灌區(qū)農業(yè)灌溉用水管理及效率提高措施探究

李德金

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

農業(yè)發(fā)展是國家和社會發(fā)展的基礎，我國是傳統(tǒng)農業(yè)大國，農業(yè)發(fā)展一直都受到高度重視，尤其是在國家整體經(jīng)濟進步的背景下，國家對于農業(yè)的重視程度逐漸提高。從我國當前農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，現(xiàn)代化、智能化農業(yè)正在快速發(fā)展，促進了農業(yè)生產(chǎn)力的進步，并且在農業(yè)發(fā)展的同時，依然存在水資源利用率不高的問題。例如，部分灌區(qū)用水管理效果差，水資源浪費嚴重，并且水資源不足問題依然是我國農業(yè)發(fā)展面臨的嚴峻問題。因此，結合農業(yè)發(fā)展水資源浪費問題和水資源緊張現(xiàn)狀，建議我國灌區(qū)農業(yè)發(fā)展應該以用水管理提升為主要的工作目標，盡快解決以上問題，促進灌區(qū)農業(yè)發(fā)展。

1 影響我國灌區(qū)農業(yè)灌溉用水管理效率的突出問題

目前，我國農業(yè)灌溉用水現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為水資源分布不均勻和缺乏，而在此現(xiàn)狀下，部分灌區(qū)還存在節(jié)水意識落后的問題，灌區(qū)用水管理效率較低，造成了更為嚴重的水資源緊張問題[1]。因此，對當前我國灌區(qū)農業(yè)灌溉用水管理的突出問題進行探究，分析問題現(xiàn)狀及產(chǎn)生原因，根據(jù)問題實施針對性的管理策略，才能有效提升灌區(qū)用水管理效率。

1.1 節(jié)水灌溉缺乏科學規(guī)劃

1.1.1 存在的主要問題

灌區(qū)農業(yè)灌溉節(jié)水是用水管理的關鍵環(huán)節(jié)，從現(xiàn)狀來看，我國灌區(qū)節(jié)水灌溉的常見問題便是節(jié)水灌溉缺乏科學規(guī)劃。節(jié)水灌溉缺乏規(guī)劃主要體現(xiàn)為節(jié)水灌溉規(guī)劃未按照標準制度、標準要求實施；節(jié)水灌溉規(guī)劃未進行精準的分析和計算；節(jié)水灌溉規(guī)劃時，經(jīng)常“照搬照用”其他地區(qū)的節(jié)水模式，與本地區(qū)農業(yè)發(fā)展不匹配，節(jié)水灌溉成本較高，節(jié)能和節(jié)水效果較差。總而言之，節(jié)水灌溉缺乏規(guī)劃，主要是指部分灌區(qū)雖然實施節(jié)水灌溉，但是方式、模式較為粗放，難以形成有效的作用[2]。

1.1.2 產(chǎn)生的原因及影響

經(jīng)調查分析，導致節(jié)水灌溉缺乏科學規(guī)劃的原因主要為地區(qū)缺乏重視、灌溉用水管理節(jié)能設計規(guī)劃不嚴謹、規(guī)劃設計人員經(jīng)驗不足、知識技能基礎較差、對規(guī)劃制度不夠明確和對新技術掌握不全。節(jié)水灌溉缺乏規(guī)劃的影響十分長遠，主要體現(xiàn)為已經(jīng)建成的灌區(qū)節(jié)水灌溉管理設置效率不足，設備經(jīng)常出現(xiàn)故障，不僅未形成良好的用水管理效率，甚至可能造成水資源浪費問題，并且長時間使用缺乏規(guī)劃的節(jié)水管理模式，也會增加無用成本。

1.2 灌溉方式落后

1.2.1 存在的主要問題

灌溉區(qū)農業(yè)灌溉用水管理存在灌溉方式落后的問題，灌溉方式方法是決定用水量的主要因素，如果灌溉方式方法落后，將會嚴重影響到灌區(qū)用水，造成大量水資源浪費以及水資源消耗等問題，主要表現(xiàn)為部分地區(qū)依然使用傳統(tǒng)的大田灌溉以及大水渠灌溉方式，灌溉過程中嚴重消耗水資源，并且也造成了水資源浪費[3]。例如，大田灌溉經(jīng)常是過量用水，超量的用水經(jīng)常是直接滲透入地下，部分蒸發(fā)，水資源浪費現(xiàn)象嚴重，用水管理方式比較落后，幾乎無用水管理，導致整個用水環(huán)節(jié)無人監(jiān)督、無人管理，并且對于灌區(qū)實施的節(jié)水措施缺乏評價。

1.2.2 產(chǎn)生的原因及影響

灌溉方式落后的產(chǎn)生原因比較多，其中主要包括傳統(tǒng)灌溉理念影響，灌區(qū)內缺乏資金、技術、人才，延誤灌區(qū)節(jié)水管理升級。灌區(qū)節(jié)能用水管理缺乏重視，未開展節(jié)水管理工作，灌溉方式落后，將會直接導致用水管理效率下降、水資源浪費嚴重、用水管理方式不科學等問題，造成的影響也比較嚴重，繼而影響到灌區(qū)生產(chǎn)。

