新疆阿克蘇灌區(qū)節(jié)水灌溉效率效益調(diào)查分析

　　[摘 要] 本文通過對(duì)新疆阿克蘇灌區(qū)節(jié)水灌溉效率效益的調(diào)查分析，了解當(dāng)?shù)毓?jié)水灌溉農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，得出：阿克蘇灌區(qū)現(xiàn)狀主要作物耗水水分生產(chǎn)率在國(guó)內(nèi)居中等水平，糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物（指棉花）的用水水分生產(chǎn)率均有提高水平的空間。采用膜下滴灌等微灌技術(shù)和種植林果業(yè)等均可以提高灌溉效率和效益。
　　[關(guān)鍵詞] 節(jié)水灌溉；渠道防滲；水分生產(chǎn)效率效益；微灌技術(shù)
　　我國(guó)水資源緊缺，建設(shè)節(jié)水型社會(huì)絲毫不能懈怠。自80年代以來我國(guó)的節(jié)水已有明顯成效。我國(guó)萬元GDP用水量，1980年是9820m3，2000年降到610 m3，2003年降至448 m3。新疆是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，是用水大戶，農(nóng)業(yè)的干旱缺水呈現(xiàn)越來越嚴(yán)重的態(tài)勢(shì)。維系良好的生態(tài)環(huán)境，建設(shè)節(jié)水高效農(nóng)業(yè)，提高灌溉管理水平，實(shí)現(xiàn)水資源的合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置、有效保護(hù)是避免水危機(jī)的關(guān)鍵。
　　一、基礎(chǔ)工作
　　節(jié)水灌溉目的是提高灌溉水的利用效率和效益。灌溉水利用效率的指標(biāo)為灌溉水利用系數(shù)，目前全國(guó)平均灌溉水利用系數(shù)約0.45，力爭(zhēng)到2010年，將全國(guó)灌溉水利用系數(shù)提高到0.5以上。灌溉水利用效益的指標(biāo)目前尚無統(tǒng)一的規(guī)定，但可考慮兩個(gè)指標(biāo)：即以產(chǎn)量計(jì)的作物水分生產(chǎn)率和以產(chǎn)值計(jì)的萬元產(chǎn)值（GDP）用水量（或耗水量）。水分生產(chǎn)效率是指每立方米水生產(chǎn)出的作物產(chǎn)量，通常以作物產(chǎn)量與灌溉水量的比值[1]或作物產(chǎn)量與耗水量的比值[2]來表示。近年來，國(guó)內(nèi)外越來越多地采用“水分生產(chǎn)率”來衡量水資源利用狀況或灌區(qū)的用水管理水平。作物水分生產(chǎn)率全國(guó)平均約為0.8 kg/m3，世界發(fā)達(dá)國(guó)家可達(dá)2 kg/m3以上[3]。
　　新疆阿克蘇灌區(qū)是農(nóng)業(yè)大區(qū)，是全國(guó)數(shù)得著的大型灌區(qū)，灌區(qū)經(jīng)濟(jì)在地區(qū)仍有舉足輕重的作用。阿克蘇河流域是塔里木河主要供水的源流，水資源配置的矛盾十分突出。研究提高水的利用效率和效益，解決水資源制約問題，是落實(shí)政府提出的強(qiáng)區(qū)富民、解決三農(nóng)問題的重要任務(wù)，也是在本行業(yè)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的體現(xiàn)。
