許雅欣，王堂海，王修貴，劉馨井雨，張 力

(1.武漢大學(xué)，武漢 430072；2襄陽市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，湖北 襄陽 441021；3.襄陽市水利局，湖北 襄陽 441021)

0 引 言

管道灌溉是用有壓或無壓管道輸送灌溉水的節(jié)水型灌溉方式。發(fā)展管道灌溉是許多國家解決水資源短缺的重要手段。低壓管道灌溉技術(shù)被認(rèn)為是美國節(jié)水最有效、投資最省的一種技術(shù)[1,2]，以色列水資源短缺，中部和南部干燥地帶嚴(yán)重缺水，以色列利用管道將境內(nèi)所有水源聯(lián)合在一起形成覆蓋境內(nèi)大部分地區(qū)輸配水管網(wǎng)，提高了用水效率，保障了國家的水安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展[3,4]。在英國、德國及奧地利等發(fā)達(dá)國家，管道灌溉面積均已達(dá)到本國灌溉面積的90%以上，日本的管道灌溉技術(shù)也發(fā)展迅續(xù)，早在20 世紀(jì)80年代，就有一半以上的新建渠系實(shí)現(xiàn)了管道化[5-7]。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水平的不斷提升，管道灌溉技術(shù)的發(fā)展逐漸加快，在新疆、甘肅、寧夏等地，基于管道輸水的滴灌技術(shù)廣泛應(yīng)用于棉花、玉米、馬鈴薯等大田作物[8]。一些已實(shí)踐多年管道灌溉模式的北方地區(qū)如山東省掖縣、河南省溫縣等，管道灌溉面積分別達(dá)到全縣灌溉面積53%、81%[9]。

襄陽市是長江流域第一產(chǎn)糧大市，灌溉對(duì)保證糧食生產(chǎn)具有重要的支撐作用。襄陽市自2009年開始探索管道灌溉發(fā)展模式，屬湖北省內(nèi)較早嘗試管道灌溉的城市，但與國內(nèi)其他積極開展管道灌溉示范與推廣工作的省份如黑龍江、山東、河北等相比，由于思想認(rèn)識(shí)、技術(shù)工藝、資金投入等方面的原因，湖北省管道灌溉總體起步較晚，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)仍較缺乏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年襄陽市管道灌溉面積約7 666.7 hm2，僅占全市灌溉面積的2.5%，規(guī)模遠(yuǎn)低于北方管道灌溉模式較成熟的地區(qū)，管道灌溉發(fā)展空間很大，尤其是占襄陽市面積55.8%的山地、丘陵區(qū)，由于水資源條件相對(duì)短缺，耕地面積分散，地形起伏大，耕地資源十分寶貴，發(fā)展渠灌成本高且保證率低，是襄陽市發(fā)展管道灌溉最有潛力的地區(qū)。為了總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找出應(yīng)用中存在的問題，探索發(fā)展的對(duì)策措施，在襄陽市政協(xié)和市水利局的組織下，于2016年8月下旬對(duì)襄陽市管道灌溉現(xiàn)狀及推廣應(yīng)用前景開展了典型調(diào)研。

1 襄陽市發(fā)展管道灌溉的優(yōu)勢(shì)

1.1 獨(dú)特的自然地理環(huán)境

襄陽市地處鄂西北部，地形地貌較為復(fù)雜。地勢(shì)整體東低西高且自西北向東南傾斜，東部及北部地區(qū)如老河口市、樊城區(qū)、襄州區(qū)及棗陽市北部等為典型的鄂北崗地，西部地區(qū)則多為山地，地形起伏較大。相對(duì)傳統(tǒng)的渠道輸水而言，管道輸水對(duì)地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，越溝、跨溪、爬坡及拐彎等工程量少，在地形復(fù)雜的情況下工程量明顯少于渠道。此外，老河口、襄州及棗陽北部等地區(qū)膨脹土分布較廣，采用明渠極易產(chǎn)生變形、塌方、淤積以及襯砌材料使用壽命短等問題，且老河口沿江地區(qū)多為沙土，渠道滲漏問題較為嚴(yán)重，多年來渠道襯砌效果不佳。而采用管道輸水則對(duì)不同的土質(zhì)適應(yīng)性良好，且能針對(duì)不同的土質(zhì)、地基并結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧响`活多樣地選擇不同的材料和形式。如水泥土管易就地取材，混凝土管抗沖擊能力強(qiáng)，塑料管能適應(yīng)一定的不均勻沉陷等。另一方面，穿境而過的漢江，縱橫交織的唐白河、小清河、蠻河、南河等河流及沿漢江地區(qū)儲(chǔ)量豐富的淺層地下水，也為機(jī)井提水、河道引水并通過管道輸水提供了優(yōu)越的水源條件。倘若能在渠道灌溉控制不到的灌溉死角，如局部高地等，建立機(jī)井、形成獨(dú)立的小型管道灌溉系統(tǒng)，也將成為擴(kuò)大襄陽市灌溉面積、提高灌溉保證率的有效途徑。

