蘭州市農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路

張恩東

（蘭州市西固區(qū)張家臺(tái)電灌站，甘肅蘭州 730060）

在農(nóng)田水利工程建設(shè)過(guò)程中，為提高農(nóng)田灌溉效率、節(jié)約水資源，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合各地區(qū)實(shí)際的水利工程情況及農(nóng)作物的用水需求，引進(jìn)先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，構(gòu)建完善的農(nóng)田水利灌溉體系。同時(shí)，在高效灌溉的基礎(chǔ)上，提高農(nóng)民節(jié)水意識(shí)，助力我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)的必要性

1）高效節(jié)水灌溉技術(shù)的實(shí)施與應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)目標(biāo)的重要條件。應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)能在滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)需求的基礎(chǔ)上，避免水資源浪費(fèi)，保障農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的生態(tài)效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2）高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用可有效減少農(nóng)業(yè)用水量。將高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用在干旱缺水地區(qū)能擴(kuò)大農(nóng)作物種植、灌溉面積，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水增產(chǎn)。通過(guò)提高水資源利用效率，可改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，預(yù)防次生鹽漬化、水土流失等風(fēng)險(xiǎn)，保障種植區(qū)域的生態(tài)效益[1]。

3）通過(guò)應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，預(yù)防土壤環(huán)境惡化，可節(jié)約農(nóng)田治理成本，減少農(nóng)戶勞動(dòng)時(shí)間，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。同時(shí)，通過(guò)完善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物提質(zhì)高產(chǎn)，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 蘭州市高效節(jié)水灌溉現(xiàn)狀

為提高農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中的水資源利用率，甘肅省在農(nóng)田灌區(qū)續(xù)建配套設(shè)施，并在農(nóng)田水利工程的節(jié)水改造上投入大量的人力、物力、財(cái)力，因地制宜地推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，在甘肅省14個(gè)市（州）、50個(gè)縣（區(qū)）發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)。

1）蘭州市在改良農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的基礎(chǔ)上，從全局入手，實(shí)施大型泵站更新改造項(xiàng)目，利用高揚(yáng)程水泵提高本地農(nóng)田灌溉能力和灌溉保證率。當(dāng)前，蘭州市已累計(jì)完成改善灌溉面積1.04 萬(wàn)hm2，促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。

2）根據(jù)《蘭州市河西走廊國(guó)家級(jí)高效節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目規(guī)劃》，蘭州市積極建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范區(qū)，已完成永登莊浪河沿岸自流灌區(qū)、大通河沿岸自流灌區(qū)、紅古湟惠渠灌區(qū)、永登西坪灌區(qū)、沈家?guī)X灌區(qū)、榆中青電灌區(qū)和皋蘭什川灌區(qū)等7 個(gè)666.67～3333.33 hm2灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水設(shè)施改造。

3）蘭州市因地制宜制訂節(jié)水灌溉措施。例如，榆中縣以往的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中約有80%的水資源被用于農(nóng)田灌溉，為實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)，榆中縣積極建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目，通過(guò)應(yīng)用管灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，榆中縣每年節(jié)約灌溉用水398 萬(wàn)m3，灌溉水利用系數(shù)由0.49 提升至0.80。同時(shí)，高效灌溉節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用降低了用水成本，增加了農(nóng)民收入，實(shí)現(xiàn)榆中縣農(nóng)業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展，生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益雙贏。

3 高效節(jié)水灌溉技術(shù)

3.1 滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)是一種新型高效節(jié)水灌溉技術(shù)，其基本原理是將具有一定壓力的水過(guò)濾后，經(jīng)管網(wǎng)以水滴的形式均勻地輸送到農(nóng)作物根部[2]。當(dāng)前滴灌技術(shù)已進(jìn)入自動(dòng)化控制階段，其不僅能減少水分蒸發(fā)，還能通過(guò)精準(zhǔn)灌溉的方式滿足農(nóng)作物不同生長(zhǎng)階段的需水量，進(jìn)而提高農(nóng)作物成活率。相較于其他灌溉技術(shù)，滴灌技術(shù)靈活性強(qiáng)，管道設(shè)施可移動(dòng)，且操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，能高效完成農(nóng)田灌溉任務(wù)。

為實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉目標(biāo)，在設(shè)計(jì)滴灌系統(tǒng)時(shí)應(yīng)結(jié)合各地區(qū)實(shí)際情況，科學(xué)合理地規(guī)劃設(shè)計(jì)滴灌系統(tǒng)。其中，管道選擇、水質(zhì)管理是滴灌技術(shù)的核心。各地區(qū)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐寥馈⒌貏?shì)等自然條件，控制管壁厚度、管道直徑、管材類型，預(yù)防管道阻塞和規(guī)劃設(shè)置后期維護(hù)點(diǎn)[3]。

3.2 管灌技術(shù)

