缺水地區(qū)可以種植耗水量低的耐旱作物，豐水地區(qū)栽種耗水量大的喜水作物，并可將多余水資源輸送至缺水地區(qū)。

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2016-04-20）

劉斌（1981-），男，湖南新化人，碩士研究生，講師、工程師，主要從事水利職業(yè)教育與水利工程設(shè)計等工作。