關于節水增糧項目灌溉定額的探討

張鵬飛

(遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽 110166)

1 工程背景

根據《水利改革發展“十三五”規劃》，水利建設要圍繞供給側結構性改革開展，加快農村灌溉等薄弱環節的建設，充分發揮水利建設投資拉動作用、經濟支撐功能和生態環境效應。圍繞實施鄉村振興戰略，大力發展高效節水灌溉，加快完善農田灌排體系，著力加強小型農田水利建設，不斷改善鄉村生產生活生態條件。要圍繞打贏脫貧攻堅戰，扎實做好水利扶貧工作，加快推進農村飲水安全鞏固提升，夯實貧困地區脫貧致富的水利基礎。要積極踐行人與自然和諧共生理念，著力強化水生態文明建設，深入落實最嚴格水資源管理制度，強化“三條紅線”剛性約束，實施國家節水行動，推進水資源消耗總量和強度雙控行動，全面建設節水型社會。

北方地區重點從節水增效、保護生態的角度，抓好輸水、灌水、用水及管理過程節水，建設高效節水工程。加快實施大中小型灌區續建配套與節水改造,逐步實現渠道防滲化、井灌區管道化；完善田間灌溉設施，以大田節水技術為重點，因地制宜進行噴微灌和膜下灌等高效節水工程建設[1]。

2 合理性分析

2.1 總量指標的符合性分析

按照《遼寧省節水型社會建設“十二五”規劃》，2011—2015年間，全省計劃新增1000萬畝灌溉工程，年節水量29 333萬m3，本項目取用水為遼寧省取用水總量控制指標規劃之列。

2015年鳳城市“節水增糧行動”項目實施后，年新增灌溉取用地表水量730.65萬m3，與現狀灌溉用水量6678.76萬m3合計后為7409.41萬m3，使鳳城市地表水取用總量達到9579.65萬m3。比照遼寧省用水總量控制指標的規定，未突破2015年15 000萬m3(地表水12 400萬m3，地下水2300萬m3，非常規水源300萬m3)的用水總量控制指標。為地表水指標的77.26%。鳳城市節水增糧頂目取用地表水量731萬m3,從取水總量看是合理的。

本項目灌區內灌溉取水量1695 m3/hm2低于省水澆地需水量2015年、2020年的2115 m3/hm2、2040 m3/ hm2的定額控制指標，低于遼寧省行業用水定額DB 21/T 1237—2008標準的1950～4800 m3/ hm2。

2.2 灌溉方式合理性分析

本節水增糧項目區位于灌面較為集中連片的灌區，涉及21個鄉鎮30個行政村。灌區內水文、地質、氣候相近，水源和灌溉方式也相同。灌區內基本采取半固定式噴灌系統灌溉。實行水、田、林、路、電綜合配套，努力做到水源有保障，用水無污染，管理能配套。項目實施后可實現管道管網化，大幅度提高了田間灌溉水利用率，切實體現節水增糧的效果。

噴灌是利用水泵和管道系統供水，噴灌優點是灌水均勻，少占耕地，節省人力，對地形的適應性強。噴灌可以控制噴水量、噴灑強度和噴灑均勻度，從而避免了地面徑流和深層滲漏，防止了水、肥、土的流失[2]。

采用噴灌可節約用水，擴大灌溉面積，省水50%左右。由于噴灌能減少對土壤結構的破壞，保持土壤通氣，促使土壤有機質分解，提高土壤養分，并能適宜作物生長的田間小氣候。因此，噴灌與地面灌溉相比在節約用水的同時，可使大田作物增產20%～30%，蔬菜增產50%～100%。