1.2 顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

本文中管道灌溉的綜合效益指與渠道灌溉相比，所能獲得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益增加部分的總稱。從調(diào)查來看，襄陽市管道灌溉的開展，對(duì)于解決土渠灌溉輪灌周期長、因灌水不及時(shí)而影響作物生長造成減產(chǎn)等問題效果顯著。管道灌溉試點(diǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收等經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，同時(shí)帶來的節(jié)水、節(jié)地等社會(huì)效益亦不容小覷，總體上綜合效益較高。

根據(jù)對(duì)仙人渡鎮(zhèn)3個(gè)典型村的調(diào)查(見表1)，同渠道灌溉相比，管道灌溉工程建成后，由于灌水及時(shí)、灌溉保障程度高，管灌面積上主要糧食作物如小麥、水稻等均高于渠道灌溉區(qū)。此外，管灌工程建成后小麥、水稻的播種面積均有所調(diào)整或擴(kuò)大，按考慮種植面積調(diào)整后的平均值計(jì)算，小麥年平均增產(chǎn)595.5 kg/hm2，增產(chǎn)率為12.67%；水稻平均增產(chǎn)1 230 kg/hm2，增產(chǎn)率為15.42%，增產(chǎn)效果顯著。若按當(dāng)年農(nóng)作物價(jià)格(水稻2.5元/kg、小麥2.24元/kg)計(jì)算，則小麥年平均增產(chǎn)值為1 332.75 元/hm2，水稻年平均增產(chǎn)值為3 075 元/hm2，灌溉效益較為可觀。此外，隨著管道灌溉工程的建設(shè)與投入運(yùn)行，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，襄陽市部分低耗水作物如玉米、蔬果等的種植面積也在逐漸擴(kuò)大，高附加值作物如葡萄等的產(chǎn)業(yè)化水平呈現(xiàn)發(fā)展態(tài)勢(shì)，管道灌溉對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收的促進(jìn)作用顯而易見。

在社會(huì)效益方面，傳統(tǒng)的渠道灌溉雖輸水流量大，但占用耕地面積多，因此，渠灌區(qū)實(shí)現(xiàn)管道灌溉后，所帶來的節(jié)地效益突出(表2)。渠道的平均占地率(灌溉設(shè)施占地面積占灌溉農(nóng)田面積的百分比)為7.6%，而管道的平均占地率僅為0.1%，若按灌溉面積上只種小麥、水稻兩種作物的畝均效益平均值計(jì)算，管道灌溉相對(duì)于渠道灌溉的年節(jié)地效益約為521.55 元/hm2。在我國可耕土地資源日益緊張的形式下，管道灌溉體現(xiàn)出了明顯的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。

表1 管道灌溉增產(chǎn)、增收效果(2015年值)

表2 渠道灌溉和管道灌溉占地情況

由于管道輸水基本上不存在水的滲漏損失和蒸發(fā)損失。只要管理責(zé)任落實(shí)到位，保持管道的完好，并注意及時(shí)關(guān)閘，可以實(shí)現(xiàn)輸水過程的零滲漏。在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，襄陽市管道灌溉的水源主要是機(jī)井或者提水灌溉，動(dòng)力費(fèi)由用水戶承擔(dān)，由于水量的浪費(fèi)直接與用水戶的動(dòng)力費(fèi)支出關(guān)聯(lián)，因此，基本上不存在輸水損失。另外，從經(jīng)濟(jì)可行性上來看，管道灌溉投資成本雖高于渠道灌溉，但收益高見效快，動(dòng)態(tài)投資回收期約在工程投入使用后的1～3年間，且管道埋入地下，無論是塑料管還是混凝土管，使用年限比較長，適合在商品糧和經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)推廣普及。

