張景奎，劉長順，徐 良，鄭 繼

(安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院，安徽蚌埠 233000)

淮北平原地處安徽省北部，屬于黃淮海平原的一部分，總面積約3.74萬km2，其中平原區(qū)面積占95%以上，區(qū)域內(nèi)耕地面積為210萬hm2，其中旱地面積約190萬hm2，為典型的旱作平原區(qū)。該地區(qū)地處南北氣候過渡地帶，屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，水土光熱資源較為豐富，是重要的糧、棉、畜等農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地?；幢逼皆母芈屎腿丝诿芏染鶠槿∽罡撸Y源量卻最少，且時空分布不平衡，人均和每公頃水資源占有量不足全省平均水平的50%，屬水資源較緊缺地區(qū)。受氣候、地理條件以及灌排技術(shù)等因素的制約，該地區(qū)灌溉水資源利用率低，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象較為普遍，旱澇漬等自然災(zāi)害時常發(fā)生[1-2]。

淮北平原地區(qū)特殊的自然氣候、土壤和地理條件決定了該區(qū)農(nóng)田灌溉具有不同于其他地區(qū)的固有特征。該地區(qū)廣大的河間地區(qū)地勢低洼，土壤質(zhì)地差，易旱易澇，發(fā)展灌溉必須以排水為前提和基礎(chǔ)，而井灌可以起到灌排結(jié)合、以灌促排的作用，因而形成了該地區(qū)農(nóng)田灌溉以井灌為主體、井河灌相結(jié)合的格局。由于該地區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、水資源匱乏、灌溉技術(shù)及管理水平相對落后，近年來盡管投資興建的一大批水利工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起了巨大作用，但目前該地區(qū)灌溉工程不配套、灌溉用水效率低、水價形成機(jī)制不合理等問題仍十分突出，嚴(yán)重影響和制約了該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展[3-4]。

鑒于此，根據(jù)淮北平原地區(qū)的地理氣候條件、水資源分布、灌溉工程建設(shè)現(xiàn)狀及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展實際，結(jié)合不同灌溉工程系統(tǒng)的運(yùn)行實踐，深入研究該地區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉的自然條件和客觀環(huán)境，因地制宜地制定該地區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式，并在總結(jié)該地區(qū)節(jié)水灌溉建設(shè)與管理實踐的基礎(chǔ)上，建立與該地區(qū)經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)的農(nóng)業(yè)供水及灌溉管理體制和水價形成機(jī)制，以獲得最大的灌溉經(jīng)濟(jì)效益，成為目前淮北平原地區(qū)迫切需要解決的實際問題，同時也是目前該地區(qū)發(fā)展高效用水農(nóng)業(yè)，建立并健全各種規(guī)章制度，實現(xiàn)節(jié)水灌溉及管理的正規(guī)化、規(guī)范化和科學(xué)化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展所要面臨的重要課題。

1 淮北平原節(jié)水灌溉現(xiàn)狀及存在問題

淮北平原灌區(qū)大多建于20世紀(jì)70年代，普遍存在配套率低、渠道滲漏及建筑物老化、破損等現(xiàn)象。近年來，盡管改造和新建了一大批節(jié)水灌溉工程，并在緩解該地區(qū)水資源供需矛盾中起到重要作用，但仍不適應(yīng)當(dāng)前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，與高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)的要求還存在一定差距，大多數(shù)節(jié)水工程仍處于低標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)，管理水平落后于工程建設(shè)。農(nóng)業(yè)高效用水不是靠單一的節(jié)水灌溉工程措施能解決的，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉需要健全的工程體系、先進(jìn)的灌溉技術(shù)、完善的管理設(shè)施和管理方法以及農(nóng)藝技術(shù)等工程措施和非工程措施的密切配合[5]。目前，淮北平原節(jié)水灌溉主要存在以下問題：①缺乏對節(jié)水灌溉發(fā)展的總體規(guī)劃設(shè)計和相應(yīng)的政策法規(guī)，節(jié)水灌溉工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，工程建設(shè)粗放，缺乏統(tǒng)一的驗收標(biāo)準(zhǔn)和程序，且水費(fèi)調(diào)節(jié)機(jī)制尚未形成，農(nóng)民節(jié)水意識不強(qiáng)，農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)嚴(yán)重，尚處于不規(guī)范發(fā)展階段。②水資源不足且分布不均，灌溉技術(shù)落后，灌溉水利用率低，尤其是在河灌區(qū)往往采用大水漫灌，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，供需矛盾日益突出，同時也制約了該地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。③地下水開采呈逐漸上升趨勢，地下水位的下降導(dǎo)致了一系列環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題，造成井灌區(qū)單井出水量減少，井越打越深，灌溉費(fèi)用不斷增加，效益下降。④缺乏相應(yīng)的運(yùn)行管理機(jī)制與組織，受家庭承包制的限制，很多地區(qū)還是分散的單戶經(jīng)營，土地零散，影響田間工程建設(shè)，也難以組織正常灌溉，更難做到適時、適量灌水。⑤灌區(qū)渠系配套不健全，管理不到位，缺乏必要的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)費(fèi)，灌溉設(shè)施老化失修，難以充分發(fā)揮效益，節(jié)水灌溉標(biāo)準(zhǔn)較低，綜合節(jié)水技術(shù)應(yīng)用較少。⑥“重建設(shè)，輕管理”，責(zé)、權(quán)、利不明確，缺乏對技術(shù)人員的培訓(xùn)，科研投入不足，無法保證工程的正常運(yùn)行和維護(hù)，影響灌溉工程發(fā)揮效益及高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。

