節水灌溉對引黃灌溉水平衡的影響機制

摘 要：寧夏引黃灌區是我國重要的糧食生產基地。近年來，節水灌溉技術的應用有效改善了該區域水平衡狀態。探究節水灌溉對黃河流域寧夏引黃灌溉水平衡的影響機制，對優化水資源管理具有重要價值與意義。漢延渠灌區作為寧夏引黃灌區的骨干渠道之一，具有典型性和代表性。因此，以漢延渠灌區為研究對象，重點分析了黃河流域寧夏引黃灌區的供水現狀，探究了節水灌溉對黃河流域寧夏引黃灌溉水平衡的影響機制，并總結了當地節水灌溉技術應用情況，旨在提高水資源綜合利用效率，為區域社會經濟發展提供支撐。

關鍵詞：節水灌溉；黃河流域；寧夏引黃灌溉；水平衡；影響機制

中圖分類號：S274" " "文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）23-155-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.23.033

0 引言

近年來，寧夏回族自治區（以下簡稱寧夏）按照“四水四定”原則［1］，加快推動黃河流域生態保護和高質量發展先行區建設，全面落實水資源剛性約束制度，推行農業水價綜合改革和用水權改革；堅持“總量控制、定額管理”原則，加強取水監管，堅決遏制不合理用水需求，加大水資源超載治理力度，全面推動農業種植的節水型、集約化發展。漢延渠灌區通過改造末級渠系、推廣水稻控灌技術、調整種植結構等方式提高水資源利用效率，深入貫徹落實節水相關政策。

1 寧夏引黃灌區及漢延渠現狀

目前，寧夏引黃灌區供水良好。相關數據顯示，2022年該區域經濟作物占全部作物比例已經達到了38.6%。在現代化配套設施建設、精細化管理的支持下，近年來灌溉用水量已經呈現減少趨勢。2020年灌區取水量為3.498 1億m3，2021年取水量為3.357 5億m3，2022年取水量為3.067 6億m3。通過分析寧夏引黃灌區2021—2022年取水量，發現年均節水量為4.3%。該區域2020年的灌溉水利用系數為0.496，2022年的灌溉水利用系數則為0.540，整體節水效益明顯。

漢延渠是寧夏引黃灌區古老干渠之一，全長共88.06 km。該渠最大引水流量約70 m3/s，設置節制閘9座，退水閘6座，渡槽7座，涵洞2座，直開口246座。2019—2024年，年均引水量為3.1億m3，年均水費約916萬元。漢延渠屬于基礎保障性工程，主要負責銅峽市、永寧縣、興慶區、賀蘭縣等4個市縣（包括13個鄉鎮、74個行政村）近2.75萬hm2農田的灌溉及生態補水任務，直接關系到灌區農業生產及生態的健康發展。

2 節水灌溉對引黃灌溉水平衡的影響機制

2.1 引黃灌溉水平衡的影響機制方程

寧夏引黃灌區水資源的主要輸入方式為降水和引黃河水。綜合蒸發等自然因素，結合寧夏引黃灌區主要輸出的變化特征，則可以構建黃河流域寧夏引黃灌溉水平衡模型，進而了解其產生的影響及變化。研究通過分析寧夏漢延渠實際狀況，探究節水灌溉對引黃灌溉水平衡的影響機制。這主要涉及輸入量和輸出量兩個重要指標。寧夏引黃灌區屬于天然水循環系統，整個區域降水量相對較少，將黃河水作為重要水源。寧夏引黃灌區自然-人工二元水平衡方程見式（1）。

[P+D+M=E+F+ΔR] （1）

式（1）中：P表示降水量，D表示飲水量，M表示山前側滲透補給量的具體參數，E表示蒸發量的數據參數，F表示排水量的參數信息，[Δ]R表示蓄變量［2］。

2.2 引黃灌溉水平衡的影響機制

寧夏引黃灌區平均年降水量為289 mm，水面蒸發量1 250 mm，年際間波動相對較大。因此，需要基于實際狀況來分析節水灌溉對黃河流域寧夏引黃灌溉水平衡的影響機制。

