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

南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源開(kāi)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(zhǎng)沙市 410131）

針對(duì)南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源的特點(diǎn)，為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)該區(qū)域水資源開(kāi)發(fā)進(jìn)行探索。根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓俊⒑恿魉捣植嫉人奶卣鲗?duì)農(nóng)業(yè)水資源進(jìn)行合理開(kāi)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(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)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(kāi)發(fā) 保護(hù)

我國(guó)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(guó)糧食總量的90%以上[1]。為使作物正常生長(zhǎng)，保證糧食作物豐產(chǎn)，作物對(duì)水資源的需求應(yīng)得到充分供給。對(duì)水資源進(jìn)行合理開(kāi)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(guò)凈化處理的廢污水。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，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(lái)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(shí)間后該區(qū)域地面水資源積累總量，連續(xù)降雨時(shí)間段又可稱為降水歷時(shí)。測(cè)量方法是降雨開(kāi)始時(shí)采用上下底面積相同的平底集雨容器置于某一測(cè)點(diǎn)，降雨停止時(shí)記錄容器中水的深度，該深度即降雨量深度，在這一段時(shí)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(shí)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(gè)月內(nèi)每一次降水總量累加起來(lái)。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(jì)我國(guó)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(kāi)發(fā)利用的潛力很大。附圖為2014年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》發(fā)布的全國(guó)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(zhǎng)時(shí)間降雨現(xiàn)象。

2 南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源特點(diǎn)

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(lái)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(shí)，就從小山塘取水進(jìn)行灌溉。

附圖 2014年全國(guó)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(dú)特的盆地地形，周圍大山對(duì)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(guò)地表徑流以及土壤滲流形成了錯(cuò)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(huì)出現(xiàn)洪災(zāi)。干旱少雨季節(jié)，河流中水的主要來(lái)源于地表土壤滲流，土壤中的含水層是一個(gè)非常大的儲(chǔ)水源，通過(guò)地下滲流來(lái)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(lái)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(kāi)發(fā)與保護(hù)

3.1 南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源開(kāi)發(fā)

水資源的開(kāi)發(fā)利用主要以工程措施來(lái)完成，而水利工程設(shè)施的建設(shè)對(duì)環(huán)境破壞比較嚴(yán)重，修筑大壩將河流截?cái)啵~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(kù)泛濫開(kāi)發(fā)使植被森林破壞，影響到陸生動(dòng)物的棲息地，整個(gè)生物群居結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

水資源開(kāi)發(fā)中存在眾多的問(wèn)題，使得有人懷疑“水利”工程是否成了“水害”工程。實(shí)際上并不都是如此，我國(guó)歷史上建成的都江堰，就是一項(xiàng)偉大的水利工程，無(wú)壩引水方式至今都在灌溉著廣大農(nóng)田，對(duì)該流域內(nèi)的抗旱排洪發(fā)揮著巨大的作用。對(duì)此，在進(jìn)行水資源開(kāi)發(fā)時(shí)要選擇趨利避害，認(rèn)識(shí)水資源，科學(xué)開(kāi)發(fā)水資源，才能做到水資源的可持續(xù)利用。我國(guó)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(duì)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(duì)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，未來(lái)應(yīng)發(fā)展新型環(huán)保材料并應(yīng)用新技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)水資源。

南方丘陵區(qū)根據(jù)地形特點(diǎn)，發(fā)展生態(tài)集雨山塘貯水，貯水量通過(guò)計(jì)算集雨面大小來(lái)計(jì)算。

式中 P——山塘設(shè)計(jì)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(shí)，對(duì)地勢(shì)高于山塘的田地，采用水泵抽水灌溉，對(duì)于地勢(shì)低于山塘的田地可采用虹吸管引水方式進(jìn)行灌溉，因無(wú)需提供動(dòng)力可節(jié)約能源。建設(shè)小型溝渠將各塊田地連接起來(lái)，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(duì)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(shì)高的臨時(shí)儲(chǔ)水池輸水，再通過(guò)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?gòu)纳教琳{(diào)水。施行自給自足的供水模式，減少跨區(qū)域長(zhǎng)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(kāi)發(fā)利用水資源，同時(shí)也要注重保護(hù)水資源，過(guò)度泛濫開(kāi)采農(nóng)業(yè)水資源必會(huì)造成無(wú)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(kāi)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(huì)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(yíng)養(yǎng)化又影響水中微生物的活動(dòng)，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(lì)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(duì)生活垃圾進(jìn)行集中處理，不隨意丟棄到水塘和河流中，對(duì)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(duì)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(dòng)的結(jié)果。當(dāng)水體污染現(xiàn)象較嚴(yán)重，無(wú)法完成自我凈化時(shí)，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(shí)具有良好的功效且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

減少灌溉水的浪費(fèi)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(guò)程中水資源損失嚴(yán)重。其中渠系滲漏損失，輸水過(guò)種中的蒸發(fā)損失等造成了大量的農(nóng)業(yè)水資源浪費(fèi)，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(yǔ)

有關(guān)水資源開(kāi)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(méi)有意識(shí)到水資源的寶貴性，浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。水資源匱乏地區(qū)，大多采用圈地式儲(chǔ)水，將河流截?cái)啾Ａ羲?，此外還有深井開(kāi)采地下水等過(guò)度地開(kāi)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(kù)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(shí)間不定性，建設(shè)水利工程要對(duì)可變因素進(jìn)行綜合考慮，保證作物生長(zhǎng)豐水年不澇枯水年不旱。對(duì)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(jì)等工作。