　　2000—2005年，通過二期世行貸款項(xiàng)目《阿克蘇子項(xiàng)目區(qū)水鹽監(jiān)測(cè)》和《阿克蘇子項(xiàng)目區(qū)水鹽平衡及模型模擬研究》等項(xiàng)目的實(shí)施監(jiān)測(cè)，已為節(jié)水灌溉做了大量的工作，除了配合塔里木河近期綜合治理項(xiàng)目狠抓節(jié)水外，還進(jìn)行了大量的流域管理的基礎(chǔ)性工作。在灌溉水利用率方面，結(jié)合世行貸款項(xiàng)目進(jìn)行了全灌區(qū)渠系的調(diào)查，完成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的渠系網(wǎng)絡(luò)圖。進(jìn)行了渠系水利用系數(shù)的測(cè)試等：2002～2005年，塔河流域阿克蘇管理局組織人員進(jìn)行了全灌區(qū)各級(jí)渠道約40 處動(dòng)水法渠系水利用系數(shù)的測(cè)定，4處靜水法渠系水利用系數(shù)的測(cè)定。2005年，塔河流域阿克蘇管理局自行立項(xiàng)，在清華大學(xué)水利系的指導(dǎo)下進(jìn)行了阿克蘇灌區(qū)水分生產(chǎn)率現(xiàn)狀調(diào)查和試驗(yàn)研究課題，取得了相應(yīng)的調(diào)查試驗(yàn)成果。這不僅初步摸清了阿克蘇地方灌區(qū)目前灌溉水利用現(xiàn)狀，也為進(jìn)一步節(jié)水作好了鋪墊。
　　二、渠系滲漏測(cè)試
　　渠系輸水的水量損失在綠洲水量轉(zhuǎn)化中有著重要的作用。渠道滲漏測(cè)試可根據(jù)渠道條件選擇靜水法或動(dòng)水法，該兩方法都是渠道滲漏測(cè)驗(yàn)中常用的方法。
　　2001年7月，為了檢測(cè)渠道防滲效果，選擇阿克蘇灌區(qū)托卡依干渠作為測(cè)試對(duì)象，進(jìn)行渠道滲漏損失試驗(yàn)。試驗(yàn)依據(jù)水利部頒布的《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》 SL 18-91的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。托卡依干渠的防滲渠道試驗(yàn)采用靜水法的恒水位滲漏和變水位（水位下降）滲漏試驗(yàn)方法；王國(guó)澤渠的未防滲土渠采用動(dòng)水法試驗(yàn)。
　　1.靜水法測(cè)試結(jié)果
　　試驗(yàn)自2001年7月30日17時(shí)至9月1日11時(shí)，歷時(shí)近33d。試驗(yàn)所得恒水位下滲漏強(qiáng)度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖1。
　　
　　圖1 托卡依渠道恒水位滲漏強(qiáng)度Q與時(shí)間t關(guān)系
　　自2001年9月1日22時(shí)至21日10時(shí)近20d進(jìn)行地下水位下降的渠道滲漏試驗(yàn)，渠道水深由1.870m下降到1.624m。渠道滲漏強(qiáng)度與水深的關(guān)系如圖2。
　　
　　圖2 托卡依渠道變水位渠道滲漏強(qiáng)度與水深關(guān)系
　　托卡依渠的滲漏強(qiáng)度與水深的關(guān)系為：Q＝0.172 h 4.504。
　　2.動(dòng)水法測(cè)試結(jié)果
　　為了說明渠道防滲的效果，在進(jìn)行上述防滲渠道的滲漏試驗(yàn)同時(shí)，選擇未防滲的王國(guó)澤渠（土渠），應(yīng)用動(dòng)水法進(jìn)行渠道滲漏水量的計(jì)算分析。王國(guó)澤渠位于阿塔公路44km處東側(cè)約500m處，渠道測(cè)驗(yàn)長(zhǎng)度為3km，渠道基本順直，渠口寬5m，渠深1m，縱坡1/2000，土質(zhì)為粘土，地下水埋深1.5m。動(dòng)水法測(cè)驗(yàn)時(shí)，分別測(cè)量渠道上游（進(jìn)水）斷面和下游（出水）斷面的流量，二者的差值即為該渠段的滲漏損失量。通過不同季節(jié)的五次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，平均每km損失系數(shù)為2.79%。
　　本次試驗(yàn)表明，防滲的托卡依干渠用靜水法得到的穩(wěn)滲強(qiáng)度是0.38 L/m2.h，每km滲漏損失量為0.0055%；未防滲的王國(guó)澤渠每km損失量為2.79%。兩者比較見表1。
　　表1 托卡依干渠防滲前后渠道滲漏水量損失
　　