管灌技術(shù)是利用管道系統(tǒng)將水輸送到農(nóng)田灌溉區(qū)域內(nèi)，然后經(jīng)噴頭將管道內(nèi)的水噴灑到農(nóng)田內(nèi)。該技術(shù)既能保障灌溉均勻性，又能合理控制灌溉用水量，與傳統(tǒng)土渠灌溉技術(shù)相比，管灌技術(shù)可節(jié)約35%～55%的水資源。管灌技術(shù)的管道系統(tǒng)為低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)，是節(jié)水、節(jié)能型的新式地面灌溉系統(tǒng)，其基本原理是利用低耗能機(jī)泵或借助地形落差壓力改變管道壓力，然后將低壓管網(wǎng)內(nèi)的水源引流至農(nóng)田內(nèi)。在輸配水上，管灌技術(shù)是以低壓管網(wǎng)替換明渠輸配水系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作壓力比噴灌、微灌等噴灑口的工作壓力低，僅需2～3 kPa，能有效節(jié)約運(yùn)行期間的資源能耗，降低設(shè)施運(yùn)行成本[4]。

4 發(fā)展新思路

4.1 做好施工準(zhǔn)備工作

在農(nóng)田水利工程建設(shè)過(guò)程中做好施工準(zhǔn)備工作，是節(jié)水灌溉設(shè)施發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。應(yīng)派遣專業(yè)人員全方位勘察灌溉農(nóng)田區(qū)域的實(shí)際情況，分析農(nóng)田地形地勢(shì)、土壤養(yǎng)分、農(nóng)作物特征，確?？辈旖Y(jié)果的準(zhǔn)確性、全面性。根據(jù)勘察結(jié)果，因地制宜選用灌溉技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田高效節(jié)水灌溉，避免因水資源分布不均、設(shè)施配置不合理等因素影響農(nóng)田灌溉效率和農(nóng)作物產(chǎn)量[5]。

以蘭州市永登縣為例，永登縣在推廣應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)時(shí)，堅(jiān)持“依水源定區(qū)域、依水量定規(guī)模、依特色定產(chǎn)業(yè)”的原則，應(yīng)用水肥一體化節(jié)水方案。同時(shí)，積極轉(zhuǎn)變農(nóng)民用水觀念，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)水模式、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。在旱地變水地的前提下，將傳統(tǒng)的“大水漫灌”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬珳?zhǔn)滴灌”，促進(jìn)粗放農(nóng)業(yè)向精細(xì)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。蘭州市永登縣完成“精準(zhǔn)滴灌”項(xiàng)目后，灌溉水利用率提高到0.9，每年可節(jié)約灌溉水量70 萬(wàn)m3，每667 m2產(chǎn)量提高150 kg 左右。同時(shí)，永登縣積極調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從傳統(tǒng)單一的豆類、小麥、玉米向經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高的蔬菜轉(zhuǎn)型，綜合測(cè)算后每667 m2增收400 元左右。

4.2 完善基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施是實(shí)施各類高效節(jié)水灌溉技術(shù)的重要工具。因此，以各地區(qū)的農(nóng)田水利項(xiàng)目為核心，進(jìn)一步推進(jìn)水利設(shè)施建設(shè)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)注入“源頭活水”。

1）在蘭州市加強(qiáng)水利基礎(chǔ)工程建設(shè)、筑牢鄉(xiāng)村振興水利基礎(chǔ)的大背景下，西固區(qū)新增大型泵站改造2座，中型泵站3座，可發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積1840 hm2；完成農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革總面積1720 hm2，安裝計(jì)量設(shè)施70處，改造末級(jí)渠系15.24 km。除此之外，西固區(qū)積極進(jìn)行防洪治理和生態(tài)治理，建設(shè)農(nóng)村水利設(shè)施，解決了農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的問(wèn)題，讓西固區(qū)的農(nóng)田灌溉用水體系高效運(yùn)行，為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供強(qiáng)有力的水務(wù)保障。

2）以“放、管、服”為核心，持續(xù)深化農(nóng)業(yè)水權(quán)水價(jià)改革。政府和市場(chǎng)共同協(xié)作，加強(qiáng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和農(nóng)業(yè)用水需求管理，健全農(nóng)業(yè)水價(jià)機(jī)制，完善農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建立水利工程臺(tái)賬，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。同時(shí)，測(cè)算農(nóng)業(yè)用水成本，發(fā)放水利工程產(chǎn)權(quán)證書。

3）加強(qiáng)農(nóng)業(yè)用水計(jì)量管理，全面安裝灌區(qū)計(jì)量設(shè)施。例如，西固區(qū)在2018—2020 年累計(jì)安裝用水計(jì)量設(shè)施80套，其中張家臺(tái)村、張家大坪村兩個(gè)試點(diǎn)灌區(qū)安裝計(jì)量設(shè)施40處，改造末級(jí)渠系9.77 km；在范坪村、達(dá)家臺(tái)村、中坪村、青石臺(tái)村等灌區(qū)安裝計(jì)量設(shè)施40處，改造末級(jí)渠系4 km。

4.3 引進(jìn)新技術(shù)

