灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理及效率提高措施探究

李德金

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

農(nóng)業(yè)發(fā)展是國(guó)家和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，我國(guó)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)發(fā)展一直都受到高度重視，尤其是在國(guó)家整體經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的背景下，國(guó)家對(duì)于農(nóng)業(yè)的重視程度逐漸提高。從我國(guó)當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，現(xiàn)代化、智能化農(nóng)業(yè)正在快速發(fā)展，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的進(jìn)步，并且在農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，依然存在水資源利用率不高的問(wèn)題。例如，部分灌區(qū)用水管理效果差，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，并且水資源不足問(wèn)題依然是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。因此，結(jié)合農(nóng)業(yè)發(fā)展水資源浪費(fèi)問(wèn)題和水資源緊張現(xiàn)狀，建議我國(guó)灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)該以用水管理提升為主要的工作目標(biāo)，盡快解決以上問(wèn)題，促進(jìn)灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1 影響我國(guó)灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理效率的突出問(wèn)題

目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為水資源分布不均勻和缺乏，而在此現(xiàn)狀下，部分灌區(qū)還存在節(jié)水意識(shí)落后的問(wèn)題，灌區(qū)用水管理效率較低，造成了更為嚴(yán)重的水資源緊張問(wèn)題[1]。因此，對(duì)當(dāng)前我國(guó)灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理的突出問(wèn)題進(jìn)行探究，分析問(wèn)題現(xiàn)狀及產(chǎn)生原因，根據(jù)問(wèn)題實(shí)施針對(duì)性的管理策略，才能有效提升灌區(qū)用水管理效率。

1.1 節(jié)水灌溉缺乏科學(xué)規(guī)劃

1.1.1 存在的主要問(wèn)題

灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水是用水管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)灌區(qū)節(jié)水灌溉的常見(jiàn)問(wèn)題便是節(jié)水灌溉缺乏科學(xué)規(guī)劃。節(jié)水灌溉缺乏規(guī)劃主要體現(xiàn)為節(jié)水灌溉規(guī)劃未按照標(biāo)準(zhǔn)制度、標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)施；節(jié)水灌溉規(guī)劃未進(jìn)行精準(zhǔn)的分析和計(jì)算；節(jié)水灌溉規(guī)劃時(shí)，經(jīng)?！罢瞻嵴沼谩逼渌貐^(qū)的節(jié)水模式，與本地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展不匹配，節(jié)水灌溉成本較高，節(jié)能和節(jié)水效果較差。總而言之，節(jié)水灌溉缺乏規(guī)劃，主要是指部分灌區(qū)雖然實(shí)施節(jié)水灌溉，但是方式、模式較為粗放，難以形成有效的作用[2]。

1.1.2 產(chǎn)生的原因及影響

經(jīng)調(diào)查分析，導(dǎo)致節(jié)水灌溉缺乏科學(xué)規(guī)劃的原因主要為地區(qū)缺乏重視、灌溉用水管理節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)劃不嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)劃設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)不足、知識(shí)技能基礎(chǔ)較差、對(duì)規(guī)劃制度不夠明確和對(duì)新技術(shù)掌握不全。節(jié)水灌溉缺乏規(guī)劃的影響十分長(zhǎng)遠(yuǎn)，主要體現(xiàn)為已經(jīng)建成的灌區(qū)節(jié)水灌溉管理設(shè)置效率不足，設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障，不僅未形成良好的用水管理效率，甚至可能造成水資源浪費(fèi)問(wèn)題，并且長(zhǎng)時(shí)間使用缺乏規(guī)劃的節(jié)水管理模式，也會(huì)增加無(wú)用成本。

