劉學(xué)軍，張煜明，劉 平，翟汝偉

(寧夏水利科學(xué)研究所，寧夏 銀川 750021)

寧夏南部山區(qū)總面積3.88萬km2，干旱缺水，生態(tài)環(huán)境脆弱，耕地面積 95.8萬hm2，其中 90%以上為旱作農(nóng)田。區(qū)域多年平均降水量327mm，由于受到地貌及地理條件的限制，引用客水的可能性較小。根據(jù)資料分析，近年來全區(qū)年平均降水量減少了 4.7%，地表水資源量減少了 5.6%，水資源匱乏已成為制約該區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為了充分利用有限的雨水資源，實現(xiàn)區(qū)域雨水資源的高效利用，在寧夏彭陽縣姬陽洼小流域，充分利用已建水土保持工程攔蓄降水的功能，開展了雨水資源高效利用技術(shù)研究與示范，旨在尋求解決寧南干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水的途徑。

1 示范區(qū)基本情況

示范區(qū)地處彭陽縣中北部半干旱區(qū)的王洼鄉(xiāng)姬陽洼小流域，地理位置為東經(jīng)106°33′15″、北緯36°09′36″，面積1.42km2，屬黃土丘陵溝壑區(qū)，土層厚度 50～150m，有農(nóng)戶30戶。示范區(qū)年平均日照時數(shù) 2518 h，多年平均氣溫 6.8℃，平均無霜期145 d，最大凍土深度1.4m;多年平均降水量 413.94mm，年水面蒸發(fā)量1360mm;地下水主要來源于天然降水，經(jīng)土壤入滲轉(zhuǎn)化為地下水，常見于梁間洼地;主溝道內(nèi)地下水埋深一般小于 25m，單井涌水量在1m3/d左右，礦化度小于1 g/L;多年平均風(fēng)速在 2.3 m/s左右，主害風(fēng)為西北風(fēng)。示范區(qū)建設(shè)前有梯田3.33hm2、坡耕地116.7hm2、荒坡 草地16.7hm2，居民點用地 5.3hm2。據(jù) 22年降水資料分析，春旱15年，占68.18%，其中大旱 4年，占18.18%;夏旱16年，占72.73%，其中大旱 5年，占22.73%。示范區(qū)內(nèi)以水力侵蝕為主，年土壤侵蝕模數(shù)為7000t/km2，林草覆蓋率達(dá)到33.4%。主要農(nóng)作物有冬小麥、馬鈴薯、油料、玉米、蕎麥，種植方式粗放，廣種薄收，糧食單產(chǎn)較低，經(jīng)濟效益差。

2 庫、池、窖水資源聯(lián)合調(diào)度研究

2.1 降水資源的就地攔蓄

在示范區(qū)開展大規(guī)模的機修水平梯田建設(shè)和坡耕地改造，最大限度地就地攔蓄降雨徑流。機修水平梯田寬度控制在30～50m，按照坡面的形狀順坡建設(shè)。坡耕地改造控制坡長在10～15m、坡度小于10°，下部建設(shè)集雨水平溝，水平溝采用“88542”模式，在水平溝內(nèi)種植山杏、山桃，在部分背風(fēng)坡面的水平溝種植曹杏、大接杏，以充分利用坡面降雨徑流資源，實現(xiàn)徑流資源的就地攔蓄利用。

2.2 道路徑流的攔蓄

整修示范區(qū)內(nèi)道路，在道路一側(cè)修建攔引徑流的襯砌渠道，匯集路面產(chǎn)生的徑流，并將徑流導(dǎo)引至沿道路建設(shè)的水窖中。

2.3 庭院徑流攔蓄利用

利用居民的屋面、場院作為集流面，配套屋檐接水設(shè)施，匯集降雨徑流，并將集蓄的雨水儲存在庭院水窖中。

2.4 小流域綜合攔蓄

在小流域徑流易于匯集的出口，集中建設(shè)澇池，攔蓄降雨徑流。經(jīng)澇池沉淀后，及時將澇池中集蓄的降雨導(dǎo)引、儲存到澇池周邊的水窖中。

2.5 地下水利用

在示范區(qū)壕掌地，存在有少量的地下水，屬降雨入滲轉(zhuǎn)化而成的地下水，埋深在10～30m。建設(shè)土圓井開采利用地下水，主要用于人畜飲水、設(shè)施農(nóng)業(yè)用水和裸地蔬菜的補充灌溉。土圓井涌水量較小，可采用小型潛水泵階段性提水，利用管道輸送到周邊水窖供灌溉時集中利用。