　　三、典型區(qū)作物耗水調(diào)查
　　1.棉花耗水調(diào)查
　　根據(jù)全灌區(qū)棉花種植區(qū)域及品種，選擇了三處典型區(qū)進(jìn)行調(diào)查：阿克蘇良種場(chǎng)（陸地棉）、哈拉塔鎮(zhèn)十五大隊(duì)（長(zhǎng)絨棉）、阿瓦提縣豐收二場(chǎng)（長(zhǎng)絨棉），基本上代表了本灌區(qū)的實(shí)際情況。通過布置2m深的鋁塑測(cè)管，利用中子儀進(jìn)行作物生育期農(nóng)田水分狀況的監(jiān)測(cè)。經(jīng)過分析和計(jì)算，得出灌水量、耗水量和耗水水分生產(chǎn)率情況如表2。
　　表2 阿克蘇灌區(qū)棉花耗水水分生產(chǎn)率
　　
　　調(diào)查結(jié)果，阿克蘇灌區(qū)棉花耗水水分生產(chǎn)率約在0.65～0.75（kg/ m3），由于該數(shù)據(jù)直接來自本灌區(qū)，對(duì)灌區(qū)管理有參考價(jià)值。其變幅差別除灌溉因素外，與管理水平有關(guān)。從產(chǎn)量來看，下游地區(qū)棉花產(chǎn)量要略高于中游地區(qū)，且下游地區(qū)大部分種植長(zhǎng)絨棉，上中游地區(qū)種植陸地棉較為普遍（專指開發(fā)10年以上的熟地）。
　　另外，阿克蘇河流域中游地區(qū)畝用水量要高于下游地區(qū)，其原因是中游用水比下游方便，下游地區(qū)在作物生長(zhǎng)期的實(shí)際灌水量已經(jīng)不能充分滿足作物生長(zhǎng)的需要，從觀測(cè)數(shù)據(jù)來看存在作物從土壤中奪取水分（土壤中儲(chǔ)水量降低）；而中游地區(qū)沒有出現(xiàn)這種情況，中游地區(qū)農(nóng)田也可能存在部分奢侈蒸發(fā)蒸騰。
　　2.冬小麥耗水調(diào)查
　　阿克蘇灌區(qū)冬小麥種植大致在流域上中游地區(qū)，選擇阿克蘇市良種場(chǎng)附近冬小麥地作為典型田，冬小麥?zhǔn)崭顝?fù)播玉米，將冬小麥與玉米并在一起分析，得出灌水量、耗水量和耗水水分生產(chǎn)率情況如表3。
　　表3 冬小麥（復(fù)播玉米）耗水水分生產(chǎn)率
　　
　　本典型田作物耗水水分生產(chǎn)率達(dá)1.35kg/m3（小麥、玉米），大體表明了阿克蘇市周圍的作物耗水水分生產(chǎn)率的水平。
　　3.紅棗耗水調(diào)查
　　在阿克蘇地區(qū)實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，分別布設(shè)滴灌、微噴及對(duì)照地面灌三個(gè)處理，各處理兩行棗樹為一個(gè)重復(fù)，共九個(gè)小區(qū)。第5d測(cè)定土壤剖面含水率，灌水前后及遇降雨時(shí)加測(cè)。成果分析見表4。
　　表4 不同灌溉方式棗樹水分生產(chǎn)效率
　　
　　可見，水分生產(chǎn)效率以滴灌最高，其次為微噴灌，對(duì)照地面灌水分生產(chǎn)效率最低。由于滴灌與微噴灌較地面灌節(jié)水49%以下，二者灌溉水分生產(chǎn)效率分別為地面灌方式的2.4倍或2.3倍，而由于地面灌灌溉水量雖高，但灌溉水僅有42.9%用于棗樹消耗，耗水水分生產(chǎn)效率三者相差不大。可以看出，地面灌方式節(jié)水潛力還相當(dāng)大，并且在滿足棗樹需水的同時(shí)還可以提高棗樹的水分生產(chǎn)效率[5]。
　　四、供水分區(qū)耗水調(diào)查
　　1.阿克蘇市良種場(chǎng)
　　該分區(qū)實(shí)行的“供水到戶”的管理方式，斗渠引水量由多浪渠大龍口水管站人員自行監(jiān)測(cè)，水量基礎(chǔ)資料比較齊全，作物品種比較齊全，能夠較為全面地反映各種作物的用水水分生產(chǎn)率。調(diào)查分析結(jié)果見表5。
　　表5 阿克蘇市良種場(chǎng)作物用水水分生產(chǎn)率調(diào)查分析
　　
　　由表列數(shù)據(jù)可知，對(duì)不同的農(nóng)作物，單方水的產(chǎn)出是不同的。其中水果和瓜菜的產(chǎn)量相對(duì)為高，價(jià)格也高。
