羅興梅
(新疆額敏縣水利管理總站,新疆 額敏 834600)
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農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路研究
羅興梅
(新疆額敏縣水利管理總站,新疆 額敏 834600)
摘要:自“十二五”計劃以來,中央財政小型農(nóng)田水利重點項目和一些追加資金項目也相繼得到落實,中國農(nóng)田高效節(jié)水灌溉工程建設過程面臨諸多問題,當務之急是要及時找出有效的應對措施,以促進中國高效節(jié)水灌溉工程的推廣建設。文章結合新疆地區(qū)以及民樂縣、泗水縣、景泰縣、古浪縣等地區(qū)的實際情況,分析中國農(nóng)田高效節(jié)水灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀,剖析中國高效節(jié)水灌溉項目面臨的問題,探討相應的處理措施。
關鍵詞:農(nóng)田;水利工程;高效;節(jié)水;灌溉
自“十二五”計劃以來,中央財政小型農(nóng)田水利重點項目和一些追加資金項目也相繼得到落實,然而不得不認識到,中國農(nóng)田高效節(jié)水灌溉工程在建設過程中還面臨諸多問題,目前的當務之急,就是要及時找出有效的應對措施,以促進中國高效節(jié)水灌溉工程的推廣建設。
1中國高效節(jié)水灌溉工程的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著國民經(jīng)濟水平的不斷提升,我國對農(nóng)田高效節(jié)水灌溉工程的投入力度不斷加大,同時各級政府也在積極落實相關工作,全國很多地區(qū)都已經(jīng)推廣應用了高效節(jié)水灌溉,取得了比較良好的成果。
例如中國的新疆地區(qū),新疆維吾爾自治區(qū)位于我國西北邊陲,屬于典型的內(nèi)陸干旱氣候,當?shù)馗珊瞪儆辏虼嗽谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,對灌溉的依賴性極強,但是新疆地區(qū)水資源在時空和地域上都分布不均,季節(jié)性缺水問題十分嚴重,具有“春旱、夏洪、秋缺、冬枯”的特征,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響甚大。近年來新疆地區(qū)大力采用高效節(jié)水灌溉,收到了良好的節(jié)水效果,同時也推動了當?shù)剞r(nóng)業(yè)的健康發(fā)展,尤其是在各種微灌節(jié)水技術以及渠道防滲技術的推廣應用方面,新疆地區(qū)已經(jīng)遠超過了全國平均水平[1]。
又比如中國的山東省濟南市泗水縣,當?shù)厥芗撅L以及大氣環(huán)流的影響,呈現(xiàn)“春季旱,夏季澇,晚秋又旱”的局面,年內(nèi)降水量變化幅度很大,為了落實中央關于擴大內(nèi)需、促進經(jīng)濟平穩(wěn)較快增長的決策部署,充分貫徹黨的十七屆三中全會精神,泗水縣被列為小型農(nóng)田水利工程重點縣,大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉,新增節(jié)水灌溉面積1.13 萬hm2以上,年增產(chǎn)效益3 800萬元以上,節(jié)地效益94萬元以上,省工效益920萬元以上,節(jié)水1 200 萬m3以上,總效益高達4800萬元以上,經(jīng)濟效益十分顯著。
2高效節(jié)水灌溉面臨的問題
2.1缺乏配套資金
在農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程的建設過程中,所批復的資金額度通常較大,而政府的財政收入有限,并且政府扶植的高效節(jié)水灌溉工程較多,因此實際分配到每個項目的資金較少,政府難以為各個項目提供充足的配套資金,這是高效節(jié)水灌溉面臨的主要問題之一,在個別項目中,對于已經(jīng)批復的高效節(jié)水灌溉工程,建設單位甚至只能通過“賒、欠、墊”的方式來實施建設,當工程竣工之后,也不能夠及時落實結算和審計工作。
例如中國的甘肅省武威市古浪縣,該縣是典型的灌溉農(nóng)業(yè)縣,所在地區(qū)植被稀少,水土流失嚴重,干旱少雨,沙塵暴頻發(fā),為了改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況,古浪縣大力推廣高效節(jié)水灌溉,但是由于縣級財政收入有限,因此很難為高效節(jié)水灌溉工程提供充足的配套資金,在很大程度上影響了項目的順利實施。
2.2前期勘察不足