2.6 小流域庫、池、窖水資源的聯(lián)合調(diào)度

由于示范區(qū)面積較小，坡面進行了高度治理，徑流主要產(chǎn)生在居民場院、道路和少量的荒坡上，因此徑流資源較少，無法滿足設(shè)施農(nóng)業(yè)、蔬菜等作物的集中用水。而在距姬陽洼小流域2km處，有斬蛟頭小型水庫，水庫水源主要用于羅洼人畜飲水和水庫周邊溝臺地的補水灌溉，每年還有一定的余水。建設(shè)水資源聯(lián)合調(diào)度工程，將斬蛟頭水庫的水源，通過羅洼人畜飲水工程配置的揚水站加壓，用管道輸送到姬陽洼小流域建設(shè)的澇池中，并將澇池調(diào)蓄的水資源及時儲存在澇池周邊的水窖中，可實現(xiàn)庫、池、窖水資源的聯(lián)合調(diào)度和高效利用[1-2]。

3 庫、池、窖水資源聯(lián)合調(diào)度示范區(qū)建設(shè)

3.1 工程建設(shè)情況

在姬陽洼流域建設(shè)徑流調(diào)蓄澇池 4座(其中 2座容積 600m3、2座容積1000m3)，改造修整道路 2.8km，建設(shè)道路匯流襯砌渠道 2054 m、水窖39眼、土圓井 25眼、節(jié)能日光溫室15座(50m×8 m)，新修水平梯田 43.3hm2，改造坡耕地 86.7hm2。利用斬蛟頭人畜飲水工程的泵站，建設(shè)輸水管道 2.65km，應(yīng)用庫、池、窖水資源聯(lián)合調(diào)度技術(shù)為姬陽洼示范區(qū)進行跨區(qū)域調(diào)水，彌補示范區(qū)溫室和裸地蔬菜種植水源的不足。為溫室種植農(nóng)戶提供了辣椒、黃瓜、番茄、芹菜、油菜、甘藍(lán)、小蔥、蘿卜、菠菜、韭菜、香菜等優(yōu)良蔬菜種子，種植蔬菜、地膜玉米、新品種馬鈴薯13.3hm2。

3.2 節(jié)水灌溉設(shè)備配套

為保證示范區(qū)作物灌溉和蔬菜溫棚種植，將斬蛟頭水庫攔蓄的雨水通過羅洼供水管線輸送至流域澇池及水窖中，鋪設(shè)進窖配水管道1644m、澇池出水管道 280m;為蔬菜溫棚架設(shè) 220V供電線路1200m，配電表箱15套、柴配泵 2臺、兩相電潛水泵15臺、Φ32mm的 P E輸水管道1500m、微噴設(shè)備 8套、滴灌設(shè)備 4套;為大田蔬菜、玉米種植配置輸水管道 500m、微噴設(shè)備 2套、滴灌設(shè)備 2套。

3.3 種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

結(jié)合整個示范區(qū)工程建設(shè)，大力調(diào)整種植結(jié)構(gòu)。改造的86.7hm2坡耕地，全部退耕種植紫花苜蓿;新建的 43.3hm2水平梯田，在澇池周圍建設(shè)15座日光溫室種植反季節(jié)蔬菜，在溫室周圍種植裸地蔬菜 2hm2，在距離水窖較近的區(qū)域種植全覆膜玉米3.3hm2、馬鈴薯 6.7hm2，其他水平梯田種植胡麻、冬小麥、食用葵、小雜糧等作物。

3.4 庫、池、窖水資源的聯(lián)合調(diào)度與利用管理

姬陽洼流域集雨補灌主要種植設(shè)施蔬菜、裸地蔬菜、地膜玉米、馬鈴薯等經(jīng)濟作物，受益主體為30戶農(nóng)戶。建立聯(lián)戶雨水集蓄利用管理模式，用水農(nóng)戶自主選舉示范區(qū)用水管理員，負(fù)責(zé)調(diào)水、水費收繳、水量分配等工作，保證了水庫水、澇池水、水窖水的合理利用[3]。示范區(qū)降雨集蓄的徑流匯集到澇池，農(nóng)戶自行利用管道及時將水放入水窖儲存;在水量不足時，由各農(nóng)戶提出供水要求，每眼水窖農(nóng)戶上交 200元供水預(yù)備金后，管理人員與水庫管理部門聯(lián)系，為各農(nóng)戶水窖供水，預(yù)備金的剩余部分作為下次的供水預(yù)備金。公用工程的維修費用由各農(nóng)戶按照年用水量在年底分?jǐn)?，從預(yù)備金中扣除，年底公布收入和支出賬目，接受用水合作組織的監(jiān)督。