　　2.溫宿縣薩瓦甫齊牧場(chǎng)
　　薩瓦甫齊牧場(chǎng)處于庫瑪拉克河的出山口附近，土層較薄，土壤相對(duì)貧瘠，基本符合昆托河灌區(qū)處于阿克蘇河流域上游的實(shí)際情況。調(diào)查資料如表6。
　　表6 溫宿縣薩瓦甫齊牧場(chǎng)作物用水水分生產(chǎn)率調(diào)查分析
　　
　　3.農(nóng)一師沙井孜灌區(qū)
　　沙井孜灌區(qū)屬農(nóng)一師，基本上全部種植棉花，采用膜下滴灌技術(shù)，節(jié)水有成效。選擇一團(tuán)的一塊膜下滴灌地調(diào)查，見表7。
　　表7 沙井孜灌區(qū)（一團(tuán)）作物用水水分生產(chǎn)率調(diào)查分析
　　
　　一團(tuán)處于沙井孜灌區(qū)新井子水庫上游，春季灌區(qū)用水相當(dāng)困難，每畝施肥品種及數(shù)量、每畝播種量、播種時(shí)間等生產(chǎn)要素與地方灌區(qū)相比大致相當(dāng)且有所下降，但棉花水分生產(chǎn)率較地方灌區(qū)為高。膜下滴灌技術(shù)將幾千年傳統(tǒng)的灌地變成了真正的灌作物，節(jié)水增產(chǎn)效果明顯，是可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
　　4.主要作物水分生產(chǎn)效率和效益
　　2010年12月，對(duì)阿克蘇河流域各灌區(qū)主要作物水分生產(chǎn)效率和灌溉效益作了相關(guān)調(diào)查和分析，包括阿克蘇市、溫宿縣、烏什縣、阿瓦提縣、柯坪齊浪鄉(xiāng)以及農(nóng)一師兵團(tuán)沙井子、四團(tuán)、六團(tuán)等。
　　阿克蘇河灌區(qū)各縣（市）棉花單方水產(chǎn)值
　　
　　阿克蘇河灌區(qū)各縣（市）冬小麥單方水產(chǎn)值
　　
　　阿克蘇河灌區(qū)各縣（市）林果業(yè)單方水產(chǎn)值
　　
　　可見，阿克蘇灌區(qū)主要作物的水分生產(chǎn)率棉花為0.67～1.39 kg/ m3；冬小麥為0.85～1.55 kg/m3；林果業(yè)為1.06～4.43 kg/m3。單方水的產(chǎn)值：棉花為7.75～9.1元/ m3；冬小麥為2.4～4.2元/ m3；林果業(yè)為11～32元/ m3。
　　五、結(jié)論
　　阿克蘇灌區(qū)現(xiàn)狀主要作物耗水水分生產(chǎn)率在國(guó)內(nèi)居中等水平。糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物（指棉花）的用水水分生產(chǎn)率均有提高水平的空間。以與其鄰近、灌水條件較差的沙井孜灌區(qū)比較，由于采用膜下滴灌，沙井孜灌區(qū)用水水分生產(chǎn)率高于阿克蘇灌區(qū)。棉花的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于糧食作物（未考慮深加工），在有條件的地方，林果業(yè)的灌溉效益高于棉花。本灌區(qū)要根據(jù)自身?xiàng)l件和市場(chǎng)情況爭(zhēng)取灌溉效益最高，需要建立多元結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)，以發(fā)展紅棗、核桃等林果業(yè)等發(fā)展經(jīng)濟(jì)的思路。
　　目前節(jié)水灌溉應(yīng)明確以下主攻方向：進(jìn)行以渠系防滲為中心的灌區(qū)工程改造與建設(shè)，以提高輸水效率；采用先進(jìn)的灌水方法與技術(shù)，建立噴微灌設(shè)備的產(chǎn)業(yè)，高頻次小定額的微灌方法將是今后的發(fā)展趨勢(shì)[6]；加強(qiáng)田間灌溉用水管理，建立節(jié)水灌溉技術(shù)服務(wù)體系，以提高作物水分生產(chǎn)效率。
　　參考文獻(xiàn)
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