張景奎，劉長順，徐 良，鄭 繼

(安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院，安徽蚌埠 233000)

淮北平原地處安徽省北部，屬于黃淮海平原的一部分，總面積約3.74萬km2，其中平原區(qū)面積占95%以上，區(qū)域內(nèi)耕地面積為210萬hm2，其中旱地面積約190萬hm2，為典型的旱作平原區(qū)。該地區(qū)地處南北氣候過渡地帶，屬于暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，水土光熱資源較為豐富，是重要的糧、棉、畜等農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地?；幢逼皆母芈屎腿丝诿芏染鶠槿∽罡?，而水資源量卻最少，且時空分布不平衡，人均和每公頃水資源占有量不足全省平均水平的50%，屬水資源較緊缺地區(qū)。受氣候、地理條件以及灌排技術等因素的制約，該地區(qū)灌溉水資源利用率低，水資源浪費現(xiàn)象較為普遍，旱澇漬等自然災害時常發(fā)生[1-2]。

淮北平原地區(qū)特殊的自然氣候、土壤和地理條件決定了該區(qū)農(nóng)田灌溉具有不同于其他地區(qū)的固有特征。該地區(qū)廣大的河間地區(qū)地勢低洼，土壤質(zhì)地差，易旱易澇，發(fā)展灌溉必須以排水為前提和基礎，而井灌可以起到灌排結(jié)合、以灌促排的作用，因而形成了該地區(qū)農(nóng)田灌溉以井灌為主體、井河灌相結(jié)合的格局。由于該地區(qū)農(nóng)業(yè)基礎薄弱、水資源匱乏、灌溉技術及管理水平相對落后，近年來盡管投資興建的一大批水利工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起了巨大作用，但目前該地區(qū)灌溉工程不配套、灌溉用水效率低、水價形成機制不合理等問題仍十分突出，嚴重影響和制約了該地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展[3-4]。

鑒于此，根據(jù)淮北平原地區(qū)的地理氣候條件、水資源分布、灌溉工程建設現(xiàn)狀及農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展實際，結(jié)合不同灌溉工程系統(tǒng)的運行實踐，深入研究該地區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉的自然條件和客觀環(huán)境，因地制宜地制定該地區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式，并在總結(jié)該地區(qū)節(jié)水灌溉建設與管理實踐的基礎上，建立與該地區(qū)經(jīng)濟相適應的農(nóng)業(yè)供水及灌溉管理體制和水價形成機制，以獲得最大的灌溉經(jīng)濟效益，成為目前淮北平原地區(qū)迫切需要解決的實際問題，同時也是目前該地區(qū)發(fā)展高效用水農(nóng)業(yè)，建立并健全各種規(guī)章制度，實現(xiàn)節(jié)水灌溉及管理的正規(guī)化、規(guī)范化和科學化，促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展所要面臨的重要課題。

1 淮北平原節(jié)水灌溉現(xiàn)狀及存在問題

淮北平原灌區(qū)大多建于20世紀70年代，普遍存在配套率低、渠道滲漏及建筑物老化、破損等現(xiàn)象。近年來，盡管改造和新建了一大批節(jié)水灌溉工程，并在緩解該地區(qū)水資源供需矛盾中起到重要作用，但仍不適應當前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，與高標準基本農(nóng)田建設的要求還存在一定差距，大多數(shù)節(jié)水工程仍處于低標準運行狀態(tài)，管理水平落后于工程建設。農(nóng)業(yè)高效用水不是靠單一的節(jié)水灌溉工程措施能解決的，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉需要健全的工程體系、先進的灌溉技術、完善的管理設施和管理方法以及農(nóng)藝技術等工程措施和非工程措施的密切配合[5]。目前，淮北平原節(jié)水灌溉主要存在以下問題：①缺乏對節(jié)水灌溉發(fā)展的總體規(guī)劃設計和相應的政策法規(guī)，節(jié)水灌溉工程設計標準偏低，工程建設粗放，缺乏統(tǒng)一的驗收標準和程序，且水費調(diào)節(jié)機制尚未形成，農(nóng)民節(jié)水意識不強，農(nóng)業(yè)用水浪費嚴重，尚處于不規(guī)范發(fā)展階段。②水資源不足且分布不均，灌溉技術落后，灌溉水利用率低，尤其是在河灌區(qū)往往采用大水漫灌，水資源浪費嚴重，供需矛盾日益突出，同時也制約了該地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。③地下水開采呈逐漸上升趨勢，地下水位的下降導致了一系列環(huán)境地質(zhì)災害問題，造成井灌區(qū)單井出水量減少，井越打越深，灌溉費用不斷增加，效益下降。④缺乏相應的運行管理機制與組織，受家庭承包制的限制，很多地區(qū)還是分散的單戶經(jīng)營，土地零散，影響田間工程建設，也難以組織正常灌溉，更難做到適時、適量灌水。⑤灌區(qū)渠系配套不健全，管理不到位，缺乏必要的運行維護經(jīng)費，灌溉設施老化失修，難以充分發(fā)揮效益，節(jié)水灌溉標準較低，綜合節(jié)水技術應用較少。⑥“重建設，輕管理”，責、權、利不明確，缺乏對技術人員的培訓，科研投入不足，無法保證工程的正常運行和維護，影響灌溉工程發(fā)揮效益及高標準發(fā)展。