2 節(jié)水灌溉工程適宜性分析

節(jié)水灌溉模式是指為了提高農(nóng)業(yè)水資源利用的有效性，獲取最佳的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益而采取的一系列綜合節(jié)水措施，包括工程節(jié)水措施、農(nóng)業(yè)節(jié)水措施、管理節(jié)水措施以及政策措施等。根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平、水資源狀況和種植條件，因地制宜地確定符合該地區(qū)發(fā)展實際的最佳節(jié)水模式，以提高當(dāng)?shù)赜邢匏Y源的整體利用率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的可持續(xù)發(fā)展。工程節(jié)水措施主要有渠道防滲技術(shù)、管道輸水技術(shù)、噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)等[6-9]。

2.1渠道防滲技術(shù)渠道防滲技術(shù)是通過降低輸水渠道的滲透性或建立不透水層以減少渠道輸水損失的各種技術(shù)措施。目前，該技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的節(jié)水灌溉工程技術(shù)措施。防滲襯砌材料可因地制宜，其中剛性混凝土襯砌防滲是安徽省渠道防滲的主要形式。在節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用中，渠道防滲技術(shù)主要應(yīng)用于地形起伏變化小的水旱輪作區(qū)，采用防滲渠與溝灌相結(jié)合的方式，能夠較好地滿足不同作物的灌溉需求。對于地形起伏大、格田不平整的地區(qū)，防滲渠道輸水需采用短溝、短畦才能實現(xiàn)灌溉均勻、節(jié)水的目標(biāo)，這勢必會增加田間灌溉系統(tǒng)工程量，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不理想?；炷练罎B渠道的橫斷面以U型和梯形較為普遍。梯形渠大多為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，可做成較大斷面，過水流量大，但其開口大占地較多；U型渠多為預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點為水力特性好、渠道上口小占地少，但難以做成較大斷面，過水流量受到限制。因此，渠系斷面選取要根據(jù)各級渠道的設(shè)計流量選定。一般干、支渠的設(shè)計流量較大，其斷面以梯形為主，斗、農(nóng)渠則以U型斷面為主。目前渠道防滲技術(shù)是安徽淮北地區(qū)主要的節(jié)水灌溉工程措施，也是今后該地區(qū)尤其是河灌區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展的主流。

2.2低壓管道輸水技術(shù)低壓管道輸水技術(shù)是以管道輸水進(jìn)行地面灌溉的一種節(jié)水工程措施，輸水灌溉時以較低的壓力(一般不超過0.2 MPa)，通過管道系統(tǒng)把水輸送到田間溝、畦。采用低壓管道輸水可以有效減少輸水過程中水量滲漏和蒸發(fā)損失，節(jié)水效果十分顯著，輸水有效利用率為90%～97%。其主要特點是輸水效率高、節(jié)能、省地、運(yùn)行管理方便、建設(shè)周期短、使用壽命長。此外，管道輸水灌溉適宜性較強(qiáng)，不僅能滿足灌區(qū)微地形和局部高地的灌溉，而且能適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)家庭承包責(zé)任制的要求，每個放水口可灌溉一戶或幾戶，農(nóng)戶之間相互干擾小、矛盾少，且管灌便于安裝量水設(shè)施，可實現(xiàn)定量節(jié)水和信息化管理。從低壓管道灌溉技術(shù)近些年發(fā)展的情況來看，該項技術(shù)在井灌區(qū)己較為成熟。隨著管材性能的不斷提高和大口徑低壓管道輸水技術(shù)的不斷發(fā)展，這也將是渠灌區(qū)今后進(jìn)行技術(shù)改造的一個方向性的節(jié)水工程措施。