2.2.1 減少引水量及農業用水量

漢延渠灌區通過采取一系列節水灌溉措施，有效減少了對黃河的引水量。2006年的引水量為5.6億m3，2023年的引水量則為2.88億m3，直接減少了2.72億m3，引水量下降了48%。近年來，漢延渠通過改造末級渠系、推廣水稻控灌技術、調整種植結構等方式，有效提高了漢延渠灌區農業用水的綜合效率，也在一定程度上減少了農業用水量。通過采用多種節水灌溉措施，漢延灌區有效提高了水資源的合理配置能力，實現了水資源的高效利用。漢延渠灌區通過優化種植結構、推廣高效節水灌溉技術、引進配套數字化管控設備、應用現代化信息技術手段等多種方式，實現了節水、增產雙贏。此外，當地通過農業用水計量及水價優化等方式，進一步提升了水資源配置及綜合利用效能。

2.2.2 改善水文平衡

漢延渠灌區通過控制蒸發量、有效減少地表徑流等多種技術手段，優化了區域水文平衡。節水灌溉技術可以有效減少地表水對地下水的補給，進而在一定程度上降低地下水位。這不僅能有效控制土壤鹽漬化現象，而且在一定程度上增加了土壤中有機質的含量，優化了土壤結構［3-4］。此外，大型灌區續建配套與節水改造工程等項目的實施，顯著優化了基本農田基礎設施，完善了節水灌溉體系，增強了渠道輸水能力，并提升了灌區水量調配與綜合處理能力?。

結合實際制訂完善的抗旱應急水量調度機制，可以有效保障漢延渠灌區供水安全，并有助于調節灌區水平衡。漢延渠灌區在實施節水灌溉的同時，制訂完善的抗旱調度應急預案，實行分級管理，并根據實際情況進行綜合調度。灌溉管理應堅持“豐增枯減，同比例分配”的原則，實施節能動態調控，以滿足實際需求［5-6］。

近年來，隨著節水灌溉基礎設施建設日益完善和多種現代技術的應用，漢延渠灌區整體節水效益顯著提升。其中，寧夏黃河干流年均引水量約為65.16億m3，年均耗水量約為34.80億m3。通過數據對比可以發現，在2021年7月至2022年6月的調度年中，可耗水指標為41.5億m3，引水量為68.437億m3，其中可耗水指標相比2021年增加了1.5億m3，引水指標與2021年基本持平。通過分析2022年的漢延渠灌區調度數據，發現調取總水量為75.690億m3，主要包括了黃河干流地表水總量66.604億m3，當地支流地表水量1.629億m3，地下水量6.378億m3，以及非常規水1.079億m3。根據寧夏回族自治區“四水四定”管控方案要求，分配漢延渠全年控制取水量為3.789億m3，其中直開口取水量為3.33億m3。

此外，2005年寧夏引黃灌區的渠系水利用系數為0.46，而到了2023年，該系數已逐步提升至0.579。其中，漢延渠灌區的渠系水利用系數也從2015年的0.438，逐步提高到了2023年的0.541。?從這些數據可以發現，寧夏引黃灌區的整體節水效益顯著提升。

2.2.3 生態效益與經濟效益

節水灌溉技術可以提高農業用水的綜合效益，具有一定生態價值。采用節水灌溉技術，在控制地下水位下降的同時，在一定程度上增強了湖泊及地下水之間的相互作用。漢延渠灌區通過運用多種節水技術，提高了水土保持能力，減少了水體污染問題，有利于滿足生態用水需求。因此，節水灌溉技術對保護黃河流域生態系統及推動農業可持續發展具有重要的價值與意義［7］。

如表1所示，漢延渠灌區通過優化產業結構等方式，在實現節水的同時，也提高了整體的經濟效益。目前，在灌區范圍內，高耗水量的農作物種植面積逐漸減少，發展了大棚蔬菜等特色產業。這些舉措不僅提高了農民的生產效益，還滿足了節水需求，提高了水資源的利用效率，為區域鄉村全面振興提供了有力支撐。