2 節(jié)水灌溉工程適宜性分析

節(jié)水灌溉模式是指為了提高農(nóng)業(yè)水資源利用的有效性，獲取最佳的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益而采取的一系列綜合節(jié)水措施，包括工程節(jié)水措施、農(nóng)業(yè)節(jié)水措施、管理節(jié)水措施以及政策措施等。根據(jù)當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展水平、水資源狀況和種植條件，因地制宜地確定符合該地區(qū)發(fā)展實際的最佳節(jié)水模式，以提高當?shù)赜邢匏Y源的整體利用率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的可持續(xù)發(fā)展。工程節(jié)水措施主要有渠道防滲技術、管道輸水技術、噴灌技術、微灌技術等[6-9]。

2.1渠道防滲技術渠道防滲技術是通過降低輸水渠道的滲透性或建立不透水層以減少渠道輸水損失的各種技術措施。目前，該技術是應用最廣泛的節(jié)水灌溉工程技術措施。防滲襯砌材料可因地制宜，其中剛性混凝土襯砌防滲是安徽省渠道防滲的主要形式。在節(jié)水灌溉技術的推廣應用中，渠道防滲技術主要應用于地形起伏變化小的水旱輪作區(qū)，采用防滲渠與溝灌相結(jié)合的方式，能夠較好地滿足不同作物的灌溉需求。對于地形起伏大、格田不平整的地區(qū)，防滲渠道輸水需采用短溝、短畦才能實現(xiàn)灌溉均勻、節(jié)水的目標，這勢必會增加田間灌溉系統(tǒng)工程量，技術經(jīng)濟指標不理想。混凝土防滲渠道的橫斷面以U型和梯形較為普遍。梯形渠大多為現(xiàn)澆結(jié)構，可做成較大斷面，過水流量大，但其開口大占地較多；U型渠多為預制裝配結(jié)構，其優(yōu)點為水力特性好、渠道上口小占地少，但難以做成較大斷面，過水流量受到限制。因此，渠系斷面選取要根據(jù)各級渠道的設計流量選定。一般干、支渠的設計流量較大，其斷面以梯形為主，斗、農(nóng)渠則以U型斷面為主。目前渠道防滲技術是安徽淮北地區(qū)主要的節(jié)水灌溉工程措施，也是今后該地區(qū)尤其是河灌區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展的主流。

2.2低壓管道輸水技術低壓管道輸水技術是以管道輸水進行地面灌溉的一種節(jié)水工程措施，輸水灌溉時以較低的壓力(一般不超過0.2 MPa)，通過管道系統(tǒng)把水輸送到田間溝、畦。采用低壓管道輸水可以有效減少輸水過程中水量滲漏和蒸發(fā)損失，節(jié)水效果十分顯著，輸水有效利用率為90%～97%。其主要特點是輸水效率高、節(jié)能、省地、運行管理方便、建設周期短、使用壽命長。此外，管道輸水灌溉適宜性較強，不僅能滿足灌區(qū)微地形和局部高地的灌溉，而且能適應當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)家庭承包責任制的要求，每個放水口可灌溉一戶或幾戶，農(nóng)戶之間相互干擾小、矛盾少，且管灌便于安裝量水設施，可實現(xiàn)定量節(jié)水和信息化管理。從低壓管道灌溉技術近些年發(fā)展的情況來看，該項技術在井灌區(qū)己較為成熟。隨著管材性能的不斷提高和大口徑低壓管道輸水技術的不斷發(fā)展，這也將是渠灌區(qū)今后進行技術改造的一個方向性的節(jié)水工程措施。