1）引進(jìn)生物技術(shù)。在農(nóng)田水利工程運(yùn)行期間，深入研究農(nóng)作物生長(zhǎng)習(xí)性，在農(nóng)作物特定生理期內(nèi)對(duì)農(nóng)作物作虧水處理，提高農(nóng)作物的抗旱能力，進(jìn)而逐步提高農(nóng)作物品質(zhì)，防止農(nóng)作物地上部分徒長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水目標(biāo)，增加農(nóng)作物生產(chǎn)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益。

2）引進(jìn)3S 技術(shù)。利用3S 技術(shù)獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)信息，準(zhǔn)確計(jì)算不同區(qū)域、不同種植主體的農(nóng)田灌溉需求，根據(jù)農(nóng)田實(shí)際需水量進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉。

3）引進(jìn)智能技術(shù)。相關(guān)人員融合生物技術(shù)、自動(dòng)化、智能化、微電子技術(shù)，全程監(jiān)測(cè)農(nóng)田含水量和農(nóng)作物含水量，將獲取的數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后統(tǒng)一計(jì)算分析，根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉。

4）優(yōu)化開發(fā)新技術(shù)。各地區(qū)還應(yīng)不斷優(yōu)化滴灌、管灌、微灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)，創(chuàng)新灌溉模式，開發(fā)節(jié)水高效灌溉的新技術(shù)、新手段，以適應(yīng)新時(shí)期農(nóng)田水利工程建設(shè)需求，滿足農(nóng)田灌溉期間農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求。

4.4 科學(xué)配置水資源

我國(guó)水資源緊缺問(wèn)題日益突出，在農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)中，相關(guān)人員應(yīng)綜合分析現(xiàn)有水資源，合理配置農(nóng)田水資源，實(shí)施分質(zhì)供水。1）在建設(shè)高效節(jié)水灌溉工程期間，重視水生態(tài)環(huán)境保護(hù)，以綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，做好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生態(tài)用水期間的水利環(huán)境監(jiān)測(cè)和水資源用量評(píng)估。2）配置農(nóng)田水資源時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持“總量控制、配額管理”的基本原則，明確各省市、各灌區(qū)的用水總量、用水指標(biāo)，要求各灌區(qū)積極落實(shí)高效節(jié)水灌溉技術(shù)。3）可在灌區(qū)安裝電子流量計(jì)，電腦遠(yuǎn)程監(jiān)控分水點(diǎn)、水流量，將各灌區(qū)的灌溉用水量控制在合理范圍內(nèi)。

4.5 推進(jìn)示范項(xiàng)目建設(shè)

相關(guān)人員要積極根據(jù)農(nóng)田灌溉的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)各項(xiàng)用水指標(biāo)，建設(shè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)體系，引導(dǎo)農(nóng)民、用水單位嚴(yán)格控制農(nóng)田用水量，樹立節(jié)水意識(shí)。同時(shí)，在農(nóng)業(yè)分區(qū)、集中連片灌溉的前提下，重視項(xiàng)目實(shí)施期間的農(nóng)業(yè)效益，積極打造現(xiàn)代化的高效節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目。示范項(xiàng)目選址時(shí)應(yīng)堅(jiān)持以下3 個(gè)原則。1）優(yōu)先選擇水資源匱乏、地面高差大、自流灌溉難度大的區(qū)域。2）優(yōu)先選擇農(nóng)作物種植種類多、經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的地區(qū)。3）選擇支持、配合高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)，且干部、農(nóng)民節(jié)水意識(shí)較強(qiáng)的地區(qū)。這些地區(qū)的自然條件、農(nóng)業(yè)條件或經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)能有效適應(yīng)和支撐高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用，項(xiàng)目建設(shè)快、效果明顯，能對(duì)周圍地區(qū)、其他地區(qū)起到良好的示范、帶頭作用。

例如，蘭州市永登縣在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目中，同步推進(jìn)高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)，堅(jiān)持將高效節(jié)水灌溉新技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)田建設(shè)核心。永登縣在2019 年高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目中采用“管灌+噴灌”技術(shù)，將超333.33 hm2的山旱地變?yōu)樗疂驳?；?020 年高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目中應(yīng)用“管灌+滴灌”雙節(jié)水模式，將超133.33 hm2山旱地變?yōu)樗疂驳兀蝗嫱茝V落實(shí)水肥一體化技術(shù)，打造出農(nóng)田灌溉與當(dāng)?shù)厮磁渲孟噙m應(yīng)的節(jié)水工程，起到了良好的高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目示范作用，吸引周邊地區(qū)積極參與高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，農(nóng)田灌溉水資源短缺問(wèn)題尤為突出。為在節(jié)約水資源的同時(shí)滿足農(nóng)田灌溉用水需求，各地區(qū)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)胤N植作物的需水量和水利工程現(xiàn)狀，及時(shí)完善基礎(chǔ)水利設(shè)施，推廣應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，引導(dǎo)農(nóng)民落實(shí)節(jié)水措施，提高水資源利用效率和農(nóng)田灌溉效率，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展。