摘 要：寧夏引黃灌區(qū)是我國重要的糧食生產(chǎn)基地。近年來，節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用有效改善了該區(qū)域水平衡狀態(tài)。探究節(jié)水灌溉對黃河流域?qū)幭囊S灌溉水平衡的影響機(jī)制，對優(yōu)化水資源管理具有重要價(jià)值與意義。漢延渠灌區(qū)作為寧夏引黃灌區(qū)的骨干渠道之一，具有典型性和代表性。因此，以漢延渠灌區(qū)為研究對象，重點(diǎn)分析了黃河流域?qū)幭囊S灌區(qū)的供水現(xiàn)狀，探究了節(jié)水灌溉對黃河流域?qū)幭囊S灌溉水平衡的影響機(jī)制，并總結(jié)了當(dāng)?shù)毓?jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用情況，旨在提高水資源綜合利用效率，為區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐。

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉；黃河流域；寧夏引黃灌溉；水平衡；影響機(jī)制

中圖分類號：S274" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）23-155-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.23.033

0 引言

近年來，寧夏回族自治區(qū)（以下簡稱寧夏）按照“四水四定”原則［1］，加快推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)建設(shè)，全面落實(shí)水資源剛性約束制度，推行農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革和用水權(quán)改革；堅(jiān)持“總量控制、定額管理”原則，加強(qiáng)取水監(jiān)管，堅(jiān)決遏制不合理用水需求，加大水資源超載治理力度，全面推動(dòng)農(nóng)業(yè)種植的節(jié)水型、集約化發(fā)展。漢延渠灌區(qū)通過改造末級渠系、推廣水稻控灌技術(shù)、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等方式提高水資源利用效率，深入貫徹落實(shí)節(jié)水相關(guān)政策。

1 寧夏引黃灌區(qū)及漢延渠現(xiàn)狀

目前，寧夏引黃灌區(qū)供水良好。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2022年該區(qū)域經(jīng)濟(jì)作物占全部作物比例已經(jīng)達(dá)到了38.6%。在現(xiàn)代化配套設(shè)施建設(shè)、精細(xì)化管理的支持下，近年來灌溉用水量已經(jīng)呈現(xiàn)減少趨勢。2020年灌區(qū)取水量為3.498 1億m3，2021年取水量為3.357 5億m3，2022年取水量為3.067 6億m3。通過分析寧夏引黃灌區(qū)2021—2022年取水量，發(fā)現(xiàn)年均節(jié)水量為4.3%。該區(qū)域2020年的灌溉水利用系數(shù)為0.496，2022年的灌溉水利用系數(shù)則為0.540，整體節(jié)水效益明顯。

漢延渠是寧夏引黃灌區(qū)古老干渠之一，全長共88.06 km。該渠最大引水流量約70 m3/s，設(shè)置節(jié)制閘9座，退水閘6座，渡槽7座，涵洞2座，直開口246座。2019—2024年，年均引水量為3.1億m3，年均水費(fèi)約916萬元。漢延渠屬于基礎(chǔ)保障性工程，主要負(fù)責(zé)銅峽市、永寧縣、興慶區(qū)、賀蘭縣等4個(gè)市縣（包括13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、74個(gè)行政村）近2.75萬hm2農(nóng)田的灌溉及生態(tài)補(bǔ)水任務(wù)，直接關(guān)系到灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)的健康發(fā)展。

2 節(jié)水灌溉對引黃灌溉水平衡的影響機(jī)制

2.1 引黃灌溉水平衡的影響機(jī)制方程

寧夏引黃灌區(qū)水資源的主要輸入方式為降水和引黃河水。綜合蒸發(fā)等自然因素，結(jié)合寧夏引黃灌區(qū)主要輸出的變化特征，則可以構(gòu)建黃河流域?qū)幭囊S灌溉水平衡模型，進(jìn)而了解其產(chǎn)生的影響及變化。研究通過分析寧夏漢延渠實(shí)際狀況，探究節(jié)水灌溉對引黃灌溉水平衡的影響機(jī)制。這主要涉及輸入量和輸出量兩個(gè)重要指標(biāo)。寧夏引黃灌區(qū)屬于天然水循環(huán)系統(tǒng)，整個(gè)區(qū)域降水量相對較少，將黃河水作為重要水源。寧夏引黃灌區(qū)自然-人工二元水平衡方程見式（1）。

[P+D+M=E+F+ΔR] （1）

式（1）中：P表示降水量，D表示飲水量，M表示山前側(cè)滲透補(bǔ)給量的具體參數(shù)，E表示蒸發(fā)量的數(shù)據(jù)參數(shù)，F(xiàn)表示排水量的參數(shù)信息，[Δ]R表示蓄變量［2］。

2.2 引黃灌溉水平衡的影響機(jī)制

寧夏引黃灌區(qū)平均年降水量為289 mm，水面蒸發(fā)量1 250 mm，年際間波動(dòng)相對較大。因此，需要基于實(shí)際狀況來分析節(jié)水灌溉對黃河流域?qū)幭囊S灌溉水平衡的影響機(jī)制。