2.3噴灌技術噴灌是將灌溉水通過壓力設備，由噴頭噴灑到農(nóng)作物表面為其生長提供水分的工程技術。噴灌具有顯著的節(jié)水增產(chǎn)效果，對地形、土壤和作物適應性很強，可在不同地形條件下實施。噴灌時可根據(jù)作物需水情況，適時、適量灌水，一般不產(chǎn)生深層滲漏和地表徑流，水的利用率高。由于采用噴灑方式灌水，灌后土壤不易板結(jié)，保持了良好的通氣性，尤其在砂性土壤條件下，節(jié)水增產(chǎn)效果顯著。噴灌的主要缺點是受風的影響大、蒸發(fā)損失大、能耗大、技術比較復雜、一次性投入大、運行管理費用高。按其主要組成部分移動與否，噴灌系統(tǒng)可分為移動式、固定式和半固定式3類。噴灌工程的應用一般選擇在經(jīng)濟條件較好、勞力資源緊張、當?shù)厝罕姽?jié)水灌溉意識強且具有多年種植優(yōu)質(zhì)高效旱作物經(jīng)驗基礎的地區(qū)。

2.4微灌技術微灌技術是根據(jù)作物生長所需的水和養(yǎng)分，利用專門設備或自然水頭加壓，再通過管道系統(tǒng)末級毛管上的孔口或灌水器，將有壓水流變成細小的水流或水滴，均勻、適量地直接施于作物根部的灌水方法。根據(jù)所用的設備及出流形式的不同，微灌主要有滴灌、微噴灌、小管出流灌和滲灌4種，其中滴灌所占比例較大。微灌是當今世界灌水質(zhì)量最好的現(xiàn)代灌溉技術，大多用于果樹、花卉和其他經(jīng)濟作物的灌溉。微灌的優(yōu)點是節(jié)水增產(chǎn)、節(jié)能、對土壤和地形的適應性強、節(jié)省勞動力和耕地等，但也存在易于堵塞、可能限制作物根系發(fā)展、造價高、技術復雜，運行管理要求高等缺點。微灌一般適用于經(jīng)濟條件好且資源特別緊缺的地區(qū)。