2.3噴灌技術(shù)噴灌是將灌溉水通過壓力設(shè)備，由噴頭噴灑到農(nóng)作物表面為其生長提供水分的工程技術(shù)。噴灌具有顯著的節(jié)水增產(chǎn)效果，對地形、土壤和作物適應(yīng)性很強(qiáng)，可在不同地形條件下實施。噴灌時可根據(jù)作物需水情況，適時、適量灌水，一般不產(chǎn)生深層滲漏和地表徑流，水的利用率高。由于采用噴灑方式灌水，灌后土壤不易板結(jié)，保持了良好的通氣性，尤其在砂性土壤條件下，節(jié)水增產(chǎn)效果顯著。噴灌的主要缺點是受風(fēng)的影響大、蒸發(fā)損失大、能耗大、技術(shù)比較復(fù)雜、一次性投入大、運(yùn)行管理費(fèi)用高。按其主要組成部分移動與否，噴灌系統(tǒng)可分為移動式、固定式和半固定式3類。噴灌工程的應(yīng)用一般選擇在經(jīng)濟(jì)條件較好、勞力資源緊張、當(dāng)?shù)厝罕姽?jié)水灌溉意識強(qiáng)且具有多年種植優(yōu)質(zhì)高效旱作物經(jīng)驗基礎(chǔ)的地區(qū)。

2.4微灌技術(shù)微灌技術(shù)是根據(jù)作物生長所需的水和養(yǎng)分，利用專門設(shè)備或自然水頭加壓，再通過管道系統(tǒng)末級毛管上的孔口或灌水器，將有壓水流變成細(xì)小的水流或水滴，均勻、適量地直接施于作物根部的灌水方法。根據(jù)所用的設(shè)備及出流形式的不同，微灌主要有滴灌、微噴灌、小管出流灌和滲灌4種，其中滴灌所占比例較大。微灌是當(dāng)今世界灌水質(zhì)量最好的現(xiàn)代灌溉技術(shù)，大多用于果樹、花卉和其他經(jīng)濟(jì)作物的灌溉。微灌的優(yōu)點是節(jié)水增產(chǎn)、節(jié)能、對土壤和地形的適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)省勞動力和耕地等，但也存在易于堵塞、可能限制作物根系發(fā)展、造價高、技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)行管理要求高等缺點。微灌一般適用于經(jīng)濟(jì)條件好且資源特別緊缺的地區(qū)。