1.3 適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新要求

農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用。管道灌溉尤其是地埋管，占地少、輸水快且輸水及時(shí)，不僅有利于機(jī)械耕作，還和自動(dòng)控制系統(tǒng)相結(jié)合，可根據(jù)作物的用水需求實(shí)時(shí)灌溉，實(shí)現(xiàn)灌溉自動(dòng)化，或?qū)⒎柿先芙庥诠喔人?，按照作物的生理需求進(jìn)行灌溉和施肥，在實(shí)現(xiàn)節(jié)水的同時(shí)提高了肥料的利用效率、減少了農(nóng)田化學(xué)物質(zhì)的排放，適應(yīng)了現(xiàn)代灌區(qū)的發(fā)展態(tài)勢(shì)[10,11]，有助于資源節(jié)約、環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。此外，管道灌溉如果和噴灌、微灌等現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合，不僅灌水快、灌水及時(shí)、灌水均勻，且灌溉管理方便，不易因漫灌而造成土壤板結(jié)，能夠及時(shí)有效地滿足作物生長期、特別是作物需水關(guān)鍵期的需水要求，在真正做到適時(shí)適量灌溉的同時(shí)減小了勞動(dòng)強(qiáng)度和田間用工量。在節(jié)水激勵(lì)機(jī)制方面，在襄陽市幾個(gè)采用管道灌溉村子的中調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于農(nóng)戶需要支付提水電費(fèi)，農(nóng)戶會(huì)珍惜和用好每一方灌溉水，“我要節(jié)水”的理念得到真正落實(shí)，管好、用好、維護(hù)好輸水管道成為用水戶的自覺行動(dòng)。

1.4 旺盛的生命力和廣闊的發(fā)展前景

管道灌溉在襄陽市雖然應(yīng)用示范時(shí)間不長、面積不大，但其優(yōu)勢(shì)明顯，其供水的及時(shí)性、靈活性和高保障度獲得了用戶的廣泛認(rèn)可。目前從管道灌溉試點(diǎn)工作開展的區(qū)域來看，農(nóng)戶對(duì)管道灌溉普遍持積極態(tài)度，并希望政府能在資金、技術(shù)和政策方面給予支持，尤其是對(duì)于具有一定經(jīng)營規(guī)模的農(nóng)業(yè)公司或者承包人，如襄陽市和利農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，由于自行投資較多的資金發(fā)展管道輸水和噴灌，用于種植有機(jī)大米、時(shí)令蔬菜等高附加值作物，對(duì)政府的政策扶持和技術(shù)支持期望更為強(qiáng)烈。倘若相關(guān)部門能夠加大對(duì)管道灌溉的支持力度，結(jié)合發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，出臺(tái)相應(yīng)的惠農(nóng)政策、打造節(jié)水灌溉示范區(qū)，并輔以專門的技術(shù)支持，利用社會(huì)力量發(fā)展管道灌溉的前景將十分廣闊。

2 存在的問題

盡管目前管道灌溉試點(diǎn)工作的開展在襄陽市取得了不錯(cuò)成效，反響良好，但也存在一些突出問題，有待于探索和解決。

(1)建設(shè)資金渠道不暢通。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，王家營村、杜家河村、劉家營村管道灌溉分別投入建設(shè)資金16.8、36、5.3 萬元。與現(xiàn)有的渠道灌溉相比，三個(gè)村管道灌溉平均投資增量為8 700 元/hm2，總體來說管道灌溉所需建設(shè)資金較高。目前只有部分經(jīng)營高附加值(如葡萄、蔬菜、有機(jī)大米等)的開發(fā)商有能力自行投資建設(shè)，而廣大農(nóng)戶自籌資金建設(shè)則存在困難。一些農(nóng)戶希望政府有關(guān)部門能通過撥款、社會(huì)融資、并出面組織農(nóng)戶籌集配套資金等方式開辟資金渠道。

(2)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工方案難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的要求。試點(diǎn)區(qū)現(xiàn)行管道灌溉工程是根據(jù)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和灌水方式中進(jìn)行設(shè)計(jì)的，對(duì)多用水戶高峰集中用水，尤其是大旱年份的灌溉需求估計(jì)不足，導(dǎo)致泵站流量偏小、管徑偏細(xì)，出水口數(shù)量不夠，往往不能滿足實(shí)際需要。再加上管道灌溉在當(dāng)?shù)匕l(fā)展時(shí)間不長，設(shè)計(jì)、施工單位經(jīng)驗(yàn)不足，施工過程中對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的負(fù)荷、機(jī)械通行路線估計(jì)不夠，導(dǎo)致管道埋深偏小，部分試點(diǎn)區(qū)管道埋深僅20～30 cm，低于建議埋深50 cm，管道被農(nóng)用機(jī)械壓破的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。此外，施工中對(duì)埋設(shè)的管線缺乏標(biāo)示，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)耕作及其他建設(shè)工作在施工過程中開挖時(shí)對(duì)管道的毀壞時(shí)有發(fā)生，難以厘清事故的責(zé)任主體。