3 淮北平原節(jié)水灌溉發(fā)展模式

3.1節(jié)水灌溉技術選型原則一個地區(qū)的節(jié)水灌溉技術選型，應充分考慮當?shù)靥囟ǖ牡淖匀粭l件、水利工程基礎、經(jīng)濟發(fā)展水平、區(qū)域特征和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構等方面，最終選擇經(jīng)濟合理、技術效果優(yōu)良、綜合效益好和最適宜該地區(qū)發(fā)展實際的節(jié)水灌溉模式。評價一種節(jié)水灌溉形式的優(yōu)劣，也應從技術成熟程度、節(jié)水效果、經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益以及是否促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、易于被群眾接受等方面進行綜合考慮。因而，在節(jié)水灌溉技術模式選型時，應因地制宜，綜合考慮多種因素，將工程措施與非工程措施結(jié)合起來、灌溉與排水矛盾統(tǒng)一起來、近期發(fā)展與遠景規(guī)劃結(jié)合起來[10-11]。技術選型應遵循以下原則：①因地制宜原則。節(jié)水灌溉技術選型應根據(jù)區(qū)域的自然條件和客觀環(huán)境，因地制宜地選定該地區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式。在水資源條件方面，主要分析缺水程度，在水資源不足而經(jīng)濟條件好的地域，可通過農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構和作物種植結(jié)構調(diào)整，選擇節(jié)水效率高的先進灌溉技術；在土地資源條件方面，主要考慮地貌、土壤因素，平原地區(qū)可重點發(fā)展管道灌溉及渠道防滲；在氣候條件方面，主要考慮風速、蒸發(fā)量等因素的影響；此外，為便于管理，技術選型還必須考慮要與該地區(qū)當前的生產(chǎn)體制相適應等。②綜合治理原則。選用的節(jié)水灌溉技術模式應是在農(nóng)田綜合治理條件下的技術模式，有利于農(nóng)田排水和其他農(nóng)業(yè)措施效益的充分發(fā)揮。對于淮北平原這樣降水量偏少、區(qū)內(nèi)調(diào)蓄水體有限的易旱地區(qū)，發(fā)展節(jié)水灌溉要大力發(fā)展雨水集蓄、土壤函養(yǎng)技術，工程節(jié)水措施與非工程節(jié)水措施相結(jié)合，以達到綜合節(jié)水灌溉的目的。③科學規(guī)劃原則。節(jié)水灌溉工程建設的成敗，取決于規(guī)劃設計是否科學合理、符合當?shù)貙嶋H及區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。節(jié)水灌溉技術選型應立足當前、著眼未來，既要根據(jù)現(xiàn)實情況量力而行、講求實效，又要考慮水利措施、農(nóng)業(yè)措施、管理措施的綜合應用以及產(chǎn)業(yè)和種植結(jié)構的調(diào)整與發(fā)展等，并結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先進技術，形成經(jīng)濟實用、可持續(xù)的節(jié)水灌溉技術體系。

3.2節(jié)水灌溉發(fā)展模式分析淮北平原是安徽省節(jié)水灌溉發(fā)展的重點區(qū)域，區(qū)內(nèi)耕地占全省耕地面積的50%，土壤以砂姜黑土和潮土分布最廣。全區(qū)農(nóng)田灌溉有井灌、河灌、井河結(jié)合灌3種類型。井灌區(qū)分布在廣大的河間平原和北部地區(qū)；河灌區(qū)主要分布在南部沿淮崗地黏性土區(qū)域，其次在淮河各支流、茨淮新河、新汁河沿岸；井河結(jié)合灌區(qū)主要分布在中南部小型河道和排水大溝兩側(cè)?；幢逼皆衅洫毺氐淖匀坏乩硖卣?，但存在區(qū)域性差異，發(fā)展節(jié)水灌溉綜合治理模式在不同區(qū)域也應有所差別。根據(jù)淮北平原自然地理特征、水資源條件及社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，可將該地區(qū)劃分為淮北平原北部分區(qū)、淮北平原南部分區(qū)、淮北平原中部分區(qū)[12]。

3.2.1淮北平原北部分區(qū)。該分區(qū)是指界首、亳州以北、蕭縣以北及碭山一帶。這一分區(qū)主要為井灌區(qū)，地下水位一般3～4 m，土壤主要為黃潮土，質(zhì)地良好，多年平均降水量為750～850 mm，水土光熱資源適宜種植糧、棉、油、果樹等。該區(qū)地勢平坦，沒有大的蓄水載體，現(xiàn)有河道容量有限，在干旱年份利用地面水灌溉的保證率較小，可利用廣泛分布的天然大溝攔蓄地表徑流，提高降雨利用率，同時進一步完善調(diào)控技術和管理體系，以保證大溝蓄水的健康發(fā)展。

該分區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式：井灌區(qū)應以低壓輸水管道為主，田間劃小畦塊實行小畦灌溉或采用退管澆技術；渠灌區(qū)采用渠道襯砌防滲，可適度發(fā)展噴灌；蔬菜、果樹、花卉等經(jīng)濟作物可優(yōu)先發(fā)展噴微灌，經(jīng)濟基礎差的地區(qū)也可采用低壓管道輸水灌溉；經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)，大田作物可適度發(fā)展噴灌，并與農(nóng)藝及管理節(jié)水措施相結(jié)合；堅持蓄水補源，在維持地下水采補平衡的基礎上，開展地下水和地表水在時間和空間上的聯(lián)合調(diào)度，發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術。