1.2 灌溉方式落后

1.2.1 存在的主要問(wèn)題

灌溉區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理存在灌溉方式落后的問(wèn)題，灌溉方式方法是決定用水量的主要因素，如果灌溉方式方法落后，將會(huì)嚴(yán)重影響到灌區(qū)用水，造成大量水資源浪費(fèi)以及水資源消耗等問(wèn)題，主要表現(xiàn)為部分地區(qū)依然使用傳統(tǒng)的大田灌溉以及大水渠灌溉方式，灌溉過(guò)程中嚴(yán)重消耗水資源，并且也造成了水資源浪費(fèi)[3]。例如，大田灌溉經(jīng)常是過(guò)量用水，超量的用水經(jīng)常是直接滲透入地下，部分蒸發(fā)，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，用水管理方式比較落后，幾乎無(wú)用水管理，導(dǎo)致整個(gè)用水環(huán)節(jié)無(wú)人監(jiān)督、無(wú)人管理，并且對(duì)于灌區(qū)實(shí)施的節(jié)水措施缺乏評(píng)價(jià)。

1.2.2 產(chǎn)生的原因及影響

灌溉方式落后的產(chǎn)生原因比較多，其中主要包括傳統(tǒng)灌溉理念影響，灌區(qū)內(nèi)缺乏資金、技術(shù)、人才，延誤灌區(qū)節(jié)水管理升級(jí)。灌區(qū)節(jié)能用水管理缺乏重視，未開(kāi)展節(jié)水管理工作，灌溉方式落后，將會(huì)直接導(dǎo)致用水管理效率下降、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重、用水管理方式不科學(xué)等問(wèn)題，造成的影響也比較嚴(yán)重，繼而影響到灌區(qū)生產(chǎn)。

1.3 灌區(qū)水資源浪費(fèi)嚴(yán)重

1.3.1 存在的主要問(wèn)題

灌區(qū)水資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重也是用水管理效率較低表現(xiàn)的突出問(wèn)題，水資源浪費(fèi)問(wèn)題在我國(guó)灌區(qū)比較明顯，對(duì)于灌區(qū)水資源管理造成的影響極大。該問(wèn)題突出表現(xiàn)為：灌區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展中灌溉方式落后，造成水資源使用超量，灌溉中不節(jié)制用水，用水管理體系不足，難以形成有效的管理，農(nóng)戶自身的節(jié)水意識(shí)差，對(duì)于水資源使用浪費(fèi)問(wèn)題毫不在意[4]。

1.3.2 產(chǎn)生的原因及影響

通過(guò)探究發(fā)現(xiàn)，造成水資源浪費(fèi)問(wèn)題的主要因素包括技術(shù)、意識(shí)以及管理等。例如，灌區(qū)水資源使用以及管理技術(shù)落后，灌區(qū)內(nèi)農(nóng)戶以及管理人員的節(jié)水意識(shí)差，灌區(qū)內(nèi)節(jié)水管理協(xié)調(diào)效果較差等。水資源是灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵資源，對(duì)于整個(gè)灌區(qū)實(shí)施灌溉有重要的影響。基于我國(guó)水資源現(xiàn)狀，加上灌區(qū)用水量較大的問(wèn)題，水資源緊張現(xiàn)象將會(huì)日益嚴(yán)重。水資源緊缺，農(nóng)業(yè)灌溉用水匱乏，最終將會(huì)影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，從問(wèn)題分析中可以明確，水資源浪費(fèi)造成的影響會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)發(fā)展惡性循環(huán)，影響長(zhǎng)遠(yuǎn)。

2 灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理效率提高的措施

2.1 科學(xué)規(guī)劃灌區(qū)節(jié)水管理模式

為提升灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理效率，首先需要構(gòu)建科學(xué)合理的灌區(qū)用水管理模式，通過(guò)灌區(qū)用水管理模式的優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水。從上述問(wèn)題中發(fā)現(xiàn)，部分灌區(qū)節(jié)水管理模式規(guī)劃不夠科學(xué)，因此完成科學(xué)規(guī)劃需要從問(wèn)題入手，以下是針對(duì)灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水管理模式科學(xué)規(guī)劃提出的建議。