在一些地區(qū)的高效節(jié)水灌溉項目中,由于項目前期設計工作的時間比較緊迫,因此設計人員很難有充足的時間進行實地勘察,會導致設計藍圖不符合實施地塊,當項目批復完成之后,難以按圖施工,導致設計變更頻繁。
2.3水價偏低
目前在一些地區(qū),水價尚且偏低,因此很大一部分農(nóng)民不愿意采用高效節(jié)水灌溉。例如甘肅省張掖市民樂縣,該縣水資源不足的問題十分嚴重,然而民樂縣目前的灌溉水價約為0.10元,而采用高效節(jié)水灌溉的投資約為15 000 元/hm2,水價與高效節(jié)水灌溉的成本相差甚遠,大部分農(nóng)民缺乏主動性和積極性。
2.4施工質(zhì)量參差不齊
中國是一個農(nóng)業(yè)大國,耕地遍布全國各地,在一些縣域內(nèi),耕地面積可達到6.6667 萬hm2以上,在高效節(jié)水灌溉項目的建設過程中,項目分布較廣,并且項目實施過程中需要涉及到配套資金、占地等諸多問題,工作量較大,因此個別項目為了按期完工,致使施工質(zhì)量得不到保障。
2.5配套設施不完善
配套設施不完善是目前我國高效節(jié)水灌溉項目存在的主要問題之一,例如中國新疆地區(qū),在歷史等因素的影響下,當?shù)厮ㄔO一直沒能跟上時代步伐,當?shù)睾恿鞅姸?,但是骨干控制性水利工程卻少之又少,而且一些已經(jīng)建成的水利工程還存在標準低、老化嚴重等問題,在此情況下,就算當?shù)夭捎昧烁咝Ч?jié)水灌溉,由于配套設施不完善,也很難收到顯著效益。又比如在國內(nèi)其他一些地區(qū),隨著高效節(jié)水灌溉的推廣應用,滴灌系統(tǒng)的應用越來越廣泛,然而想要保持滴灌系統(tǒng)的正常運行,不僅需要具備機井設施,而且還要增加電力設施,個別地區(qū)在資金不足等問題的影響下,滴灌項目難以正常運行。
3農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路
3.1通過系統(tǒng)模型來實施優(yōu)化
線性規(guī)劃一般模型滿足以下約束條件:
xj≥0(j=1,2,3,…,n)
(1)
為了使函數(shù)f(x)=cjxj=max或min的一組解{xj}能夠達到最優(yōu),因此能夠得出如下方程組:
(2)
式(1)展開后,可得到標準形式線性規(guī)劃:
(3)
式中:A為系數(shù)矩陣;b為常數(shù)項矩陣;x為未知數(shù)矩陣;C為目標函數(shù)系數(shù),四者的向量分別為:
(4)
由此可見,系數(shù)amn構成了系數(shù)項矩陣A,常數(shù)項bm構成了常數(shù)項矩陣b,未知量xn構成了未知量矩陣x,目標函數(shù)系數(shù)cn構成了向量矩陣C,進而可以得出線性規(guī)劃矩陣表達式[2]:
(5)
這樣一來,通過式(2)或者式(3),就可以對一組線性規(guī)劃模型實際問題進行解析。
在此以新疆地區(qū)為例,新疆的高效節(jié)水灌溉模式主要包括地下滲灌、滴灌、噴灌、低壓管灌等,因此可以按照以下方式來設置灌溉方式規(guī)模變量:
x1為常規(guī)灌溉面積;
x2為噴灌技術面積;
x3為滴灌技術面積;
x4為滲灌技術面積;
x5為低壓管灌面積。
之后分析約束條件,針對新疆地區(qū)而言,約束條件主要包括水利資源、農(nóng)業(yè)氣象、土地資源以及投入成本等等。
首先分析土地資源約束條件,將總灌溉面積設為A,因此土地資源約束條件為:
x1+x2+x3+x4+x5=A
x1/A+x2/A+x3/A+x4/A+x5/A=1
其次分析水資源約束條件,設灌區(qū)可能引入的灌溉水資源總量為wz,灌區(qū)灌溉用水量為ximi,因此水資源約束條件為:
m1x1+m2x2+m3x3+m4x4+m5x5≤wz
再次分析投入成本約束條件,設灌區(qū)可能提供的成本總量為Tz,灌區(qū)發(fā)展灌溉技術需投入的成本為xiTi,因此投入成本約束條件為:
T1x1+T2x2+T3x3+T4x4+T5x5≤Tz
最后分析農(nóng)業(yè)氣象約束條件,其中常規(guī)地面自流灌溉方式對地形坡度有一定的要求,除此之外可用于各類農(nóng)作物的灌溉;而膜下滴灌、滴灌等微灌溉技術基本可以用于新疆所有地區(qū),而且可以廣泛用于葡萄、棉花、蔬菜、小麥等農(nóng)作物;噴灌技術對風速、氣溫等條件要求較高,設氣溫為m1x1T,風速為U,蒸發(fā)量為Wm1x1,因此可得出3個綜合影響因素的表達式[2]:
PG=UTW
再設灌區(qū)農(nóng)業(yè)氣象條件為PGz,噴灌對氣象綜合影響因素的要求為xiPGi,可得出噴灌技術的農(nóng)業(yè)氣象約束條件:
PG2x2≤PGZ
接下來分析目標函數(shù),以利潤最大(L)為目標函數(shù),則:
fmax=L1x1+L2x2+L3x3+L4x4+L5x5
以單位面積投入成本最小(B)為目標函數(shù),則:
fmin=B1x1+B2x2+B3x3+B4x4+B5x5
因此可以得出規(guī)劃模型:
土地x1+x2+x3+x4+x5=A
水利m1x1+m2x2+m3x3+m4x4+m5x5≤wz
成本T1x1+T2x2+T3x3+T4x4+T5x5≤Tz
氣象PG2x2≤PGz
x1,x2,x3,x4,x5≥0
(6)
最終目標函數(shù)為:
fmax=L1x1+L2x2+L3x3+L4x4+L5x5
fmin=B1x1+B2x2+B3x3+B4x4+B5x5
(7)
得出式(6)和式(7)之后,就可以按照系統(tǒng)規(guī)模結構優(yōu)化程序,對新疆地區(qū)高效節(jié)水灌溉的發(fā)展模式進行優(yōu)化[3],系統(tǒng)規(guī)模結構優(yōu)化程序如圖1所示。
圖1系統(tǒng)規(guī)模結構優(yōu)化程序
3.2建立多元化的投入機制[4]
首先應該保證國補資金足額到位,其次要確保地方配套資金充分得到落實,在此基礎上應該實行優(yōu)惠政策,從而吸引社會資金。另外,在高效節(jié)水灌溉項目的建設過程中,可以合理拓寬融資渠道,例如通過破信貸方式來保證項目資金的充足,并利用一些優(yōu)惠政策,使銀行對高效節(jié)水灌溉項目的貸款更加優(yōu)惠。
3.3充裕前期設計時間
在高效節(jié)水灌溉項目的前期階段,應充裕前期設計時間,保證設計單位能夠全面開展勘查工作,同時也可以使建設單位有更多的時間來組織前期工作,還能夠有效避免設計變更,進而提高施工質(zhì)量。
3.4合理確定水價
為了促進農(nóng)民采用高效節(jié)水灌溉的積極性,應根據(jù)當?shù)馗咝Ч?jié)水灌溉的使用成本,結合當?shù)剞r(nóng)民的實際收入,合理確定灌溉水價,灌溉避免水價過低的現(xiàn)象,進而充分發(fā)揮水價的經(jīng)濟杠桿作用,促使越來越多的農(nóng)民采用高效節(jié)水灌溉。
3.5加強施工監(jiān)管
在選擇施工隊伍時,一定要綜合考量,選擇信譽好、管理嚴、經(jīng)驗足、人員和設備齊全的建設單位,同時要建立責任機制,將責任落實到具體的部門和負責人,哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題,嚴格追究相關部門以及責任人。此外要出臺一些惠民惠農(nóng)政策,妥善解決占地等問題,避免耽誤工期,防止施工質(zhì)量受到影響。
3.6做好配套設施建設
以新疆地區(qū)為例,當?shù)厮ㄔO相對較為落后,因此不能夠為高效節(jié)水灌溉提供完善的配套設施。然而新疆地區(qū)降水稀少,蒸發(fā)量大,干旱問題十分嚴重,單位面積產(chǎn)水量大約為4~5m3/km2,不到全國的1/5,并且隨著新疆地區(qū)的不斷發(fā)展,如今城鄉(xiāng)用水量、工業(yè)用水量、灌溉用水量都在不斷增加,除了阿勒泰以及伊犁富水區(qū)之外,新疆大多數(shù)地區(qū)都面臨灌溉水不足的問題,在此形勢下,一定要大力建設高質(zhì)量水利項目,完善高效節(jié)水灌溉配套設施,一方面要完善機井設施、電力設施等,要嚴抓干渠以及支渠的砌襯工作,另一方面也要嚴抓田間配套工程的建設工作,以保證高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)可以正常運行。
3.7加強宣傳
高效節(jié)水灌溉項目想要順利實施,必須要首先取得農(nóng)民的支持,因此應該加大宣傳力度,通過電視、廣播、報紙、宣傳冊等形式,讓農(nóng)民充分了解到采用高效節(jié)水灌溉的重要性和緊迫性,使農(nóng)民了解到高效節(jié)水灌溉的好處,進而取得農(nóng)民的支持,這樣就可以有效降低征地等工作的難度,有助于高效節(jié)水灌溉項目的順利實施。
4總結
中國是一個農(nóng)業(yè)大國,應用高效節(jié)水灌溉勢在必行,目前我國高效節(jié)水灌溉工程在建設過程中還面臨一些問題,例如缺乏配套資金、前期勘察不足、水價偏低、施工質(zhì)量參差不齊、滴灌項目難以正常運行等等,筆者認為,未來應該建立多元化的投入機制,并且要充裕前期設計時間,合理確定水價,加強施工監(jiān)管,做好配套設施建設,同時要加強宣傳。
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文章編號:1007-7596(2016)02-0018-03
[收稿日期]2015-10-28
[作者簡介]羅興梅(1971-),女,山西運城人,從事水利工程工作。
中圖分類號:S274
文獻標識碼:A