3 淮北平原節(jié)水灌溉發(fā)展模式

3.1節(jié)水灌溉技術(shù)選型原則一個地區(qū)的節(jié)水灌溉技術(shù)選型，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)靥囟ǖ牡淖匀粭l件、水利工程基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、區(qū)域特征和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等方面，最終選擇經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)效果優(yōu)良、綜合效益好和最適宜該地區(qū)發(fā)展實際的節(jié)水灌溉模式。評價一種節(jié)水灌溉形式的優(yōu)劣，也應(yīng)從技術(shù)成熟程度、節(jié)水效果、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益以及是否促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、易于被群眾接受等方面進(jìn)行綜合考慮。因而，在節(jié)水灌溉技術(shù)模式選型時，應(yīng)因地制宜，綜合考慮多種因素，將工程措施與非工程措施結(jié)合起來、灌溉與排水矛盾統(tǒng)一起來、近期發(fā)展與遠(yuǎn)景規(guī)劃結(jié)合起來[10-11]。技術(shù)選型應(yīng)遵循以下原則：①因地制宜原則。節(jié)水灌溉技術(shù)選型應(yīng)根據(jù)區(qū)域的自然條件和客觀環(huán)境，因地制宜地選定該地區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式。在水資源條件方面，主要分析缺水程度，在水資源不足而經(jīng)濟(jì)條件好的地域，可通過農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，選擇節(jié)水效率高的先進(jìn)灌溉技術(shù)；在土地資源條件方面，主要考慮地貌、土壤因素，平原地區(qū)可重點發(fā)展管道灌溉及渠道防滲；在氣候條件方面，主要考慮風(fēng)速、蒸發(fā)量等因素的影響；此外，為便于管理，技術(shù)選型還必須考慮要與該地區(qū)當(dāng)前的生產(chǎn)體制相適應(yīng)等。②綜合治理原則。選用的節(jié)水灌溉技術(shù)模式應(yīng)是在農(nóng)田綜合治理條件下的技術(shù)模式，有利于農(nóng)田排水和其他農(nóng)業(yè)措施效益的充分發(fā)揮。對于淮北平原這樣降水量偏少、區(qū)內(nèi)調(diào)蓄水體有限的易旱地區(qū)，發(fā)展節(jié)水灌溉要大力發(fā)展雨水集蓄、土壤函養(yǎng)技術(shù)，工程節(jié)水措施與非工程節(jié)水措施相結(jié)合，以達(dá)到綜合節(jié)水灌溉的目的。③科學(xué)規(guī)劃原則。節(jié)水灌溉工程建設(shè)的成敗，取決于規(guī)劃設(shè)計是否科學(xué)合理、符合當(dāng)?shù)貙嶋H及區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。節(jié)水灌溉技術(shù)選型應(yīng)立足當(dāng)前、著眼未來，既要根據(jù)現(xiàn)實情況量力而行、講求實效，又要考慮水利措施、農(nóng)業(yè)措施、管理措施的綜合應(yīng)用以及產(chǎn)業(yè)和種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整與發(fā)展等，并結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)，形成經(jīng)濟(jì)實用、可持續(xù)的節(jié)水灌溉技術(shù)體系。

3.2節(jié)水灌溉發(fā)展模式分析淮北平原是安徽省節(jié)水灌溉發(fā)展的重點區(qū)域，區(qū)內(nèi)耕地占全省耕地面積的50%，土壤以砂姜黑土和潮土分布最廣。全區(qū)農(nóng)田灌溉有井灌、河灌、井河結(jié)合灌3種類型。井灌區(qū)分布在廣大的河間平原和北部地區(qū)；河灌區(qū)主要分布在南部沿淮崗地黏性土區(qū)域，其次在淮河各支流、茨淮新河、新汁河沿岸；井河結(jié)合灌區(qū)主要分布在中南部小型河道和排水大溝兩側(cè)。淮北平原有其獨特的自然地理特征，但存在區(qū)域性差異，發(fā)展節(jié)水灌溉綜合治理模式在不同區(qū)域也應(yīng)有所差別。根據(jù)淮北平原自然地理特征、水資源條件及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，可將該地區(qū)劃分為淮北平原北部分區(qū)、淮北平原南部分區(qū)、淮北平原中部分區(qū)[12]。

3.2.1淮北平原北部分區(qū)。該分區(qū)是指界首、亳州以北、蕭縣以北及碭山一帶。這一分區(qū)主要為井灌區(qū)，地下水位一般3～4 m，土壤主要為黃潮土，質(zhì)地良好，多年平均降水量為750～850 mm，水土光熱資源適宜種植糧、棉、油、果樹等。該區(qū)地勢平坦，沒有大的蓄水載體，現(xiàn)有河道容量有限，在干旱年份利用地面水灌溉的保證率較小，可利用廣泛分布的天然大溝攔蓄地表徑流，提高降雨利用率，同時進(jìn)一步完善調(diào)控技術(shù)和管理體系，以保證大溝蓄水的健康發(fā)展。

該分區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式：井灌區(qū)應(yīng)以低壓輸水管道為主，田間劃小畦塊實行小畦灌溉或采用退管澆技術(shù)；渠灌區(qū)采用渠道襯砌防滲，可適度發(fā)展噴灌；蔬菜、果樹、花卉等經(jīng)濟(jì)作物可優(yōu)先發(fā)展噴微灌，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差的地區(qū)也可采用低壓管道輸水灌溉；經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，大田作物可適度發(fā)展噴灌，并與農(nóng)藝及管理節(jié)水措施相結(jié)合；堅持蓄水補(bǔ)源，在維持地下水采補(bǔ)平衡的基礎(chǔ)上，開展地下水和地表水在時間和空間上的聯(lián)合調(diào)度，發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)。