3.2.2淮北平原南部分區(qū)。該分區(qū)位于淮北平原的南部，主要分布于沿淮漫灘和崗地(低平階地)，包括阜南縣、潁上縣、鳳臺縣、懷遠縣、五河縣北部以及固鎮(zhèn)縣至泗縣南部，其次分布于淮河各大支流以及茨淮新河、新汴河等沿岸。該區(qū)多年平均降雨量在900 mm左右，由于地勢低洼，地表與地下水源均較豐富，便于發(fā)展灌溉。該區(qū)灌溉水源主要為河灌，土壤以潮土和砂姜黑土為主，適宜種植小麥、水稻、玉米、大豆等多種農(nóng)作物。該分區(qū)節(jié)水灌溉綜合治理模式應以排為主、蓄引提相結(jié)合、洪澇旱綜合治理。

該分區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式如下：以渠道防滲為主，可利用水力斷面較優(yōu)的裝配式U型渠輸水，配套田間溝灌技術；在河灌區(qū)，大管徑低壓輸水管道水流速度快，輸水能力強，防淤積效果好，節(jié)水效果明顯，經(jīng)濟條件較好的地區(qū)可選用大管徑低壓管道輸水；區(qū)內(nèi)大中級排水溝應有效進行蓄、引、排和降低地下水位，充分發(fā)揮排水系統(tǒng)的綜合節(jié)水作用。

3.2.3淮北平原中部分區(qū)。該分區(qū)介于劃定的南部和北部之間的廣大地區(qū)，范圍是除沿淮崗地、沿河水稻小麥輪作區(qū)、北部分區(qū)以外的廣大河間低洼平原區(qū)，包括臨泉縣、阜陽市城郊區(qū)、渦陽縣渦河以南、利辛縣、蒙城縣、濉溪縣、宿州市城郊區(qū)、靈璧縣、固鎮(zhèn)縣、泗縣區(qū)域。該分區(qū)為易澇易旱區(qū)域，灌溉水源主要為井灌和河灌。該分區(qū)多年平均降水量為800～900 mm，淺層地下水較豐富，土壤主要為砂姜黑土和黏性土壤，灌排條件差，采用大定額灌水，往往由于灌后遇雨加重澇漬災害，灌溉效益差。該分區(qū)節(jié)水灌溉綜合治理模式應遵循排水工程為基礎，灌排兼顧，適度排水，發(fā)展節(jié)水灌溉的原則。

該分區(qū)節(jié)水灌溉的發(fā)展模式如下：河灌區(qū)應以發(fā)展渠道防滲為主，井灌區(qū)以發(fā)展低壓管道為主，可適度發(fā)展噴灌，且以投資較少的移動式噴灌為主；渠道防滲輸水應采用改進溝畦灌技術，低壓管道輸水應采用末級固定管道接移動軟管的退管澆技術；農(nóng)田排水系統(tǒng)以淺密溝為主，適度排水并及時補源地下水，實現(xiàn)地表和地下水資源的優(yōu)化調(diào)度與高效利用。

4 結(jié)語

淮北平原地區(qū)水資源不足且時空分布不均，作為重要的糧油主產(chǎn)區(qū)，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)顯得尤為重要。筆者從淮北平原地區(qū)的自然氣候、地理條件及水資源特點出發(fā)，闡述了該地區(qū)灌溉特征及灌溉發(fā)展的基礎條件和存在的問題，分析了主要節(jié)水灌溉技術適宜性，并根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，因地制宜地提出了適合該地區(qū)發(fā)展實際的節(jié)水灌溉發(fā)展模式。發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術，可解決淮北平原地區(qū)的農(nóng)業(yè)缺水問題，增強水利工程抗御旱災的能力，有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，促進傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向集約化、機械化、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展。隨著農(nóng)村改革的不斷深入，土地流轉(zhuǎn)政策的快速推進，田間生產(chǎn)方式的根本轉(zhuǎn)變，節(jié)水灌溉工程管理體制與運營機制也將發(fā)生巨大變化，以低壓管道輸水、遠程控制供水及智能定量節(jié)水等為特征的節(jié)水灌溉信息化技術將有條件被推廣應用，這對于進一步推動節(jié)水灌溉的發(fā)展和農(nóng)村經(jīng)濟的提升具有重要意義。