趙奮東

（秦安縣東坪電灌工程管理所，甘肅 秦安 741600）

0 引言

農(nóng)業(yè)在我國經(jīng)濟體系當中占有重要地位，其中灌溉技術是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的關鍵技術之一，甚至會直接決定農(nóng)作物整體產(chǎn)量。應用農(nóng)業(yè)灌溉技術時，不能完全按照統(tǒng)一標準來進行，需要結(jié)合當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展水平以及水資源儲備情況來靈活調(diào)整，如此才能夠滿足農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本要求，并避免水資源嚴重浪費現(xiàn)象的發(fā)生。為此，基層水利部門工作人員需要在深入了解地方水資源特征與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況的基礎上，加強對農(nóng)田節(jié)水灌溉技術的應用，合理建設農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程，從而帶動區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的有效發(fā)展。

1 秦安縣水資源分布及農(nóng)業(yè)需水量情況

秦安縣是甘肅省18個干旱縣之一。該地區(qū)年均降雨量較少，不足500 mm，且由于日照強烈導致該地區(qū)地表蒸發(fā)量在1 000 mm以上，并且當?shù)厮Y源儲備嚴重不足，為典型的雨養(yǎng)區(qū)。

秦安縣水資源主要包括自然降水、地表水與地下水3部分，其中自然降水是秦安縣水資源的主要來源之一。據(jù)統(tǒng)計，秦安縣全年降水總量約為7.5×10m，為當?shù)貜搅髁刻峁┝?0%以上的補給。然而受地形影響，該地區(qū)降水分布嚴重不均，其中西北部與中部地區(qū)的降水差距超過100 mm。此外，該縣地表水主要為清水河、南小河、顯親河、西小河等徑流體系，總水量雖然多達3.4×10m，然而其中80%左右為入境水，自產(chǎn)水總量大約0.7×10m，且受季節(jié)性河流影響嚴重。該縣地下水年補給總量約為0.4×10m，主要來源為河流、渠系、自然降水滲入。

據(jù)統(tǒng)計，秦安縣每年農(nóng)業(yè)灌溉需水量大約為1.97×10m，此外生活用水、工業(yè)生產(chǎn)、畜牧養(yǎng)殖等方面用水量約為0.35×10m。而當?shù)貙ψ匀唤邓寐蕛H為2‰左右，大約可集水0.15×10m。此外，在滿足當?shù)睾恿魃鷳B(tài)正常需求后，地表水可供給1.88×10m的水量，地下水可供給0.29×10m的開采量。

2 秦安縣地區(qū)水資源利用存在問題

2.1 水資源補給嚴重不足

秦安縣地區(qū)山多川少，境內(nèi)溝谷、河流分布均勻，但是水資源開發(fā)難度極高。該縣主要水系為葫蘆河水系，縱貫該縣南北，流域面積約為1 494 km，在河道支流方面雖然南有南小河、清水河匯入，西有西小河、顯親河匯入，然而其東西兩側(cè)地勢落差較高，導致水資源分布存在嚴重不勻現(xiàn)象，且地下水開采難度極大。因此，當?shù)貙嶋H可用灌溉水資源僅有0.38×10m，每667 m土地不足555 m用水量。

2.2 農(nóng)田水利設施陳舊

秦安縣農(nóng)田水利工程大多建于20世紀80年代，經(jīng)長期使用缺乏維護，現(xiàn)已大多破損不堪，輸水效率低下，并且對有限的河水資源存在嚴重浪費現(xiàn)象。實地資料顯示，秦安縣當前農(nóng)田灌溉效率僅為現(xiàn)有渠系工程設計能力的49%左右，不但農(nóng)業(yè)用水灌溉效率不高，還面臨著與其他產(chǎn)業(yè)爭水的現(xiàn)象。當?shù)毓嬃蠘I(yè)、香醋、粉條加工等主要加工產(chǎn)業(yè)，雖然經(jīng)濟效益明顯，但同時對水資源的需求也極為巨大。

除此之外，當?shù)毓喔燃夹g較為落后，農(nóng)田水利設施科技含量極低，能夠起到的節(jié)水效果微乎其微。這一問題導致當?shù)孛抗曓r(nóng)田灌溉用水超過了8 250 m，同時水渠滲漏現(xiàn)象嚴重，一旦進入6—9月高溫時節(jié)，更是導致水資源大量蒸發(fā)，水資源利用效率極不理想。