3.2.2淮北平原南部分區(qū)。該分區(qū)位于淮北平原的南部，主要分布于沿淮漫灘和崗地(低平階地)，包括阜南縣、潁上縣、鳳臺縣、懷遠(yuǎn)縣、五河縣北部以及固鎮(zhèn)縣至泗縣南部，其次分布于淮河各大支流以及茨淮新河、新汴河等沿岸。該區(qū)多年平均降雨量在900 mm左右，由于地勢低洼，地表與地下水源均較豐富，便于發(fā)展灌溉。該區(qū)灌溉水源主要為河灌，土壤以潮土和砂姜黑土為主，適宜種植小麥、水稻、玉米、大豆等多種農(nóng)作物。該分區(qū)節(jié)水灌溉綜合治理模式應(yīng)以排為主、蓄引提相結(jié)合、洪澇旱綜合治理。

該分區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式如下：以渠道防滲為主，可利用水力斷面較優(yōu)的裝配式U型渠輸水，配套田間溝灌技術(shù)；在河灌區(qū)，大管徑低壓輸水管道水流速度快，輸水能力強(qiáng)，防淤積效果好，節(jié)水效果明顯，經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)可選用大管徑低壓管道輸水；區(qū)內(nèi)大中級排水溝應(yīng)有效進(jìn)行蓄、引、排和降低地下水位，充分發(fā)揮排水系統(tǒng)的綜合節(jié)水作用。

3.2.3淮北平原中部分區(qū)。該分區(qū)介于劃定的南部和北部之間的廣大地區(qū)，范圍是除沿淮崗地、沿河水稻小麥輪作區(qū)、北部分區(qū)以外的廣大河間低洼平原區(qū)，包括臨泉縣、阜陽市城郊區(qū)、渦陽縣渦河以南、利辛縣、蒙城縣、濉溪縣、宿州市城郊區(qū)、靈璧縣、固鎮(zhèn)縣、泗縣區(qū)域。該分區(qū)為易澇易旱區(qū)域，灌溉水源主要為井灌和河灌。該分區(qū)多年平均降水量為800～900 mm，淺層地下水較豐富，土壤主要為砂姜黑土和黏性土壤，灌排條件差，采用大定額灌水，往往由于灌后遇雨加重澇漬災(zāi)害，灌溉效益差。該分區(qū)節(jié)水灌溉綜合治理模式應(yīng)遵循排水工程為基礎(chǔ)，灌排兼顧，適度排水，發(fā)展節(jié)水灌溉的原則。

該分區(qū)節(jié)水灌溉的發(fā)展模式如下：河灌區(qū)應(yīng)以發(fā)展渠道防滲為主，井灌區(qū)以發(fā)展低壓管道為主，可適度發(fā)展噴灌，且以投資較少的移動式噴灌為主；渠道防滲輸水應(yīng)采用改進(jìn)溝畦灌技術(shù)，低壓管道輸水應(yīng)采用末級固定管道接移動軟管的退管澆技術(shù)；農(nóng)田排水系統(tǒng)以淺密溝為主，適度排水并及時補(bǔ)源地下水，實現(xiàn)地表和地下水資源的優(yōu)化調(diào)度與高效利用。

4 結(jié)語

淮北平原地區(qū)水資源不足且時空分布不均，作為重要的糧油主產(chǎn)區(qū)，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)顯得尤為重要。筆者從淮北平原地區(qū)的自然氣候、地理條件及水資源特點出發(fā)，闡述了該地區(qū)灌溉特征及灌溉發(fā)展的基礎(chǔ)條件和存在的問題，分析了主要節(jié)水灌溉技術(shù)適宜性，并根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，因地制宜地提出了適合該地區(qū)發(fā)展實際的節(jié)水灌溉發(fā)展模式。發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)，可解決淮北平原地區(qū)的農(nóng)業(yè)缺水問題，增強(qiáng)水利工程抗御旱災(zāi)的能力，有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向集約化、機(jī)械化、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展。隨著農(nóng)村改革的不斷深入，土地流轉(zhuǎn)政策的快速推進(jìn)，田間生產(chǎn)方式的根本轉(zhuǎn)變，節(jié)水灌溉工程管理體制與運(yùn)營機(jī)制也將發(fā)生巨大變化，以低壓管道輸水、遠(yuǎn)程控制供水及智能定量節(jié)水等為特征的節(jié)水灌溉信息化技術(shù)將有條件被推廣應(yīng)用，這對于進(jìn)一步推動節(jié)水灌溉的發(fā)展和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的提升具有重要意義。