噴灌對土壤、地形、坡度的適應范圍廣。地形復雜的崗坡地，透水性強的沙土地，不宜發展地面灌溉，或發展地面灌溉難度較大的地區，均可以發展噴灌。

噴灌通過有壓水流流經噴嘴從而形成水霧。盡管當水源比灌溉區域高出足夠的高度時可以獲得自流壓力，但噴灌中的壓力一般是通過抽水而產生的。噴灌可以分為固定式和移動式。定期移動系統包括手工移式和輪移式噴水支管、網格式軟管供水的噴灌系統多孔管、果園式噴灌機和噴槍式噴灌機。連續移動類噴灌系統主要有中心支軸式噴灌機和行走式噴灌機。利用經過精心設計的定期移動及固定系統，便能夠根據土壤滲吸速率而確定的噴濺強度均勻地進行噴水，從而防止產生徑流以及由徑流導致的對土壤和作物的損害。連續移動噴灌系統，其噴灑均勻度高于定期移動及固定噴灌系統。并且，噴灌機的行走速度能夠調整，能夠減少或消除徑流的微量噴灑[3]。

噴灌適用于大多數的作物。另外，由于現在已能生產出多種流量的噴灌機。所以噴灌幾乎能夠適用于各種可灌溉的土壤。在間距適當的定期移動噴灌系統中，可以選用任一噴灌強度進行噴水。在滲吸速率低、質地極細的土壤上采用噴灌時，為了能夠以低噴灌強度進行均勻噴水，需要特別謹慎地選擇適宜的噴嘴尺寸、工作壓力和噴頭間距等。

在作物—土壤—氣候條件要求以不少于5～7 d的間隔時間灌一次水的地區，非常適合用定期移動的噴灌系統進行灌溉。保持土壤的水量和淺根作物需要灌溉時，固定或連續移動噴灌系統更為適用。固定噴灌系統還可以設計和運用于防霜凍保護、推遲開花和為作物降溫。目前的噴灌設備，由于使用靈活并能夠對灌水進行有效的控制，因而該方法可用于大部分的地形條件。其應用僅僅受制于土地利用能力和經濟情況[4]。

噴灌法的優點為：(1)可以有效地利用小型連續水流。(2)可以消除徑流和沖蝕。(3)可以對那些由混合質地和混合土層構成的難以灌溉的土壤進行適度灌溉。(4)對那些進行平整后會造成破壞性后果的淺薄層的土壤，可以在不進行土地平整的條件下灌溉。(5)可以很容易地灌溉那些坡度陡、起伏大的地形。(6)可以有效地進行經常性微量噴水。(7)每一田塊每天只需很短的用工時間。(8)便于實現機械化和自動化，從而減少用工。(9)在有充足水量保證的條件下，可以做出間歇性灌水計劃，用以補償降雨分布不均或降雨不足。(10)可以有效地淋洗土壤中的鹽分。(11)設計與運行適當的噴灌系統，可獲得較高的灌水效率。

現階段鳳城市適宜發展的節水灌溉技術主要是低壓管道輸水噴灌灌溉技術。噴灌灌溉滲漏和蒸發損失最小，灌溉水利用率最高。噴灌灌溉蒸發損失小因此不易造成氮肥的汽化損失。農民灌溉非常注意天氣預報信息，灌溉與降水相遇的幾率大大減少。一般土壤1 m土層有效儲水能力可達170 mm左右，田間灌水定額按60 mm計，土壤尚余儲水空間65%，仍可充分蓄納雨水。據測試，在60 mm灌水定額下土壤濕潤深度0.5 m左右，如果按2 m土層計算，土壤有效儲水能力則更大。近年來的試驗研究成果，計劃濕潤層以下至2 m范圍內的土壤水也是可以被作物利用的。試驗表明，各種氮素在不同土層中的分布，堿解氮中的大部分集中于0～30 cm的土層中，硝態氮隨降水和灌水下滲較深，但仍處在80 cm深土層以上[2]。

2.3 灌溉定額及合理性分析

按照《遼寧省行業用水定額》，鳳城市經濟作物灌溉基準定額值為1950～4800 m3/hm2，取糧食作物灌溉定額為2625 m3/hm2。灌水定額為450 mm/hm2。項目區灌溉水利用系數取0.65，由此算得灌溉定額為1695 m3/hm2，符合行業用水節水要求。