2.3 水資源管理體制不完善

受水資源不足等相關因素的困擾，當?shù)亟陙淼慕?jīng)濟發(fā)展重心開始逐漸偏移到其他產(chǎn)業(yè)。如此一來，導致水資源管理中出現(xiàn)了多個部門各自為政的現(xiàn)象，在涉水業(yè)務上難以實現(xiàn)統(tǒng)籌分配和信息共享，導致該縣水資源管理能力嚴重不足，從而也間接導致了無法完全發(fā)揮水利工程設計供水能力。

3 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術

3.1 滴灌技術

滴灌技術是目前應用較為成熟的一類灌溉節(jié)水技術，我國多個干旱地區(qū)都通過應用滴灌技術有效緩解了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量大與水資源匱乏的矛盾，并整體提高了農(nóng)田灌溉的工作效率，確保能夠?qū)λY源的利用合理化。應用滴灌技術時，可以通過擴疏水管與水過濾系統(tǒng)，增強對水量使用的可控性，避免傳統(tǒng)漫灌的粗放式管理，減少水資源浪費。但是，為了保證滴灌技術應用的高效性，需做好相應的配套設施建設工作。其整個輸配水管網(wǎng)由干管、支管、毛管構(gòu)成，為了滿足灌水壓力可調(diào)控需求，還需要配置閥門、流量調(diào)節(jié)器、壓力表等調(diào)節(jié)設備。建設過程中將主要干管、支管埋設于地下40～60 cm處，毛管布置于農(nóng)田地表，以便于及時對灌水間距及區(qū)域進行調(diào)節(jié)。

滴灌技術具有灌溉水利用率高、節(jié)約水資源等優(yōu)勢，其節(jié)水效率超過95%，但在應用過程中易出現(xiàn)滴頭產(chǎn)生結(jié)垢和堵塞等問題，嚴重時會導致整個灌溉系統(tǒng)報廢。因此，若滴灌作業(yè)的水源來自塘堰、河流、溝渠、湖泊、井泉等，那么在使用過程中必須配備強大的過濾系統(tǒng)，保證水質(zhì)干凈，以延長系統(tǒng)的使用壽命。此外，現(xiàn)階段的滴灌系統(tǒng)普遍采用低壓運行技術，泵站平均壓力為50～150 kPa，不僅能耗較低，同時可精準控制各個噴頭的出水量，灌溉均勻度為80%～90%。灌溉過程中配合肥料一同施用，可進一步加強對水、肥資源的利用，提高作物產(chǎn)量。

3.2 噴灌技術

噴灌系統(tǒng)采用壓力供水的方式，將水通過噴頭細化灑出從而起到均勻灌溉的效果。噴灌對于土地的平整度要求不高，且安裝過程中無須專門挖畦處理，操作上具有一定的便利性。此外，實踐數(shù)據(jù)顯示，噴灌作業(yè)每公頃土地平均用水量為20 m，相較于漫灌用水量減少了30%～50%。

噴灌作業(yè)系統(tǒng)可分為中心支軸式、管道式、輕型小型機組式、平移式等不同類型?，F(xiàn)階段，我國在噴灌技術的使用上提倡采取地下埋管式作業(yè)，管道的間距以2 m左右為宜，埋深0.5 m。同時，在地表裝載可移動式噴頭，通過智能控制來實現(xiàn)無人化灌溉。這一安裝模式雖然成本較大，但使用壽命更長，綜合長期節(jié)水效果來看，性價比要明顯高于普通灌溉設施。

3.3 渠道防滲技術

渠道防滲技術的使用可以配合微灌技術共同使用，不僅能夠減少水資源輸送過程中產(chǎn)生的蒸發(fā)、流失等浪費現(xiàn)象，而且可以對灌溉期間產(chǎn)生的多余水資源進行循環(huán)利用，提高灌溉效率。目前，我國渠道防滲技術種類極為豐富，且各自具有不同優(yōu)勢，具體有以下幾種類型。

3.3.1 土料防滲。土料防滲的施工材料極為豐富，可以選擇四合土、素土、三合土、灰土和黏砂混合土等多種材料。在實際施工過程中，可根據(jù)現(xiàn)場情況不同，合理選擇材料對渠床表面進行夯實處理，從而起到良好的防滲效果。其優(yōu)勢在于取材便捷、成本低廉，適于基層推廣。但其劣勢也極為明顯，即耐久抗寒性能較差，若將其作用于秦安縣，最好應用于流速較低的小型渠道。此外，甘肅省年平均氣溫為0～14 ℃，冬季氣候較為寒冷，為延長防滲設施的使用壽命，應在其表面施加30～50 cm厚的土保護層，同時按1∶（10~15）比例涂刷一層硫酸亞鐵保護層，并每間隔3～5 m設置一道伸縮縫，防止構(gòu)造物因溫差變化而發(fā)生破裂。

