陜西交口抽渭灌區種植結構轉變及地下水環境變化分析

黃 愉，吳浩力

(陜西省水利發展調查與引漢濟渭工程協調中心，陜西西安710000)

0 引言

陜西關中地區已建成多項大型灌溉工程，利用渭河灌溉農田，在改善農田生態環境、增加農業產量方面發揮了巨大作用[1]。交口抽渭灌區地處陜西省關中平原東部，東西長48.6 km，南北寬31.9 km，總面積1024.81 km2，設施灌溉面積126萬畝，是陜西省水利廳直屬的五大灌區之一。交口抽渭灌區在不到陜西省1%的耕地上生產出了占全省總量6%的糧食和4%的經濟作物，為保障糧食安全、促進經濟社會發展作出了突出貢獻，已成為陜西重要的糧棉、果蔬生產基地。

灌區建成運行50 a來，極大地改善了農業生產條件，累計抽引水108億m3，灌溉農田1億多畝次，累計增產糧食130億kg，灌區糧食畝產由開灌前的86 kg增加到目前的1100 kg，復種指數由1.3提高到1.75。生態灌區的建設對灌區的貢獻不僅表現在經濟社會的影響，還表現在自然生態系統的影響[2]，灌區的運行也對當地水環境產生極大的影響，使地下水位埋藏深度小于2 m的易澇面積由1976年的52.8萬畝減少到現在的5萬余畝，鹽堿地面積也由開灌初的26萬畝減少到現在的1.5萬畝。

本文通過對交口抽渭灌區種植結構變化進行探討分析，來研究近20 a來灌區水環境變化情況及其成因，探尋現代化灌區發展對當地水環境影響的規律，為現代化灌區實現綠色協調高質量發展提供思路。

1 種植結構變化情況

隨著管理制度和技術的進步，灌區早已實現糧食的保收并增產，現在則趨向于追逐更大的經濟效益。從圖2中可以看出，自上世紀末期以來，交口抽渭灌區冬春灌和夏灌的經濟作物種植面積不斷增加，糧油作物種植面積不斷減少。總種植面積本世紀以來相對穩定，但與上世紀末期相比有所減少。2015年與1996年相比，冬春灌經濟作物種植面積由22102畝增加到204229畝，增加了824.03%，糧油作物種植面積由957993畝減少到595413畝，減少了37.85%；夏灌經濟作物種植面積由87962畝增加到264809畝，增加201.05%，糧油作物種植面積由844762畝減少到513773畝，減少了39.18%。

圖1 交口抽渭灌區種植結構變化圖

圖2 交口抽渭灌區主要作物種植面積變化圖

交口抽渭灌區主要種植的作物有小麥、玉米、棉花、葡萄、蘋果等。從圖3可以看出，1996年～2004年之間，小麥和玉米的種植面積大幅下降，小麥種植面積由811086畝降低到357565畝，降低55.92%，玉米種植面積由589187畝降低到345780畝，降低41.31%，小麥和玉米的種植面積在2004年～2015年趨于穩定；棉花的種植面積在1996年到2007年之間大幅增加，由160783畝增加到344524畝，增加114.28%，自2007年后又大幅降低，降低到8059畝，降低97.66%；果園的種植面積自1996年以來一直呈現平穩上升趨勢，由46796畝增加到295118畝，增加530.65%。

圖3 交口抽渭灌區渠首引水量變化圖

2 引水情況的變化

交口抽渭灌區渠首總引水量1996年～2015年均值為20489.7萬m3，從圖4可以看出，交口抽渭灌區渠首總引水量在1996年是一個峰值，達到30465.4 m3，隨后大幅降低，2009年～2015年相比1997年～2009年有一定的增加；冬灌引水量有先減少后增加的趨勢，但本世紀與上世紀相比整體有所減少，這與冬小麥種植面積的減少有一定關系；春灌引水量的變化不明顯，整體保持平穩；夏灌引水量有所增加，這與甜瓜、西瓜等夏季水果的種植面積增加有關。

圖4 交口抽渭灌區灌溉面積變化圖

聯系圖2和圖4可以發現，交口抽渭灌區總種植面積與上世紀末期相比有所減少，但渠首總引水量的變化規律與總種植面積并不吻合。在2009年后總種植面積持續減少的情況下，渠首總引水量不減反增，原因是由于灌溉總面積的增加。通過圖4可以看出，灌溉總面積與渠首總引水量的變化規律一致，在1996年是一個峰值，達到282.45萬畝，隨后大幅降低，2009年～2015年相比1997年～2009年有一定的增加。井灌面積自2000年開始大幅增加，這說明灌區灌溉總用水量是不斷增加的。

灌溉總面積的增加與總種植面積的減少，說明灌溉白地的面積在增加。從圖5可以看出，灌溉白地面積在2003年后整體增加明顯，1996年～2003年平均灌溉白地面積為103456.13畝，2004年～2015年平均灌溉白地面積為266801.25畝，但近年來呈現逐漸下降趨勢。

