淺析灌溉用水需求與節水灌溉發展思路

張生海

（甘肅省榆中縣三角城電灌工程水利管理處，甘肅 榆中 730100）

根據調查可知，我國人均水資源占有量為2 250 m3，僅為世界人均水資源占有量1/4，被聯合國列為13個貧水國之一。我國水資源總量少，水土資源組合也不均衡，水資源南北分布也不均勻。水資源是農業發展的基礎，在水資源短缺不足的情況下，農業發展也會受到嚴重制約[1]。鑒于此，必須做好灌溉用水量需求預測與分配，并結合相應的節水灌溉措施將水資源利用率有效提升。本文結合實際，對灌溉用水需求以及節水灌溉相關問題進行具體分析。

1 灌溉用水需求影響因素

灌溉用水需求受諸多因素影響，例如水利工程運行狀態、節水灌溉技術以及國家政策、自然氣候等因素都會引起灌溉用水需求發生變化。

1.1 灌溉工程

灌溉用水需求受到灌溉工程影響。灌溉工程若是運行狀態良好，用水量穩定，灌溉效率比較高；反之，若是灌溉工程運行狀態不佳，甚至缺乏水源工程，地下開采工程和攔蓄工程等并未得到良好建設和維護管理，灌溉用水量會受到影響，用水量不穩定，灌溉效率下降。此外，如果灌溉工程中水渠和水管發生滲漏現象，其在使用時會導致田間灌溉水量大幅度減少，造成水資源嚴重浪費[2]。

1.2 灌溉方式

灌溉方式也會影響水資源利用率，進而影響到灌溉定額。一般來說，當灌溉技術比較先進時，水資源會得到更有效的利用，水資源利用率會大大提升。但目前一些灌區還采用畦灌、溝灌、格田灌溉和大水漫灌等傳統灌溉方式，導致水資源的利用率不高，使灌溉定額受到影響。

1.3 灌溉制度

灌溉制度就是基于作物需水量以及蓄水規律，利用有效降水對水量進行分階段平衡計算，同時在大田中試驗確認作物播種前和成長期灌水次數、時間、定額和灌溉定額等內容。該制度的確立對灌溉用水需求有著直接影響。在開展灌溉工作時，如果能結合具體的作物品種、當地氣候特征、自然條件等合理制定每階段的灌溉計劃，就能將有效的水資源進行最大化的利用[3]。

1.4 其他因素

除以上幾種影響因素外，一些田間生物、農藝等也會對灌溉用水需求產生影響。如當前普遍采用的地膜覆蓋技術就很好地降低了水蒸發速度，使作物根部保持濕潤，有效降低了作物總的需水量。另外，在田間使用的保水劑、抑蒸抗旱劑、復合包衣劑等也會對作物總的需水量起到調節調劑作用，進一步讓灌溉用水需求得到改變。

2 灌溉用水需求預測

2.1 合理制定用水目標

要想制定出最為合理的灌溉用水量，就必須結合灌區實際情況，明確灌溉用水目標。在制定灌溉用水目標時，首先對當地氣候條件、自然降水情況以及農作物種類、作物種植結構等進行調查分析，并對當地經濟發展情況展開研究，在做好這些的基礎上制定科學合理的用水目標，為水資源的優化配置與合理利用打好基礎。具體如在當地水資源匱乏、自然降水稀少的情況下，應首先考慮用非充分灌溉等節水措施來實現高效節水灌溉[4]。

2.2 分析蓄水增長的局限性

農業灌溉用水需求預測工作需根據國家宏觀調控目標、政策要求等進行開展，并且在預測農業灌溉用水需求時還需要對科學技術帶來的影響進行考慮，以此保證最終預測結果的準確性與科學性。在預測及確定農業灌溉用水需求時，應正確認識農作物產量與水資源關系，二者并不是簡單的正相關或負相關的直線關系，也不是用水越多糧食產量越多的關系，期間還受多種因素影響。如有相關研究表明，隨著農作物種植結構調整以及先進灌溉技術使用，農業用水可能會出現負增長現象。在確定灌溉用水需求時要充分考慮這些情況。

2.3 調查作物種植結構與環境承受能力

農作物種植結構的調整會引起綜合灌溉定額的變化。在預測灌溉用水需求時，要對當地作物種植結構做詳細考察。另外，在預測灌區灌溉用水需求時，還需要仔細考慮對當地生態條件、水資源約束條件等影響因素，以保障生態環境安全，并科學確定灌溉定額[5]。

3 灌溉用水需求計算

灌溉用水定額是衡量灌溉用水性能的準則，是農業用水管理微觀指標。當前不同灌溉方式水資源利用率不同，全國土渠輸水灌溉方式居多，無法全部改造成管道輸水、噴灌、微灌等節水灌溉模式，但是可以在水資源緊缺區域因地制宜的發展節水灌溉工程，因此在制定灌溉用水定額是可以根據當前灌溉方式制定用水定額。

3.1 計算灌溉用水量

根據用水流量設計抽水站、引水閘等設備，采用直接法計算灌溉用水量，這種方法一般應用在小型灌區，可以直接使用各種農作物灌溉制度進行計算，時段為旬，假設種植K 種作物，在某一時段所需灌溉用水量計算為灌溉水利用系數為全年用水量為采用間接法計算灌溉用水量時，根據綜合灌水定額進行計算，也就是某一時段內作物的灌水定額面積加權平均數，公式為基于此得到某一時段灌溉用水量為這種方法在大中型灌區比較適合應用。