《寧夏回族自治區國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》顯示，寧夏區域節水灌溉面積已達到26.67萬hm2，其中漢延渠發展高效節水灌溉面積約1萬hm2，占灌區耕地總面積的37%左右，有效提高了農田灌溉水利用系數（系數高達0.541）。

3 漢延渠節水灌溉技術的應用

節水灌溉技術主要包括微灌、噴灌、溝灌及小畦灌等技術［8］。在漢延渠灌區，田間節水灌溉以噴灌為主，其面積約1萬hm2。

3.1 漢延渠灌區主要節水灌溉技術

在漢延渠灌區，主要通過以下技術手段和措施實現節水。一是推進高標準農田建設；二是完善農田基礎設施；三是大力推廣應用渠道防滲技術；四是應用水稻綜合控制灌溉技術；五是重視末級渠道的節水改造；六是全面推廣井渠結合灌溉技術、激光平地技術、壟作溝灌技術、噴灌等技術。同時，還結合開采可利用地下水和建設小型引蓄水工程，以實現高效節水補灌。此外，當地還通過滴灌技術、噴灌技術及小管出流等現代化技術手段，實現了對農業用水的綜合控制［9］。這一系列措施不僅滿足了節水需求，更有利于生態環境持續改善。

根據調查，渠道襯砌防滲技術在漢延渠灌區得到了應用廣泛，并產生了顯著經濟效益和社會效益。U形斷面渠道襯砌技術日益成熟，在漢延渠灌區基本實現了全覆蓋。漢延渠田間灌溉渠道襯砌工程現狀見表2。

3.2 漢延渠自動化、現代化設備改造情況

漢延渠現有水閘、渡槽、涵洞等共計27座，其中8座節制閘和7座退水閘已實現自動化遠程控制，2座節制閘實現自動化現地控制，設備自動化率達83.3%。漢延渠共有干渠直開口246座。在2014—2023年，灌區管理部門先后改造干渠直開口測控一體化閘門共計179座，改造占比達72.76%。同時，建設了視頻監測點136個，實現了基層所段和水閘視頻監測全覆蓋。截至2024年，漢延渠的全渠道控制率達到80%。此外，漢延渠設有干渠遙測點24個，支渠遙測點36個，并建設測流系統5個，包括ADCP測流設備2套、V-DCP測流設備2套、陣列式雷達流量計3套，實現了干渠大斷面半自動或自動測流。漢延渠還安裝視頻監控設備214套，實現了管理處、管理所、管理段全方位無死角的安全監控，并實現了重點建筑物上下游水位及工況等數據實時在線監管和監控。漢延渠還建設了包括安全管理系統、調度管理系統、測流計量系統、水閘遠控系統、直開口測控系統、信息管理系統、巡渠通APP業務系統、視頻安防系統在內的8大綜合業務應用平臺。這為加速推進傳統水利管理向現代水利管理的轉型奠定了堅實的軟硬件基礎［10］。

4 結束語

漢延渠灌區應用的節水灌溉技術主要包括噴灌、滴灌、溝灌、小畦灌等技術。合理應用多種現代化技術手段，能有效減少用水中產生的損失，切實提高水資源綜合利用效率。未來，在節水灌溉對區域水資源平衡的影響、生態環境效應、農業節水技術、生態-農業耦合系統等研究中，應重視構建長期的動態監測及評估管理系統，以達到充分了解長期影響因素的目的。例如，基于“水—土—氣—生”多元化數據庫，利用多種統計學方法進行綜合分析；利用人工智能、大數據等技術整合數據，并進行動態監測，以實現科學評估。

參考文獻：

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［10］王彪，田艷菊.府谷縣2018年農田節水灌溉工程供需水平衡分析［J］.陜西水利，2021（4）：83-85.

（欄目編輯：劉 敏）