(3)尚未形成有效的運(yùn)行管理制度及技術(shù)支撐體系。試點(diǎn)區(qū)管道灌溉工程竣工后缺乏嚴(yán)格管理制度保障，對(duì)管理和運(yùn)行人員缺乏技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)指導(dǎo)，缺乏嚴(yán)格的運(yùn)行操作規(guī)程，基本上由農(nóng)戶憑經(jīng)驗(yàn)操作，因操作不善導(dǎo)致淤積、水錘爆管的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。非灌溉季節(jié)對(duì)管道及其設(shè)備、附件等的維修、檢修缺乏責(zé)任主體，由于未形成管道灌溉的咨詢、服務(wù)、維修等技術(shù)支撐體系，試點(diǎn)村管道破損時(shí)，村里往往臨時(shí)派人到鎮(zhèn)上請(qǐng)人維修，普通農(nóng)戶遇到技術(shù)問題也不知向哪些部門或?qū)I(yè)機(jī)構(gòu)尋求幫助，易延誤灌溉時(shí)機(jī)，甚至因局部障礙影響整個(gè)管道系統(tǒng)的效益發(fā)揮。

3 襄陽市管道灌溉發(fā)展對(duì)策

(1)加大宣傳力度，拓寬資金渠道。建議利用已建立試點(diǎn)區(qū)的成果和經(jīng)驗(yàn)，邀請(qǐng)有影響力的管道灌溉受益企業(yè)或農(nóng)戶代表，如王家營村葡萄園區(qū)園主、朱樓村“和利農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司”總經(jīng)理，通過互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)參觀、開展座談會(huì)及舉辦培訓(xùn)班等形式，將管道灌溉的優(yōu)勢(shì)向廣大農(nóng)戶普及、宣傳。建議由政府主導(dǎo)、村民委員會(huì)負(fù)責(zé)、社會(huì)力量積極參與，采取靈活多樣的投資形式，鼓勵(lì)村民參股、社會(huì)資本參股投資建設(shè)并共同分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)和享受收益，同時(shí)促進(jìn)各縣(區(qū))、鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的經(jīng)驗(yàn)交流與學(xué)習(xí)，相互進(jìn)步，努力探索出適合襄陽市特點(diǎn)的管道灌溉建設(shè)模式。

(2)科學(xué)規(guī)劃、示范引領(lǐng)、在有條件的地區(qū)優(yōu)先推廣，形成示范效應(yīng)。應(yīng)評(píng)估管道灌溉的社會(huì)需求和分區(qū)發(fā)展?jié)摿?，制定管道灌溉發(fā)展規(guī)劃，明確近期發(fā)展規(guī)模，擴(kuò)大試點(diǎn)規(guī)模并逐步示范推廣。建議針對(duì)老河口、襄州及棗陽北部等地形起伏較大、難以采用渠道灌溉的地區(qū)、西部山地地區(qū)以及一些地下水源豐富，適合井灌的地區(qū)，或者距離河流較近，但缺乏自流條件的地區(qū)，在充分考慮各級(jí)用水戶灌溉需求的基礎(chǔ)上，優(yōu)先發(fā)展管道灌溉，形成集中示范效應(yīng)。

(3)完善技術(shù)支持，激發(fā)市場(chǎng)活力，建立專業(yè)化的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)總結(jié)仙人渡鎮(zhèn)三個(gè)村的經(jīng)驗(yàn)，完善現(xiàn)有的技術(shù)體系，建立設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等各個(gè)環(huán)節(jié)相應(yīng)的技術(shù)指南，尤其要重視專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)、引進(jìn)和儲(chǔ)備。建議在試點(diǎn)區(qū)扶持具有一定技術(shù)、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和良好信譽(yù)的管道灌溉后期服務(wù)企業(yè)，形成覆蓋管道灌溉地區(qū)的技術(shù)咨詢與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)管道灌溉在襄陽市的規(guī)?；I(yè)化發(fā)展，為襄陽市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造條件。

4 結(jié) 語

襄陽市管道灌溉具有良好的地形適應(yīng)性、供水及時(shí)性，節(jié)水、節(jié)地、增產(chǎn)、增收等的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)于推動(dòng)襄陽市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的支撐作用。但在建設(shè)資金來源、設(shè)計(jì)與施工方案、運(yùn)行管理制度、技術(shù)支撐體系等方面仍存在一定問題，建議拓寬資金渠道、加大宣傳力度，同時(shí)扶持后期服務(wù)企業(yè)、形成集中示范效應(yīng)，促進(jìn)管道灌溉成為襄陽市未來節(jié)水灌溉發(fā)展的新方向。