4 庫、池、窖水資源的高效利用

示范區(qū)庫、池、窖水資源主要用于設(shè)施農(nóng)業(yè)的灌溉、庭院經(jīng)濟的利用、大田蔬菜灌溉、玉米補充灌溉和馬鈴薯的補充灌溉。大田作物的補充灌溉集中在 4—7月。

4.1 設(shè)施農(nóng)業(yè)利用

示范區(qū)建設(shè)日光溫室15座，分屬15戶農(nóng)戶。由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平較低，溫室內(nèi)以辣椒、芹菜、油菜、菠菜、韭菜、香菜、小白菜、白菜、菜豆種植為主，年種植 2～3茬。設(shè)施農(nóng)業(yè)用水主要是利用水窖蓄存的降雨徑流、土圓井水，采用膜下滴灌、微噴、小畦灌溉方式進行灌溉。水窖蓄存的降雨徑流不能滿足灌溉時，啟動庫、池、窖水資源聯(lián)合調(diào)度工程，從斬蛟頭水庫調(diào)水，滿足設(shè)施農(nóng)業(yè)種植用水。

4.2 庭院經(jīng)濟利用

示范區(qū)現(xiàn)有農(nóng)戶30戶，居民點占地 5.3hm2，各戶都有較大的場院、屋面，可利用場院、屋面并配套屋檐接水設(shè)施，收集屋面、場院的降雨徑流，儲存在場院的水窖中，發(fā)展庭院經(jīng)濟補灌和養(yǎng)殖業(yè)。根據(jù)示范區(qū)社會經(jīng)濟調(diào)查，示范區(qū)建設(shè)庭院果樹1.3hm2、養(yǎng)殖肉牛 60頭，年均出欄肉牛 42頭。庭院集雨滿足了庭院經(jīng)濟、養(yǎng)殖業(yè)用水，有效地提高了降雨徑流的利用效率。

4.3 大田蔬菜高效利用

示范區(qū)大田蔬菜主要分布在設(shè)施農(nóng)業(yè)的周圍，種植的作物有番茄、辣椒、茄子、甘藍(lán)、大蔥、白菜、菜豆等。大田蔬菜的用水主要來源于澇池蓄集的降雨徑流和土圓井水，在水源不足時，啟動庫、池、窖水資源聯(lián)合調(diào)度工程，從斬蛟頭水庫調(diào)水，滿足大田蔬菜種植用水。大田蔬菜灌溉采用膜下滴灌、微噴灌、小畦灌溉，年灌水 5～6次，主要集中在 5—8月。

4.4 大田玉米高效利用

在示范區(qū)的建設(shè)過程中，大力推廣雨水利用效率較高的地膜玉米，并采取全覆膜種植方式，提高降水資源的利用效率[4]。示范區(qū)地膜玉米種植穩(wěn)定在3.3hm2以上，生育期補灌 2次，分別在播種和大喇叭口期各灌溉1次，次補充灌水定額為45m3/hm2，灌溉方式采用坐水灌和穴灌，灌溉水源主要來源于澇池集蓄、儲存在水窖中的降雨徑流。

4.5 馬鈴薯高效利用

由于區(qū)域降雨特點，馬鈴薯是當(dāng)?shù)乜购?、高效利用雨水資源的主要秋作物。在一般年份，示范區(qū)種植馬鈴薯不灌溉;在干旱年份，馬鈴薯生育期補水灌溉1次，補水量 45m3/hm2，其他季節(jié)主要依靠降雨滿足生長用水。