3.3.2 水泥土防滲。水泥土防滲施工同樣較為便捷，適用于生產(chǎn)水平較低的基層地區(qū)廣泛使用。但其存在問題與土料防滲技術相同，需要對其抗寒性能進行合理設計。因此，將其應用于秦安縣時，可以考慮使用性價比較高的干硬性水泥作為主要施工材料。施工過程中，配合水泥一同使用的土料需先經(jīng)過干燥粉碎處理，保證其粒徑不超過5 mm。隨后在與水泥混合的過程中，需要先經(jīng)過干拌均勻后再進行濕拌，同時攤鋪平整、澆搗密實。攤鋪水泥土之前，需要先對渠床進行灑水濕潤，靜待30 min后，分別從兩側(cè)渠坡向渠床進行鋪筑，攤鋪平整后在其表面鋪上2 mm厚的水泥，并進行揉壓磨光處理。整個施工過程應盡量避免發(fā)生間斷，同時保證在90 min內(nèi)完成施工。

3.3.3 砌石施工防滲。砌石施工分為干砌與濕砌兩種形式。前者以鵝卵石為主要施工材料，通過均勻鋪設于渠道表面，起到防止水土流失的效果，并且隨著泥沙逐漸填充石縫空隙，可以進一步起到防水效果；后者則是以片石作為主要施工材料，通過混凝土填縫固定，從而起到防水效果。在施工過程中，可以根據(jù)溝渠流水大小來選擇何種砌石施工形式。其中干砌一般用于護坡、護堤工程。

3.3.4 膜料防滲。膜料防滲成本較低，同時操作要求也比較簡單。僅需要將HDPE土工膜等施工材料均勻攤鋪在水渠表面，再進行覆土填壓即可完成施工，但其缺陷在于材料本身堅固性不夠理想，因此，穩(wěn)定性較差，一旦遭遇洪澇災害或車輛碾壓，即容易出現(xiàn)大面積損壞。

3.4 雨水蓄積改造技術

雨水蓄積技術在我國農(nóng)田改造中的應用由來已久，如今隨著技術水平的不斷提高，其作用范圍也越來越廣泛，具體表現(xiàn)為兩個方面。一是能夠截斷農(nóng)田土地滲漏，減少田間水分消耗；二是對田間水分進行匯流，其中不僅包括自然降水部分，同時還有土地灌溉過程中的多余水分。因此，應用雨水蓄積改造技術不僅能夠有效解決秦安縣對雨水資源利用率低下的問題，還能夠提高對水的利用效率，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

雨水積蓄系統(tǒng)可以分為集雨面、蓄水池、沉沙池及灌溉排水系統(tǒng)4個部分。其中，集雨面主要設置在農(nóng)田種植區(qū)內(nèi)，通過在土層設置截滲膜層，實現(xiàn)對雨水的截留收集，并同步安裝水位控制器，內(nèi)設連接水管的水泵裝置，工作過程中可以通過電磁閥開關來感應種植區(qū)域的水位高度，并實現(xiàn)對雨水的收集或灌溉。

4 秦安縣農(nóng)田水利節(jié)水灌溉發(fā)展對策

實現(xiàn)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉的發(fā)展目標，不能只依靠新型水利技術的單方面應用，還需要配合全新治水理念與管理體制來同步協(xié)調(diào)，如此才能夠發(fā)揮出農(nóng)田水利節(jié)水技術的完整效果。為此，筆者結(jié)合秦安縣實際情況，對當?shù)氐霓r(nóng)田水利節(jié)水灌溉發(fā)展對策進行了如下思考。

4.1 “節(jié)、引、集”多管齊下，打造適宜節(jié)水體系

4.1.1 “節(jié)水”為主。節(jié)水目標的達成需要通過積極推廣新型農(nóng)田灌溉技術來實現(xiàn)。目前，秦安縣的農(nóng)田灌溉依舊采用傳統(tǒng)的粗放式管理模式，據(jù)統(tǒng)計，全縣平均灌溉用水達每公頃8 250 m，而在對該縣興國鎮(zhèn)廟咀村106.67 hm的耕田實施土地滴灌試點工程后，統(tǒng)計總用水量約為20萬m，同等面積土地下的灌溉用水僅為1 875 m，遠遠低于傳統(tǒng)灌溉模式下的水資源消耗水平。因此，在秦安縣推廣以微灌技術為代表的農(nóng)田節(jié)水措施后，預計在現(xiàn)有水資源儲備總量不變的情況下，可以多滿足1.59萬hm的土地灌溉需求，可在一定程度上緩解秦安縣的農(nóng)業(yè)發(fā)展壓力。

