地下水灌溉技術要求及管理技術措施

[摘要] 地下水是我國農業灌溉用水的重要部分，研究地下水的開采，利用，灌溉技術對我國農業有著非常重要的意義。本文從灌溉用地下水的水質，供水水源地選擇，地下水開發模式，供水水量計算以及灌溉系統的管理技術措施這幾個方面介紹了如何更合理的利用地下水進行農業灌溉。

[關鍵詞] 地下水；農田灌溉；開發管理

一、地下水灌溉應用現狀

地下水是我國農業生產重要的供水水源，尤其是在北方地區，發揮著越來越重要的作用。從1970年至2004年我國地下水灌溉面積比例從占總灌溉水量的30%提高到68%[1]，機井數量也從63萬眼增長到476萬眼，增加了7.6倍[2]。然而，地下水灌溉仍然存在很多問題，首先就是水質的問題，高礦化度的地下水灌溉會帶來嚴重的土壤鹽漬化。不合理的開采地下水會造成地面沉降，生態環境惡化，地下水灌溉的利用率低加劇了水資源缺乏現狀。

二、地下水灌溉技術指標

1.農業灌溉水質要求

溫度：灌溉用水的溫度應適宜。我國北方，以10～15度為宜，在南方的水稻區，以15～25度為宜

礦化度：以不超過1.7g/L為宜，但是土壤原有的含鹽量，土壤性質，潛水埋深，氣候條件，排水條件等一系列影響土壤積鹽與脫鹽的因素決定了不同地區的農作物對灌溉用水的含鹽量有不同的適應能力。例如，華北平原灌溉礦化度小于1g/L的水，大部分作物正常生長，礦化度為1～2g/L的水，水稻，棉花能正常生長，小麥生長受到抑制。

鹽類成分：地下水中的含鹽類型對農作物有不同的影響。鈉鹽對農作物的生長危害極大，尤其是碳酸鈉。它可以腐蝕農作物的根部，導致農作物死亡，而且破壞了土壤的團粒結構。氯化鈉能使土壤鹽化，變成鹽土，使作物生長困難，枯萎死亡。鈉鹽的允許含量一般為（對易透水土壤）：碳酸鈉，1g/L，氯化鈉，2 g/L，硫酸鈉，5 g/L。有些鹽類對作物生長無害，如碳酸鈣和碳酸鈉。有些鹽類對作物生長有益，如硝酸鹽和磷酸鹽具有一定的肥效。

對灌溉用水進行測評時，不僅要考慮水質對作物生長的影響，還要注意不要造成環境污染，特別是城市郊區，工廠附近。針對灌溉用水，我國制訂了《農田灌溉水質標準》（GB5084—92），對灌溉用水進行測評時可以作為依據。

2.水源地的選擇

對于大中型集中灌溉水源地來講，就是選擇取水地段；對小型分散灌溉水源地來說，就是解決某幾眼井的具體位置。水源地的選擇關系到能否水源地長期經濟、安全地運轉和避免產生各種不良環境地質問題。

灌溉水源地盡可能選在含水層層數多，厚度大，滲透性好，具有調節能力，分布廣，水量豐富的地段上。例如：沖洪積扇的中上部礫石帶和軸部，沖積平原的古河床，厚度較大的層狀或似層裂隙巖溶含水層，延續深遠的斷裂及其他脈狀基巖含水帶。

為了保證灌溉水質，水源地應選在不易引起水質污染，便于保護的地方。遠離城市或者工礦排污區上游；遠離已經污染的地表水體或者含水層地段。避開易于使水井淤塞，涌沙或水質長期渾濁的流沙層或巖溶充填帶。同時，水源地應選在不易引起地面沉降，塌陷等有害工程地質問題的地段。

選擇水源地時，還應該從安全，經濟，擴建前景等方面考慮。滿足水量水質要求的前提下，為節省建設投資，水源地要盡可能靠近農田區。為了降低成本，水源地應選擇在地下水埋藏較淺或者自流地段。

3.地下水灌溉開發模式

我國農灌區一般采用井渠結合開發模式，尤其是在我國北方，由于降水和河流凈流量年內分配很不均勻，與灌溉需水過程不協調，每年3～5月或4～6月灌溉臨界期一般嚴重缺水，從而形成了“春夏旱”。為了解決這一問題，發展井渠結合的灌溉，能起到井渠互補，余缺相濟和采補結合的作用。實行井渠統一調度，可提高灌溉保證程度，以及水的利用率。這種模式不僅是一項見效快的水利措施，而且也是調控潛水水位，防止灌區土壤鹽漬化以及改善農業生態和環境的有效途徑。

經過內陸灌溉區多年實踐證明，井渠結合灌溉的作用可以歸為三點。一是提高了灌溉保證程度，緩解或解決了春夏寒的缺水問題。第二，減少了河水的灌溉數量，從而減少了灌溉水對地下水的補給；第三，可以通過井灌控制地下水位，改善土壤鹽漬化。例如：新疆烏魯木齊沖積平原五家渠灌區的101，102，103三個團場，先后打井360眼，1978年播種面積為23×104畝，共需水量1.3×108m3，其中井灌取地下水量0.5×108m3，通過打井不但解決了灌溉水源不足的問題，而且有效的降低了地下水位，因為過高的地下水位會帶來土壤鹽漬化等問題。地下水位已經從井灌前的0.5～1.0m，下降到3.0m左右，灌區的鹽堿農田得到了改良。