1.3 灌區(qū)水資源浪費嚴重

1.3.1 存在的主要問題

灌區(qū)水資源浪費比較嚴重也是用水管理效率較低表現(xiàn)的突出問題，水資源浪費問題在我國灌區(qū)比較明顯，對于灌區(qū)水資源管理造成的影響極大。該問題突出表現(xiàn)為：灌區(qū)內農業(yè)發(fā)展中灌溉方式落后，造成水資源使用超量，灌溉中不節(jié)制用水，用水管理體系不足，難以形成有效的管理，農戶自身的節(jié)水意識差，對于水資源使用浪費問題毫不在意[4]。

1.3.2 產(chǎn)生的原因及影響

通過探究發(fā)現(xiàn)，造成水資源浪費問題的主要因素包括技術、意識以及管理等。例如，灌區(qū)水資源使用以及管理技術落后，灌區(qū)內農戶以及管理人員的節(jié)水意識差，灌區(qū)內節(jié)水管理協(xié)調效果較差等。水資源是灌區(qū)農業(yè)發(fā)展的關鍵資源，對于整個灌區(qū)實施灌溉有重要的影響。基于我國水資源現(xiàn)狀，加上灌區(qū)用水量較大的問題，水資源緊張現(xiàn)象將會日益嚴重。水資源緊缺，農業(yè)灌溉用水匱乏，最終將會影響到農業(yè)生產(chǎn)。因此，從問題分析中可以明確，水資源浪費造成的影響會導致農業(yè)發(fā)展惡性循環(huán)，影響長遠。

2 灌區(qū)農業(yè)灌溉用水管理效率提高的措施

2.1 科學規(guī)劃灌區(qū)節(jié)水管理模式

為提升灌區(qū)農業(yè)灌溉用水管理效率，首先需要構建科學合理的灌區(qū)用水管理模式，通過灌區(qū)用水管理模式的優(yōu)化升級，實現(xiàn)高效節(jié)水。從上述問題中發(fā)現(xiàn)，部分灌區(qū)節(jié)水管理模式規(guī)劃不夠科學，因此完成科學規(guī)劃需要從問題入手，以下是針對灌區(qū)農業(yè)灌溉節(jié)水管理模式科學規(guī)劃提出的建議。

1）灌區(qū)節(jié)水管理模式科學規(guī)劃需要按照標準制度實施，根據(jù)國家要求的節(jié)水管理標準，根據(jù)灌區(qū)農田建設標準完成科學規(guī)劃，保證灌區(qū)節(jié)水管理模式符合灌區(qū)實際情況。灌區(qū)用水建設可以采用GB/T 30600—2022《高標準農田建設 通則》（以下簡稱《通則》）作為主要標準，該標準提出補齊農田質量建設技術指引短板、貫徹落實綠色發(fā)展理念是現(xiàn)代農田建設的根本措施。同時，該標準也針對灌溉用水管理提出了具體的要求。《通則》中有灌溉設計保證率理論，灌溉設計保證率=設計灌溉用水量全部獲得滿足的年數(shù)/計算總年數(shù)×100%，要求地區(qū)內的節(jié)水灌溉措施符合灌溉設計保證率要求，才可以保證后續(xù)各項灌溉用水管理良好完成[5]。不同灌區(qū)的節(jié)水方法以及灌溉設計保證率統(tǒng)計，如表1所示，在實際的節(jié)水規(guī)劃中，按照表1要求完成規(guī)劃非常有必要。

表1 灌溉設計保證率

2）農田灌溉用水管理的精細化計算。實施灌區(qū)灌溉節(jié)水管理時，還需要實施精細化的計算，要求做到精細化的農田灌溉，確保各項灌溉實施良好。在用水管理計算時，需要綜合多項因素，考慮到最小流量、最大流量、渠道水量損失、渠道寬度比等影響因素，進行科學精準計算，為后續(xù)的灌溉計算打好基礎。

2.2 使用先進的灌溉用水方式

灌溉用水方式落后，造成水資源浪費。因此，灌區(qū)農業(yè)用水管理效率提升，還需要從灌溉用水方式入手，升級灌溉方式，促進區(qū)域內灌溉用水效率提升[6]。

1）采用節(jié)能灌溉方式。傳統(tǒng)大田灌溉方式不僅水資源消耗量較大，同時也造成了嚴重的水資源浪費問題。因此，改進灌溉方式可以有效提升灌溉效率。現(xiàn)代農業(yè)灌溉開始使用微灌及噴灌方式，出水量小，灌溉面積飽和，同時也能夠實現(xiàn)植物本體的全面灌溉，真正意義上實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保[7]。