3.2 計算灌溉用水流量

采用直接法計算灌溉用水流量受到時段天數、灌水時數因素影響，計算公式為采用間接法計算用水流量需要根據灌水模型實現，先要引入模數，灌區范圍內的灌水凈流量計算為：qij=也就是說，時間越短灌溉對作物越有利，但是流量比較大，所需工程也就比較大。為避免影響農作物生長，盡可能避免梗概需水臨界期灌溉時間，并向前調整灌水時間，確保最小模數需要不低于最大灌水模數40%。

3.3 計算土壤水分運動

節水灌溉工程主要是為了調整管控土壤水分，因此，需要了解土壤水分性質，其中，土壤容量為r=Ws/VA（t/m3，g/cm3），干土重下土壤含水率為=Ww/Ws*100%，土體下土壤含水率為=Vw/V*100%。

4 農業節水灌溉措施

4.1 工程性措施

要提高水資源利用率，必須在農業灌區修建并使用節水灌溉工程，利用節水灌溉工程有效改善水資源浪費情況。具體來說，相關部門可在灌區修建灌溉渠道，并運用渠道防滲技術有效解決水資源滲漏、浪費等問題，讓水資源得到充分合理利用。

除應用渠道防滲技術外，也可在灌區引進低壓管道輸水灌溉技術，也就是用塑料管或混凝土管等管道輸水代替土渠，直接輸水到田間對農田實施灌溉，通過這種方式減少輸水過程中的滲漏、蒸發損失，有效提高水源利用率，同時也加快輸水速度、灌溉速度，縮短輪灌周期。

4.2 技術性措施

為提高灌溉水源利用率，需要在灌區使用節水灌溉技術，通過水泵和管道系統實現給水灌溉，可以降低灌溉水量，提高水資源利用率。

4.2.1 噴灌 噴灌技術主要使用給水泵，利用其壓力將水噴灑在空中進行灌溉，這種高壓噴射灌溉比較均勻，可以滿足作物的水分需求。該技術在現代農業灌溉中應用廣泛，機械化水平高，可以起到節約水資源、保持水土以及田地增產等作用。

4.2.2 微灌 農業灌區應用微灌技術主要使用專門水源或是自然水系經過加壓設備，由低壓管道末端孔口或是灌水器將水流轉換成細小水滴之后直接輸入到作物根系周圍，可以讓植物根系高效迅速獲得水分，不僅可以滿足作物水分需求，也能夠實現節水灌溉目的。農業生產中微灌系統主要包括灌水器、輸配水管道、首部控制樞紐工程以及水源工程等結構，其應用可以獲得良好的節水預期效果，相對于噴灌而言更具節水性能。

4.2.3 滴灌 該技術主要是在地膜下設置滴灌帶，之后將水直接經過滴灌帶運輸至作物根系部位，同時在地膜覆蓋的影響下可以進一步降低水分蒸發量和蒸發速度，進而提高水資源利用率。

4.2.4 涌灌 涌灌也就是波涌灌溉或是間歇灌溉，將灌溉水根據一定周期斷斷續續輸入到灌水溝中，首次供水輸入一定距離之后暫時停止供水，之后經過一段時間觀察后繼續供水，反復間歇供水可以節省水資源，并根據作物所需科學調配灌水，提高水資源利用率。

4.3 管理性措施

4.3.1 提高節水意識 通過建設節約型社會確保水資源持續利用，改善生態環境，提高持續發展能力。通過編制水資源綜合規劃、確定初始用水權，并采取有效方式確定水資源控制宏觀和微觀目標，明確用水定額，采用各種措施落實用水指標，建設與水資源配置相符的水利工程，并鼓勵農戶共同參與水資源管理活動中，實現節約用水。而采用經濟手段構建用水權交易市場，發揮價格作用，促進水資源優化配置，實現權社會性質的節約用水，不斷提高水資源利用率。與此同時，還需要提高農戶節水意識，可以通過財政投資加大建設節水灌溉工程，對使用節水灌溉技術的農戶予以補貼，并制定階梯水價核算制度，確定灌水定額，利用價格措施推廣高效節水灌溉設備。加大宣傳力度，通過宣傳教育和激勵措施引導農戶積極使用推廣節水灌溉工程，并提供專業人員面對面解答、指導使用問題，提高節水灌溉工程利用率。

4.3.2 創新管理模式 構建以政府為主導、多方參與的農田節水灌溉工程管理模式，遵循“誰投資、誰管理、誰受益”原則劃分管理權責和利益，將管理責任和任務明確落實到具體單位或個人身上，從根本上解決管理權責不明、工程無人管理等顯著問題。各單位需要詳細制定項目施工方案，安排工程時序進度，促進項目建設穩步前進，按照項目實施情況對節水灌溉工程建設和管理提出更高要求。工程日常運行時，通過設置節水灌溉協會管理日常事務，并讓農戶享有自主權，由協會確定供水運行成本，根據成本計收水費，達到收支平衡，為項目持續發展提供保障。同時，政府需要提供幫助，劃撥專項經費，在水利部門引導下整合各部門資金進行統一規劃，并爭取上級部門資金扶持，成立節水灌溉管理協會，擴大經費來源渠道，提高農戶參與性，管理好節水灌溉設備，提高項目收益。

5 結語

農業發展需要充足水源作為保障，但是我國水資源分配不均，人均用水量較少，農業灌溉水源不充足，在此基礎上，需要根據國家相關政策和建議結合區域情況科學分析農業灌溉用水需求，并加大力度建設、推廣節水灌溉技術，有效利用水資源，促進農業發展。