4.地下水供水量計算

地下水的供水能力主要是靠灌溉區域內的地下水所受補給量來確定的。區域內，地下水的主要補給來源有：降雨入滲，河流入滲，地下水側向徑流補給，農田灌溉回滲補給，含水層越流補給。其中最主要的是降雨入滲和河流入滲補給。

降雨入滲：計算公式為Q降水=aPF，其中a為降雨入滲系數，通過地中滲透儀做實驗得到的一個參數，無量綱。P為降水量，通過當地雨量站的資料得到，單位為（mm）。F為計算區的面積，單位為（km2）。Q降水為降水入滲補給量，單位為（m3/a）。

河流入滲補給：計算公式為Q河渠=KIALT，K為滲透系數，與河道的巖性有關，單位為（m/d），I為垂直計算剖面的水利坡度，A為單位長度河段的計算剖面面積（m3），L為計算河段長，單位（m），T為河道入滲補給時間，單位是（d/a）。地下水側向徑流補給量計算公式與河流入滲補給量相同，公式中各參數含義相接近。

農田灌溉回滲補給量的計算一般可按經驗公式計算，為灌溉總水量的15%左右。越流補給不是地下水補給的主要部分，可以忽略。

地下水可開采量是指技術上可行，經濟上合理且不造成水質惡化，水位持續下降及其他不良后果的（下轉第128頁）條件下，能夠開采的地下水量。可開采量不能超過補給資源量。補給資源量除去目前計算區域內的地下水開采量，和一些必要的排泄量（例如地下水排泄給河水，蒸發量等）即為最大的農田可用灌溉量。

三、地下水灌溉系統的管理技術措施

農業是我國國民經濟中的第一用水大戶，以關中地區為例，農業灌溉用水占到整個用水的70%～80%，平均每畝用水量達到300～500m3，1995年農業實際用水量達到34.46×108m3，而水的有效利用系數只有0.3～0.4，個別井灌區也只有0.6左右，而世界公認的以缺水聞名于世的美國德克薩斯州和以色列已達到0.8以上。從灌溉效益上講，平均每立方米水生產谷物不足1kg，而以色列已經可以達到2.32kg。這些情況說明，農業用水的使用方法和節水措施是亟待解決的問題[3]。

1.改進田間灌溉技術。在對田間耕地進行細作和平整的基礎上，把大水漫灌改為小畦灌、溝灌；改長畦為短畦，可節水20%～30%。如果實行以噴灌，滴灌為代表的先進灌溉技術，可以節水40%～70%，還可增產10%～30%，蔬菜，水果，果樹及一些經濟作物效果更佳，甚至有的成倍增長。

2.要完善在田間的工程配套，實現灌溉渠道防滲管道化，可以節水40%～50%

3.優化灌溉制度，減少作物無效蒸騰。對灌溉用水采取優化調度，合理分配。結合耕種栽培技術，盡量減少農作物水分蒸騰，提高水分利用率。一般作物在全生育期的不同階段缺水，對產量的影響是不同的。例如冬小麥，播種到越冬前，如缺水50%，將減產28%，而越冬到返青，如果缺水50%，只減產7%。因此，研究限水灌溉，優化灌溉制度，可以提高單方水的效益，達到節水目的。

4.調整農業生產結構，發展多種經營，推廣抗旱優良品種。比如，秦嶺北坡以及山前洪積傾斜平原是發展果林和飼養業的良好基地，大力發展果林帶和養畜業，這樣既壓縮了農業用水，又增加了農民的收入。各個地區如果能根據自己的情況，因地制宜調整農業結構，節水潛力是很大的。

5.加強節水農業宣傳，明確發展節水農業的投入方式，用政策推動節水農業的發展。通過資料分析對比，投資與節水的大概比例為：渠系襯砌每畝投資約80元，可節省水50m3，地下暗管輸水每畝投資70～100元，可節水80m3，噴灌每畝投資約100～200元，可以節水100m3，水的利用率可達80%，農作物增長幅度大，一般可達20%～40%，并且減少了田間渠系建設與管理維護和平整土地等工作量，有利于加速實現農業機械化，現代化和產業化。

參考文獻

[1]WANGJin2xia，HUANG Ji2kun，BLANKE A，et al. Thedevelopment，challenges and management of groundwater inrural China [ C]/ / GIORDANO M，VILLHOLTH K G. Theagricultural groundwater revolution：opportunities and threatsto development. Trowbridge，UK：Cromwell Press，2007

[2]中華人民共和國水利部. 水利統計年鑒[R].北京：水利部規劃計劃司，2004

[3]曹劍鋒，遲寶明，王文科，專門水文地質學，北京：科學出版社，2006