1）灌區(qū)節(jié)水管理模式科學(xué)規(guī)劃需要按照標(biāo)準(zhǔn)制度實(shí)施，根據(jù)國(guó)家要求的節(jié)水管理標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)灌區(qū)農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)完成科學(xué)規(guī)劃，保證灌區(qū)節(jié)水管理模式符合灌區(qū)實(shí)際情況。灌區(qū)用水建設(shè)可以采用GB/T 30600—2022《高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè) 通則》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《通則》）作為主要標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提出補(bǔ)齊農(nóng)田質(zhì)量建設(shè)技術(shù)指引短板、貫徹落實(shí)綠色發(fā)展理念是現(xiàn)代農(nóng)田建設(shè)的根本措施。同時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)也針對(duì)灌溉用水管理提出了具體的要求?！锻▌t》中有灌溉設(shè)計(jì)保證率理論，灌溉設(shè)計(jì)保證率=設(shè)計(jì)灌溉用水量全部獲得滿足的年數(shù)/計(jì)算總年數(shù)×100%，要求地區(qū)內(nèi)的節(jié)水灌溉措施符合灌溉設(shè)計(jì)保證率要求，才可以保證后續(xù)各項(xiàng)灌溉用水管理良好完成[5]。不同灌區(qū)的節(jié)水方法以及灌溉設(shè)計(jì)保證率統(tǒng)計(jì)，如表1所示，在實(shí)際的節(jié)水規(guī)劃中，按照表1要求完成規(guī)劃非常有必要。

表1 灌溉設(shè)計(jì)保證率

2）農(nóng)田灌溉用水管理的精細(xì)化計(jì)算。實(shí)施灌區(qū)灌溉節(jié)水管理時(shí)，還需要實(shí)施精細(xì)化的計(jì)算，要求做到精細(xì)化的農(nóng)田灌溉，確保各項(xiàng)灌溉實(shí)施良好。在用水管理計(jì)算時(shí)，需要綜合多項(xiàng)因素，考慮到最小流量、最大流量、渠道水量損失、渠道寬度比等影響因素，進(jìn)行科學(xué)精準(zhǔn)計(jì)算，為后續(xù)的灌溉計(jì)算打好基礎(chǔ)。

2.2 使用先進(jìn)的灌溉用水方式

灌溉用水方式落后，造成水資源浪費(fèi)。因此，灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水管理效率提升，還需要從灌溉用水方式入手，升級(jí)灌溉方式，促進(jìn)區(qū)域內(nèi)灌溉用水效率提升[6]。

1）采用節(jié)能灌溉方式。傳統(tǒng)大田灌溉方式不僅水資源消耗量較大，同時(shí)也造成了嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)問(wèn)題。因此，改進(jìn)灌溉方式可以有效提升灌溉效率?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉開(kāi)始使用微灌及噴灌方式，出水量小，灌溉面積飽和，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)植物本體的全面灌溉，真正意義上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保[7]。

案例一：某茶油種植基地為了實(shí)現(xiàn)灌溉優(yōu)化，提升用水管理效率，實(shí)施灌區(qū)微灌改造工程。蓄噴微灌工程將在距離茶油基地2 km處開(kāi)展，新建取水點(diǎn)引水至蓄水池，由蓄水池向灌區(qū)提供13.79 m3/h和19.7 m3/h灌溉水量。傳統(tǒng)灌區(qū)依靠水渠、水管大田灌溉，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，造成區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)成本增加；而在灌溉用水管理升級(jí)后，采用微灌模式實(shí)現(xiàn)了快速高效灌溉。灌溉用水改造工程由中央財(cái)政出錢(qián)，完成了技術(shù)資金扶持。項(xiàng)目批復(fù)總投資3 028.27萬(wàn)元，實(shí)際合同金額為2 118.91萬(wàn)元。該項(xiàng)目建成后，恢復(fù)灌溉面積221畝，改善灌溉面積1 024畝，改善排澇面積2 451畝，提高糧食綜合生產(chǎn)能力23.97萬(wàn)kg，新增經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)值78.06萬(wàn)元，新增高效節(jié)水灌溉面積2 211畝，受益人口達(dá)3 523人[8]。

2）應(yīng)用智能灌溉系統(tǒng)。智能灌溉系統(tǒng)是現(xiàn)代灌區(qū)用水效率優(yōu)化應(yīng)用的關(guān)鍵系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的灌區(qū)優(yōu)化作用，對(duì)于灌區(qū)的建設(shè)和發(fā)展有重要的意義，更能夠提升灌區(qū)優(yōu)化建設(shè)策略，保證灌區(qū)建設(shè)合理完成[9]。采用智能灌溉系統(tǒng)，各項(xiàng)工作智能化完成，節(jié)省人力資源。