案例一：某茶油種植基地為了實現(xiàn)灌溉優(yōu)化，提升用水管理效率，實施灌區(qū)微灌改造工程。蓄噴微灌工程將在距離茶油基地2 km處開展，新建取水點引水至蓄水池，由蓄水池向灌區(qū)提供13.79 m3/h和19.7 m3/h灌溉水量。傳統(tǒng)灌區(qū)依靠水渠、水管大田灌溉，水資源浪費嚴重，造成區(qū)域農業(yè)經(jīng)濟成本增加；而在灌溉用水管理升級后，采用微灌模式實現(xiàn)了快速高效灌溉。灌溉用水改造工程由中央財政出錢，完成了技術資金扶持。項目批復總投資3 028.27萬元，實際合同金額為2 118.91萬元。該項目建成后，恢復灌溉面積221畝，改善灌溉面積1 024畝，改善排澇面積2 451畝，提高糧食綜合生產(chǎn)能力23.97萬kg，新增經(jīng)濟作物產(chǎn)值78.06萬元，新增高效節(jié)水灌溉面積2 211畝，受益人口達3 523人[8]。

2）應用智能灌溉系統(tǒng)。智能灌溉系統(tǒng)是現(xiàn)代灌區(qū)用水效率優(yōu)化應用的關鍵系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的灌區(qū)優(yōu)化作用，對于灌區(qū)的建設和發(fā)展有重要的意義，更能夠提升灌區(qū)優(yōu)化建設策略，保證灌區(qū)建設合理完成[9]。采用智能灌溉系統(tǒng)，各項工作智能化完成，節(jié)省人力資源。

案例二：某灌區(qū)在提升用水管理效率的過程中，開始應用LoRa無線農業(yè)灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)以LoRa無線傳輸技術為核心，能夠在3 km范圍之內控制該系統(tǒng)。同時，系統(tǒng)運行功耗較低，實現(xiàn)成本控制。整個灌溉系統(tǒng)應用過程中，能夠實時監(jiān)測農田信息，了解農田土壤環(huán)境情況、農田定制化措施、農田因子情況等，可以實現(xiàn)對農田的綜合管理控制，確保各項管理工作有序執(zhí)行。整個系統(tǒng)應用過程中，主要包括蓄水單元、監(jiān)控單元以及自動氣象站。自動氣象站應用雨量傳感器、溫度傳感器、風速傳感器以及大氣傳感器，將搜集完成的信息回傳到監(jiān)控單元和灌溉單元，灌溉單元根據(jù)信息設計灌溉參數(shù)，并且控制灌溉系統(tǒng)完成灌溉。智能化灌溉具有精準灌溉的優(yōu)勢，可以根據(jù)天氣情況以及農業(yè)需求實施灌溉，繼而做到了節(jié)水管理[10]。

2.3 解決水資源浪費問題

水資源浪費嚴重也會造成用水管理效率下降，直接影響到用水管理效果。以下是針對灌區(qū)水資源浪費問題提出的具體建議。

1）加強灌區(qū)的節(jié)水宣傳。部分農戶的節(jié)水意識較差，在實施灌溉過程中，經(jīng)常出現(xiàn)水資源浪費問題，隨意使用灌區(qū)水，節(jié)水意識不強。所以，針對此問題，可以通過微信、微博、抖音等新媒體平臺開展節(jié)水宣傳，提高灌區(qū)農戶的節(jié)水意識，這對于未來灌區(qū)發(fā)展有非常重要的意義。

2）強化灌區(qū)節(jié)水監(jiān)督管理。采用監(jiān)督管理方式，強制實現(xiàn)節(jié)水，這對控制浪費問題也非常有效。水利部門應加強監(jiān)督排查，對于不節(jié)制的用水行為采取必要的方式處理，以較為強制性的監(jiān)督管理手段提升農戶以及農場的節(jié)水意識，減少水資源浪費[11]。

3 國外灌區(qū)農業(yè)灌溉用水管理新方式探究

我國農業(yè)發(fā)展相較于西方發(fā)達國家而言，灌溉節(jié)水方式相對比較落后，影響到了具體的灌溉節(jié)水效果。因此，為提升灌區(qū)農業(yè)灌溉用水管理效率，也可以借鑒發(fā)達農業(yè)大國的成功經(jīng)驗。例如，以色列是嚴重缺水國家，但是農業(yè)發(fā)展良好，正是因為其獨特的灌溉用水管理措施。為了提高灌溉用水效率，采取的措施主要為水量計量、水價政策、灌溉過程的計算機管理和遙控、水肥同步施用等，這些措施使水資源的有效利用率大大提高，在單位面積的平均灌溉水量不增加的情況下，農業(yè)產(chǎn)出增長了12倍。

4 小結

灌區(qū)農業(yè)灌溉用水管理效率的提高可以從灌溉方式、精細科學規(guī)劃以及水資源浪費管理等入手，也可以借鑒農業(yè)發(fā)達國家的經(jīng)驗，建立水肥同步模式以及新型水價政策，促進灌溉用水管理升級，助推農業(yè)農村現(xiàn)代化。