5 水資源利用效果監(jiān)測與評價

5.1 降水資源的利用

示范區(qū)新修高標(biāo)準(zhǔn)水平梯田 43.3hm2，改造坡耕地 86.7hm2。 2007—2009年，示范區(qū) 4—9月份降水量分別為244.2、230.2、236.2mm，水平梯田、改造后的坡耕地均無產(chǎn)流，水資源被就地攔蓄利用。2006—2009年，示范區(qū)啟動庫、池、窖水資源聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，每年向示范區(qū)調(diào)水 500～800m3，結(jié)合示范區(qū)徑流攔蓄工程攔蓄的降水，基本滿足了示范區(qū)的灌溉用水要求。示范區(qū)建設(shè) 4年來，未發(fā)生降雨徑流出溝現(xiàn)象，雨水資源被全部攔蓄在小流域內(nèi)利用。

5.2 水資源的高效利用

示范區(qū)年灌溉用水3150～4350m3，灌溉面積近 6hm2，其中日光溫室0.6hm2、大田蔬菜 2hm2、玉米補灌3.3hm2。由于水資源短缺，種植的 6.7hm2馬鈴薯沒有進行補充灌溉。

設(shè)施蔬菜用水:根據(jù)試驗觀測，每座溫室每年灌溉 6次，次灌水量15～20m3，年用水量為90～120m3，15座溫室年用水量1350～1800m3。單座溫室年蔬菜收入 5000～8000元，單方水的灌溉效益為42～67元，水的利用效率十分顯著[5]。

大田蔬菜用水:大田蔬菜的用水主要來源于澇池蓄集的降雨徑流、土圓井開采的地下水和斬蛟頭水庫的水。示范區(qū)種植大田蔬菜穩(wěn)定在 2hm2左右，次灌水量為150～225m3/hm2，年灌水 5～6次，年用水量1500～2250m3，經(jīng)濟效益 2.25萬～3萬元/hm2，灌溉效益達(dá)16～40元/m3，水的利用效率較高。

玉米種植用水:示范區(qū)地膜玉米種植面積3.3hm2左右，生育期補灌 2次，次補充灌水定額為45m3/hm2，年補充灌溉水量300m3左右。2008年對示范區(qū)穴灌、旱地(不灌)種植地膜玉米進行了試驗比較，節(jié)水補灌種植的玉米較旱地玉米提高產(chǎn)量2250～3000k g/hm2，單方水灌溉效益 20～25元/m3，補水灌溉效益顯著。

由于雨水集蓄利用工程的建設(shè)和應(yīng)用保證了作物關(guān)鍵生長期的用水，所以利用水土保持工程攔蓄的雨水取得了顯著的經(jīng)濟效益和生態(tài)、社會效益，極大地提高了農(nóng)戶建設(shè)雨水集蓄利用工程的積極性。

6 結(jié) 語

雨水資源是寧夏南部山區(qū)唯一的水資源，高效利用雨水資源是當(dāng)?shù)匕l(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必然選擇。在水資源的高效利用中采取的措施主要有:結(jié)合小流域的綜合治理，大力建設(shè)水平梯田、改造坡耕地，就地攔蓄降雨徑流;建設(shè)集雨工程，攔蓄利用庭院、道路、荒坡產(chǎn)生的降雨徑流，發(fā)展高效節(jié)水設(shè)施農(nóng)業(yè);推廣作物關(guān)鍵期補灌技術(shù)，結(jié)合微集雨、抗旱優(yōu)良品種篩選，發(fā)展高效種植業(yè)、庭院經(jīng)濟、養(yǎng)殖業(yè)，提高流域水資源的利用效率;推廣利用庫、池、窖水資源聯(lián)合調(diào)度技術(shù)，充分利用水土保持治溝骨干工程攔蓄的水資源，發(fā)展補充灌溉農(nóng)業(yè)，提高水資源的利用率與利用效率。這些措施是促進寧夏南部山區(qū)現(xiàn)代旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要途徑。

[1]卜崇德，郭文鋒.淤地壩在干旱地區(qū)洪水資源利用中的作用和效益[J].中國水土保持，2007(3):42-43.

[2]張寧，卜崇德，劉平，等.聶家河小流域庫壩池窖聯(lián)合利用水資源的實踐[J].中國水土保持，2007(6):20-21.

[3]劉學(xué)軍，劉平，徐志友.寧南山區(qū)雨水集蓄利用模式與技術(shù)集成研究[J].水土保持通報，2004(1):36-39.

[4]何寶銀，劉學(xué)軍.寧夏中南部旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].寧夏農(nóng)林科技，2008(6):87-89.

[5]劉學(xué)軍.寧南山區(qū)集雨節(jié)灌工程效益分析[J].寧夏農(nóng)林科技，2003(6):57-59.