4.1.2 “引水”為輔。引水工作需要當?shù)厮块T主動破除原有的“多頭管水”局勢，實現(xiàn)對區(qū)域水利資源的統(tǒng)籌管理，根據(jù)當?shù)刈匀毁Y源的分布特征來科學規(guī)劃引水路線，同時結(jié)合實際生產(chǎn)需求開展水資源分配工作，以實現(xiàn)充分利用水資源，并解決多產(chǎn)業(yè)之間的用水矛盾。通過對當?shù)刈匀毁Y源調(diào)查發(fā)現(xiàn)，秦安縣主要為山區(qū)，而該縣川道地區(qū)普遍為富水區(qū)域，如通過提水工程將該縣川道地區(qū)的剩余水資源轉(zhuǎn)移到半山與高山地區(qū)，則每提高50 m高度可以有效擴大其現(xiàn)有灌溉面積1倍以上，能夠從根本上解決當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展滯緩的問題。因此，開展引水工程不僅能夠起到促進當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的作用，也可以同步減少溝谷泥流與山地滑坡現(xiàn)象。

4.1.3 “集水”治根。解決秦安縣水資源匱乏問題的關鍵在于提高當?shù)氐淖匀唤邓Y源利用率，并實現(xiàn)對水資源的循環(huán)利用。特別是當?shù)厝h徑流總量約有70%由降水補給的情況下，增強對自然降雨的回收采集，不但能夠極大緩解用水壓力，同時可以徹底解決部分高山地區(qū)難以修建引水設施的問題。但就目前發(fā)展現(xiàn)狀來看，秦安縣的集雨工程設施依舊較為匱乏，并且普遍規(guī)模較小，難以滿足山區(qū)大規(guī)模農(nóng)田灌溉需求。因此，接下來的工作發(fā)展目標需要集中在山區(qū)“堤壩”工程的修建方面，通過全面推廣集雨技術，從而幫助秦安縣擺脫“水窖”限制，實現(xiàn)區(qū)域農(nóng)田灌溉的自給自足。

4.2 完善水資源管理體制

由政府部門牽頭成立專項水資源管理小組，采用績效考核的形式，對秦安縣水資源管理、分配、保護及使用工作進行監(jiān)察，從而提高水資源利用率。其主要工作需要圍繞水資源管理調(diào)度的各項核心任務來展開，包括實施方案、決策部署、工作計劃、審定工作和考核結(jié)果等，以此設立明確的“紅線預警標志”，針對該縣水利建設謀劃進行監(jiān)督考核，并協(xié)同促進秦安縣水利改革目標的實現(xiàn)。因此，秦安縣對當?shù)亍?2鎮(zhèn)4村”啟動了農(nóng)田節(jié)水灌溉管理項目，除了置換部分葫蘆河流域地下水資源以外，同步修建泵站池1座、大口井5眼、高位調(diào)蓄水池7座、井泵房2座，以及220 kW的總泵站一座。此外，秦安縣圍繞地區(qū)水資源使用情況設置了自動化調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)年節(jié)水量28.99萬m，同步增加灌溉面積380 hm。

4.3 加強農(nóng)田水利設施信息化建設

秦安縣相關部門對老舊故障的農(nóng)田水利設施進行更換維修，在此基礎上配合“3S”系統(tǒng)加強當?shù)剞r(nóng)田水利設施信息化建設，借助地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）與全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）技術，將秦安縣的河流分布、水利設施、灌溉溝渠等重要節(jié)點與空間地理坐標聯(lián)系起來，并通過遙感技術（Remote Sensing，RS）對不同流域的徑流量、水位、水質(zhì)等進行監(jiān)控，從而獲得當?shù)氐膹搅髁?、水位等相關信息，并根據(jù)實際情況對水利設施進行遠程控制，使其自動引流灌溉農(nóng)田。同時，對各項水利設施的運行狀態(tài)展開遠程監(jiān)控，一旦監(jiān)測其系統(tǒng)出現(xiàn)故障即刻安排人手搶修，避免造成灌溉系統(tǒng)失靈而引發(fā)生產(chǎn)損失。

5 結(jié)語

筆者對秦安縣的水資源及其利用情況進行了分析，并討論了其農(nóng)田水利灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀。在此基礎上，筆者對灌溉技術、水渠防滲、集水控制等農(nóng)田水利節(jié)水技術進行了對比分析，同時結(jié)合實際情況提出了秦安縣農(nóng)田節(jié)水灌溉發(fā)展對策進，以期推進秦安縣農(nóng)田水利灌溉設施建設進程。