2.2.1 減少引水量及農(nóng)業(yè)用水量

漢延渠灌區(qū)通過采取一系列節(jié)水灌溉措施，有效減少了對黃河的引水量。2006年的引水量為5.6億m3，2023年的引水量則為2.88億m3，直接減少了2.72億m3，引水量下降了48%。近年來，漢延渠通過改造末級渠系、推廣水稻控灌技術(shù)、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等方式，有效提高了漢延渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水的綜合效率，也在一定程度上減少了農(nóng)業(yè)用水量。通過采用多種節(jié)水灌溉措施，漢延灌區(qū)有效提高了水資源的合理配置能力，實(shí)現(xiàn)了水資源的高效利用。漢延渠灌區(qū)通過優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)、引進(jìn)配套數(shù)字化管控設(shè)備、應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段等多種方式，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、增產(chǎn)雙贏。此外，當(dāng)?shù)赝ㄟ^農(nóng)業(yè)用水計(jì)量及水價(jià)優(yōu)化等方式，進(jìn)一步提升了水資源配置及綜合利用效能。

2.2.2 改善水文平衡

漢延渠灌區(qū)通過控制蒸發(fā)量、有效減少地表徑流等多種技術(shù)手段，優(yōu)化了區(qū)域水文平衡。節(jié)水灌溉技術(shù)可以有效減少地表水對地下水的補(bǔ)給，進(jìn)而在一定程度上降低地下水位。這不僅能有效控制土壤鹽漬化現(xiàn)象，而且在一定程度上增加了土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，優(yōu)化了土壤結(jié)構(gòu)［3-4］。此外，大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程等項(xiàng)目的實(shí)施，顯著優(yōu)化了基本農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施，完善了節(jié)水灌溉體系，增強(qiáng)了渠道輸水能力，并提升了灌區(qū)水量調(diào)配與綜合處理能力?。

結(jié)合實(shí)際制訂完善的抗旱應(yīng)急水量調(diào)度機(jī)制，可以有效保障漢延渠灌區(qū)供水安全，并有助于調(diào)節(jié)灌區(qū)水平衡。漢延渠灌區(qū)在實(shí)施節(jié)水灌溉的同時(shí)，制訂完善的抗旱調(diào)度應(yīng)急預(yù)案，實(shí)行分級管理，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合調(diào)度。灌溉管理應(yīng)堅(jiān)持“豐增枯減，同比例分配”的原則，實(shí)施節(jié)能動(dòng)態(tài)調(diào)控，以滿足實(shí)際需求［5-6］。

近年來，隨著節(jié)水灌溉基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益完善和多種現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用，漢延渠灌區(qū)整體節(jié)水效益顯著提升。其中，寧夏黃河干流年均引水量約為65.16億m3，年均耗水量約為34.80億m3。通過數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，在2021年7月至2022年6月的調(diào)度年中，可耗水指標(biāo)為41.5億m3，引水量為68.437億m3，其中可耗水指標(biāo)相比2021年增加了1.5億m3，引水指標(biāo)與2021年基本持平。通過分析2022年的漢延渠灌區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)調(diào)取總水量為75.690億m3，主要包括了黃河干流地表水總量66.604億m3，當(dāng)?shù)刂Я鞯乇硭?.629億m3，地下水量6.378億m3，以及非常規(guī)水1.079億m3。根據(jù)寧夏回族自治區(qū)“四水四定”管控方案要求，分配漢延渠全年控制取水量為3.789億m3，其中直開口取水量為3.33億m3。

此外，2005年寧夏引黃灌區(qū)的渠系水利用系數(shù)為0.46，而到了2023年，該系數(shù)已逐步提升至0.579。其中，漢延渠灌區(qū)的渠系水利用系數(shù)也從2015年的0.438，逐步提高到了2023年的0.541。?從這些數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，寧夏引黃灌區(qū)的整體節(jié)水效益顯著提升。

2.2.3 生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)水灌溉技術(shù)可以提高農(nóng)業(yè)用水的綜合效益，具有一定生態(tài)價(jià)值。采用節(jié)水灌溉技術(shù)，在控制地下水位下降的同時(shí)，在一定程度上增強(qiáng)了湖泊及地下水之間的相互作用。漢延渠灌區(qū)通過運(yùn)用多種節(jié)水技術(shù)，提高了水土保持能力，減少了水體污染問題，有利于滿足生態(tài)用水需求。因此，節(jié)水灌溉技術(shù)對保護(hù)黃河流域生態(tài)系統(tǒng)及推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的價(jià)值與意義［7］。

如表1所示，漢延渠灌區(qū)通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方式，在實(shí)現(xiàn)節(jié)水的同時(shí)，也提高了整體的經(jīng)濟(jì)效益。目前，在灌區(qū)范圍內(nèi)，高耗水量的農(nóng)作物種植面積逐漸減少，發(fā)展了大棚蔬菜等特色產(chǎn)業(yè)。這些舉措不僅提高了農(nóng)民的生產(chǎn)效益，還滿足了節(jié)水需求，提高了水資源的利用效率，為區(qū)域鄉(xiāng)村全面振興提供了有力支撐。