節水增糧行動 灌溉用水1695 m3/hm2，可節約水量930 m3/hm2。由此可見，鳳城市擬建6200 hm2節水增糧項目每年可節水731萬m3。各片區采取的節水灌溉方式主要是噴灌。經濟作物花生的灌溉定額分析以理論計算和灌溉試驗資料為依據。在綜合考慮地域特點、耕作方式并結合區域內地形、土壤條件、蒸發因素、灌溉習慣等因素的基礎上，提出主要農作物的噴灌灌溉制度、灌溉定額。

(1)花生灌溉定額。經濟作物用水根據《遼寧省行業用水定額》(農業用水定額)標準，鳳城市屬灌溉第Ⅳ分區，其他經濟作物含花生、煙草、瓜果等基準定額值為2625 m3/hm2。確定本設計花生的生育期為150 d，全生育期內總需水量為1695 m3/hm2。花生灌溉定額見表1。

花生噴灌關鍵時期為結莢期和飽果期，需噴灌三次，噴水定額25～30 mm，噴水周期7～10 d。在苗期和花針期，若氣候干旱，也要及時噴灌，尤其是花針期，要保持表土濕潤，以利扎果針。

表1 花生灌溉定額成果表

(2)其他作物灌溉定額。各地的試驗統計資料表明，經濟作物生育期中的關鍵灌水時期一是播種—出苗期(3～5月)。此時降雨量較少，為保證播前有充足水分狀況，能促成作物全苗和壯苗。因此，在制訂節水高效灌溉制度時，一定要保證苗期前后和播種期的用水，灌水定額為600 m3/hm2左右。二是開花期受旱對產量影響最大。此時如干旱缺水，則植株生長不良，并影響幼苗的分化發青，而成卡脖旱，造成嚴重減產。此時期日需水量最高，是需水臨界期，要求土壤含水率保持在田間持水率的70%～80%，空氣相對濕度為70%～90%。若該時期缺雨，天氣干旱，往往需每5～6 d就要灌一次水，一般需連灌兩三次才能滿足開花和受粉的需要，其灌水定額為600～750 m3/hm2。三是灌漿-成熟期灌水。適宜的水分條件能促進果實灌漿飽滿。此時，土壤水分應保持在田間持水率的75%左右。若遇土壤水分不足應及時灌水，一般灌水定額為450～600 m3/hm2。

其他經濟作物灌溉定額見表2。

表2 其他作物灌溉定額成果表 m3·hm-2

(3)灌溉定額合理性分析。改造片區改造前用水定額2625 m3/hm2，1220 hm2用水量320.25萬m3。改造后用水1695 m3/hm2，用水量206.79萬m3，可節水113.46萬m3，其水量可擴建節水增糧面積669 hm2。這樣只需新增加4310 hm2面積的用水指標。新增取用水量為731萬m3。擴建面積含在新增節水增糧面積里統稱新建。

鳳城市節水增糧面積6200 hm2，采用節水定額1695 m3/hm2，核定新增取用水指標為731萬m3。

3 結 語

節水增糧項目通過現代節水灌溉技術改造傳統灌溉農業，合理利用水資源，實現“適時適量”精細灌溉，提高了灌溉水利用系數，同時達到提高糧食產量的效果。項目片區內運用噴灌系統灌溉，節水措施得當，節水效果明顯。灌區內的作物均為北方典型作物，灌溉定額的分析計算具有一定的代表性，能夠作為類似項目的參考。

[1] 錢波，郭寧. 水利水電工程施工組織設計[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

[2] 齊云飛. 基于種養殖模式下的灌溉制度和取用水量的探討[J]. 黑龍江水利，2017，3(9)：64-67.

[3] 劉文兆，上宮周平.確定農田灌溉定額的三種優化目標的比較[J].水利學報，1999,30(7)：65-69.

[4] 劉俊.缺水地區農業種植結構調整與經濟灌溉定額研究[D].北京：中國水利水電科學研究院.