圖5 交口抽渭灌區灌溉白地面積變化圖

3 地下水環境的變化

通過圖6可以看出，交口抽渭灌區地下水埋深0～2 m面積占比在2003年和2011年有陡增的情況，這是因為這兩年降雨量很大，分別達到836.8 mm和566.1 mm，當地多年平均降雨量為490.08 mm，但地下水埋深0～2 m面積占比整體呈現緩慢增加趨勢，2015年與1995年相比，增加33.38%；地下水埋深2 m～5 m面積占比呈現先降低再增加趨勢，整體呈現降低趨勢，2015年與1995年相比，降低24.42%；地下水埋深5 m～10 m面積占比在2008年以前相對比較穩定，2008年以后有所降低；地下水埋深>10 m面積占比整體處于緩慢增加趨勢，2015年與1995年相比，增加169.58%。總體來說，近20 a來地下水埋深0～2 m水平面積占比整體呈現緩慢增加趨勢，這與灌區地形復雜有直接關系，灌區地形南低北高，使灌區極易形成南澇北旱兩極分化局面[3]。

圖6 交口抽渭灌區不同地下水埋深水平面積占比變化圖

通過圖7可以看出，交口抽渭灌區地下水礦化度0～1.7 g/L面積占比變化呈現“W”形狀，分別在2007年和2015年出現峰值，在2005年和2012年出現谷值，2012年～2015年降低明顯，2015年與2002年相比，增加58.13%；地下水礦化度1.7 g/L～3 g/L面積占比一直穩步增加，2015年與2002年相比，增加15.07%；地下水礦化度3 g/L～5 g/L面積占比在2012年出現峰值，2012年～2015年大幅降低，2015年與2002年相比，降低80.65%；地下水礦化度>5 g/L面積占比變化呈現“M”形狀，分別在2005年和2011年出現峰值，在2006年出現谷值，2011年～2015年持續降低，2015年與2002年相比，降低78.87%。

圖7 交口抽渭灌區不同地下水礦化度水平面積占比變化圖

整體來看，交口抽渭灌區地下水礦化度大于3 g/L水平面積占比在降低。這與井灌面積的增加和排水量的增加有關。井、渠輪灌，能夠使井灌后耕層中累積的鹽分，通過渠灌帶入土壤深層，消除土壤板結。交口抽渭灌區排水工程始建于1964年，形成了直排、相排、西排、南排、東排和孝排六大排水系統。累計建有排水干溝4條，長87.32 km，支溝55條，長324 km；分、毛溝592條，長660.65 km；排水站5處，抽排水能力35.83 m3/s～38.03 m3/s。干、支溝控制農田排水面積共計117.7萬畝。但20世紀90年代初到2004年的10余年間，由于多年連續干旱少雨，放松了對排水工程的管理，排水工程老化失修，加上人為破壞，致使排水溝網毀壞嚴重，排水效能大量喪失[4]。灌區于2004年和2010年分別進行了排水溝清淤疏浚和疏通改造工作，使排水量逐年增加。

4 結論

(1)種植結構的轉變會在一定程度上引起灌溉用水量的變化，從而影響到灌區引水量，但是渠首總引水量主要受到灌溉面積的影響。灌區灌溉總面積增加，總種植面積卻減少，說明灌溉白地的面積在增加，需要合理增加耕地種植率和減少白地的用水量。

(2)交口抽渭灌區地下水埋深情況與上世紀相比有極大的改善，地下水礦化度整體在好轉，但近十幾年來地下水埋深0～2 m水平面積占比整體呈現緩慢增加趨勢，需要警惕地下水埋深水平的降低，防止土壤鹽堿化的發展。

(3)交口抽渭灌區地下水礦化度大于3 g/L水平面積占比在降低，尤其在2012年以后更加明顯，說明灌區地下水鹽分含量在降低。

5 討論與建議

(1)灌區灌溉白地面積的增加，說明灌區灌水管理水平需要加強。灌區應該加強末級渠系管理，規范農民用水戶協會建設和管理，通過完善各項管理制度，落實管水責任，在進一步增強協會民主管理能力的同時，切實減輕群眾澆地負擔，維護群眾用水積極性，充分發揮協會在灌區與用水戶之間的橋梁和紐帶作用，讓灌溉的每一滴水發揮最大效益。

(2)隨著城鎮化的高速發展和農業種植結構調整，工業、城市、生活、生態用水的不斷增加，灌區的灌溉方式也應該向更加節水、更加精細和更加現代化轉變。一方面應繼續加大力度發展滴灌、噴灌等現代化節水灌溉方式，另一方面，由于新增加水資源的開發潛力越來越小，開發代價越來越大，應將部分灌溉用水轉為其他行業用水。

(3)對灌區排水應該進行技術升級和細化處理。交口抽渭灌區地下水埋深情況與上世紀相比有極大的改善，說明近年來排水量的增加對控制地下水埋深有一定作用，但近十幾年來地下水埋深0～2 m水平面積占比整體緩慢增加，說明灌區存在排水盲點，低洼區域排水效果不好，可以進一步規劃排水設施，采用暗管排水等排水方式。

(4)探索實施“互聯網+灌區灌溉管理”模式。開發利用新科技、新技術，加強信息化、現代化建設，讓灌區管理體現即時性和科學性，確保灌區能夠及時開機、不誤農時，也能夠科學管理，不浪費水，少澆白地。