《寧夏回族自治區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》顯示，寧夏區(qū)域節(jié)水灌溉面積已達(dá)到26.67萬hm2，其中漢延渠發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積約1萬hm2，占灌區(qū)耕地總面積的37%左右，有效提高了農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)（系數(shù)高達(dá)0.541）。

3 漢延渠節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用

節(jié)水灌溉技術(shù)主要包括微灌、噴灌、溝灌及小畦灌等技術(shù)［8］。在漢延渠灌區(qū)，田間節(jié)水灌溉以噴灌為主，其面積約1萬hm2。

3.1 漢延渠灌區(qū)主要節(jié)水灌溉技術(shù)

在漢延渠灌區(qū)，主要通過以下技術(shù)手段和措施實(shí)現(xiàn)節(jié)水。一是推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)；二是完善農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施；三是大力推廣應(yīng)用渠道防滲技術(shù)；四是應(yīng)用水稻綜合控制灌溉技術(shù)；五是重視末級渠道的節(jié)水改造；六是全面推廣井渠結(jié)合灌溉技術(shù)、激光平地技術(shù)、壟作溝灌技術(shù)、噴灌等技術(shù)。同時(shí)，還結(jié)合開采可利用地下水和建設(shè)小型引蓄水工程，以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水補(bǔ)灌。此外，當(dāng)?shù)剡€通過滴灌技術(shù)、噴灌技術(shù)及小管出流等現(xiàn)代化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)用水的綜合控制［9］。這一系列措施不僅滿足了節(jié)水需求，更有利于生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善。

根據(jù)調(diào)查，渠道襯砌防滲技術(shù)在漢延渠灌區(qū)得到了應(yīng)用廣泛，并產(chǎn)生了顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。U形斷面渠道襯砌技術(shù)日益成熟，在漢延渠灌區(qū)基本實(shí)現(xiàn)了全覆蓋。漢延渠田間灌溉渠道襯砌工程現(xiàn)狀見表2。

3.2 漢延渠自動(dòng)化、現(xiàn)代化設(shè)備改造情況

漢延渠現(xiàn)有水閘、渡槽、涵洞等共計(jì)27座，其中8座節(jié)制閘和7座退水閘已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制，2座節(jié)制閘實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化現(xiàn)地控制，設(shè)備自動(dòng)化率達(dá)83.3%。漢延渠共有干渠直開口246座。在2014—2023年，灌區(qū)管理部門先后改造干渠直開口測控一體化閘門共計(jì)179座，改造占比達(dá)72.76%。同時(shí)，建設(shè)了視頻監(jiān)測點(diǎn)136個(gè)，實(shí)現(xiàn)了基層所段和水閘視頻監(jiān)測全覆蓋。截至2024年，漢延渠的全渠道控制率達(dá)到80%。此外，漢延渠設(shè)有干渠遙測點(diǎn)24個(gè)，支渠遙測點(diǎn)36個(gè)，并建設(shè)測流系統(tǒng)5個(gè)，包括ADCP測流設(shè)備2套、V-DCP測流設(shè)備2套、陣列式雷達(dá)流量計(jì)3套，實(shí)現(xiàn)了干渠大斷面半自動(dòng)或自動(dòng)測流。漢延渠還安裝視頻監(jiān)控設(shè)備214套，實(shí)現(xiàn)了管理處、管理所、管理段全方位無死角的安全監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)建筑物上下游水位及工況等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)管和監(jiān)控。漢延渠還建設(shè)了包括安全管理系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、測流計(jì)量系統(tǒng)、水閘遠(yuǎn)控系統(tǒng)、直開口測控系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、巡渠通APP業(yè)務(wù)系統(tǒng)、視頻安防系統(tǒng)在內(nèi)的8大綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺。這為加速推進(jìn)傳統(tǒng)水利管理向現(xiàn)代水利管理的轉(zhuǎn)型奠定了堅(jiān)實(shí)的軟硬件基礎(chǔ)［10］。

4 結(jié)束語

漢延渠灌區(qū)應(yīng)用的節(jié)水灌溉技術(shù)主要包括噴灌、滴灌、溝灌、小畦灌等技術(shù)。合理應(yīng)用多種現(xiàn)代化技術(shù)手段，能有效減少用水中產(chǎn)生的損失，切實(shí)提高水資源綜合利用效率。未來，在節(jié)水灌溉對區(qū)域水資源平衡的影響、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)、生態(tài)-農(nóng)業(yè)耦合系統(tǒng)等研究中，應(yīng)重視構(gòu)建長期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測及評估管理系統(tǒng)，以達(dá)到充分了解長期影響因素的目的。例如，基于“水—土—?dú)狻倍嘣瘮?shù)據(jù)庫，利用多種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行綜合分析；利用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)整合數(shù)據(jù)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)評估。

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（欄目編輯：劉 敏）