案例二：某灌區(qū)在提升用水管理效率的過(guò)程中，開(kāi)始應(yīng)用LoRa無(wú)線農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)以LoRa無(wú)線傳輸技術(shù)為核心，能夠在3 km范圍之內(nèi)控制該系統(tǒng)。同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行功耗較低，實(shí)現(xiàn)成本控制。整個(gè)灌溉系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田信息，了解農(nóng)田土壤環(huán)境情況、農(nóng)田定制化措施、農(nóng)田因子情況等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的綜合管理控制，確保各項(xiàng)管理工作有序執(zhí)行。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，主要包括蓄水單元、監(jiān)控單元以及自動(dòng)氣象站。自動(dòng)氣象站應(yīng)用雨量傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器以及大氣傳感器，將搜集完成的信息回傳到監(jiān)控單元和灌溉單元，灌溉單元根據(jù)信息設(shè)計(jì)灌溉參數(shù)，并且控制灌溉系統(tǒng)完成灌溉。智能化灌溉具有精準(zhǔn)灌溉的優(yōu)勢(shì)，可以根據(jù)天氣情況以及農(nóng)業(yè)需求實(shí)施灌溉，繼而做到了節(jié)水管理[10]。

2.3 解決水資源浪費(fèi)問(wèn)題

水資源浪費(fèi)嚴(yán)重也會(huì)造成用水管理效率下降，直接影響到用水管理效果。以下是針對(duì)灌區(qū)水資源浪費(fèi)問(wèn)題提出的具體建議。

1）加強(qiáng)灌區(qū)的節(jié)水宣傳。部分農(nóng)戶的節(jié)水意識(shí)較差，在實(shí)施灌溉過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)水資源浪費(fèi)問(wèn)題，隨意使用灌區(qū)水，節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)。所以，針對(duì)此問(wèn)題，可以通過(guò)微信、微博、抖音等新媒體平臺(tái)開(kāi)展節(jié)水宣傳，提高灌區(qū)農(nóng)戶的節(jié)水意識(shí)，這對(duì)于未來(lái)灌區(qū)發(fā)展有非常重要的意義。

2）強(qiáng)化灌區(qū)節(jié)水監(jiān)督管理。采用監(jiān)督管理方式，強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)節(jié)水，這對(duì)控制浪費(fèi)問(wèn)題也非常有效。水利部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督排查，對(duì)于不節(jié)制的用水行為采取必要的方式處理，以較為強(qiáng)制性的監(jiān)督管理手段提升農(nóng)戶以及農(nóng)場(chǎng)的節(jié)水意識(shí)，減少水資源浪費(fèi)[11]。

3 國(guó)外灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理新方式探究

我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展相較于西方發(fā)達(dá)國(guó)家而言，灌溉節(jié)水方式相對(duì)比較落后，影響到了具體的灌溉節(jié)水效果。因此，為提升灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理效率，也可以借鑒發(fā)達(dá)農(nóng)業(yè)大國(guó)的成功經(jīng)驗(yàn)。例如，以色列是嚴(yán)重缺水國(guó)家，但是農(nóng)業(yè)發(fā)展良好，正是因?yàn)槠洫?dú)特的灌溉用水管理措施。為了提高灌溉用水效率，采取的措施主要為水量計(jì)量、水價(jià)政策、灌溉過(guò)程的計(jì)算機(jī)管理和遙控、水肥同步施用等，這些措施使水資源的有效利用率大大提高，在單位面積的平均灌溉水量不增加的情況下，農(nóng)業(yè)產(chǎn)出增長(zhǎng)了12倍。

4 小結(jié)

灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理效率的提高可以從灌溉方式、精細(xì)科學(xué)規(guī)劃以及水資源浪費(fèi)管理等入手，也可以借鑒農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，建立水肥同步模式以及新型水價(jià)政策，促進(jìn)灌溉用水管理升級(jí)，助推農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。