秦安县农田水利节水灌溉现状及发展对策

赵奋东

（秦安县东坪电灌工程管理所，甘肃 秦安 741600）

0 引言

农业在我国经济体系当中占有重要地位，其中灌溉技术是农业经济发展的关键技术之一，甚至会直接决定农作物整体产量。应用农业灌溉技术时，不能完全按照统一标准来进行，需要结合当地农业发展水平以及水资源储备情况来灵活调整，如此才能够满足农业可持续发展的基本要求，并避免水资源严重浪费现象的发生。为此，基层水利部门工作人员需要在深入了解地方水资源特征与农业生产情况的基础上，加强对农田节水灌溉技术的应用，合理建设农田水利灌溉节水工程，从而带动区域农业经济的有效发展。

1 秦安县水资源分布及农业需水量情况

秦安县是甘肃省18个干旱县之一。该地区年均降雨量较少，不足500 mm，且由于日照强烈导致该地区地表蒸发量在1 000 mm以上，并且当地水资源储备严重不足，为典型的雨养区。

秦安县水资源主要包括自然降水、地表水与地下水3部分，其中自然降水是秦安县水资源的主要来源之一。据统计，秦安县全年降水总量约为7.5×10m，为当地径流量提供了70%以上的补给。然而受地形影响，该地区降水分布严重不均，其中西北部与中部地区的降水差距超过100 mm。此外，该县地表水主要为清水河、南小河、显亲河、西小河等径流体系，总水量虽然多达3.4×10m，然而其中80%左右为入境水，自产水总量大约0.7×10m，且受季节性河流影响严重。该县地下水年补给总量约为0.4×10m，主要来源为河流、渠系、自然降水渗入。

据统计，秦安县每年农业灌溉需水量大约为1.97×10m，此外生活用水、工业生产、畜牧养殖等方面用水量约为0.35×10m。而当地对自然降水利用率仅为2‰左右，大约可集水0.15×10m。此外，在满足当地河流生态正常需求后，地表水可供给1.88×10m的水量，地下水可供给0.29×10m的开采量。

2 秦安县地区水资源利用存在问题

2.1 水资源补给严重不足

秦安县地区山多川少，境内沟谷、河流分布均匀，但是水资源开发难度极高。该县主要水系为葫芦河水系，纵贯该县南北，流域面积约为1 494 km，在河道支流方面虽然南有南小河、清水河汇入，西有西小河、显亲河汇入，然而其东西两侧地势落差较高，导致水资源分布存在严重不匀现象，且地下水开采难度极大。因此，当地实际可用灌溉水资源仅有0.38×10m，每667 m土地不足555 m用水量。

2.2 农田水利设施陈旧

秦安县农田水利工程大多建于20世纪80年代，经长期使用缺乏维护，现已大多破损不堪，输水效率低下，并且对有限的河水资源存在严重浪费现象。实地资料显示，秦安县当前农田灌溉效率仅为现有渠系工程设计能力的49%左右，不但农业用水灌溉效率不高，还面临着与其他产业争水的现象。当地果汁饮料业、香醋、粉条加工等主要加工产业，虽然经济效益明显，但同时对水资源的需求也极为巨大。

除此之外，当地灌溉技术较为落后，农田水利设施科技含量极低，能够起到的节水效果微乎其微。这一问题导致当地每公顷农田灌溉用水超过了8 250 m，同时水渠渗漏现象严重，一旦进入6—9月高温时节，更是导致水资源大量蒸发，水资源利用效率极不理想。

2.3 水资源管理体制不完善

受水资源不足等相关因素的困扰，当地近年来的经济发展重心开始逐渐偏移到其他产业。如此一来，导致水资源管理中出现了多个部门各自为政的现象，在涉水业务上难以实现统筹分配和信息共享，导致该县水资源管理能力严重不足，从而也间接导致了无法完全发挥水利工程设计供水能力。

3 农田水利灌溉节水技术

3.1 滴灌技术

滴灌技术是目前应用较为成熟的一类灌溉节水技术，我国多个干旱地区都通过应用滴灌技术有效缓解了农业生产用水量大与水资源匮乏的矛盾，并整体提高了农田灌溉的工作效率，确保能够对水资源的利用合理化。应用滴灌技术时，可以通过扩疏水管与水过滤系统，增强对水量使用的可控性，避免传统漫灌的粗放式管理，减少水资源浪费。但是，为了保证滴灌技术应用的高效性，需做好相应的配套设施建设工作。其整个输配水管网由干管、支管、毛管构成，为了满足灌水压力可调控需求，还需要配置阀门、流量调节器、压力表等调节设备。建设过程中将主要干管、支管埋设于地下40～60 cm处，毛管布置于农田地表，以便于及时对灌水间距及区域进行调节。

滴灌技术具有灌溉水利用率高、节约水资源等优势，其节水效率超过95%，但在应用过程中易出现滴头产生结垢和堵塞等问题，严重时会导致整个灌溉系统报废。因此，若滴灌作业的水源来自塘堰、河流、沟渠、湖泊、井泉等，那么在使用过程中必须配备强大的过滤系统，保证水质干净，以延长系统的使用寿命。此外，现阶段的滴灌系统普遍采用低压运行技术，泵站平均压力为50～150 kPa，不仅能耗较低，同时可精准控制各个喷头的出水量，灌溉均匀度为80%～90%。灌溉过程中配合肥料一同施用，可进一步加强对水、肥资源的利用，提高作物产量。

3.2 喷灌技术

喷灌系统采用压力供水的方式，将水通过喷头细化洒出从而起到均匀灌溉的效果。喷灌对于土地的平整度要求不高，且安装过程中无须专门挖畦处理，操作上具有一定的便利性。此外，实践数据显示，喷灌作业每公顷土地平均用水量为20 m，相较于漫灌用水量减少了30%～50%。

喷灌作业系统可分为中心支轴式、管道式、轻型小型机组式、平移式等不同类型。现阶段，我国在喷灌技术的使用上提倡采取地下埋管式作业，管道的间距以2 m左右为宜，埋深0.5 m。同时，在地表装载可移动式喷头，通过智能控制来实现无人化灌溉。这一安装模式虽然成本较大，但使用寿命更长，综合长期节水效果来看，性价比要明显高于普通灌溉设施。

3.3 渠道防渗技术

渠道防渗技术的使用可以配合微灌技术共同使用，不仅能够减少水资源输送过程中产生的蒸发、流失等浪费现象，而且可以对灌溉期间产生的多余水资源进行循环利用，提高灌溉效率。目前，我国渠道防渗技术种类极为丰富，且各自具有不同优势，具体有以下几种类型。

3.3.1 土料防渗。土料防渗的施工材料极为丰富，可以选择四合土、素土、三合土、灰土和黏砂混合土等多种材料。在实际施工过程中，可根据现场情况不同，合理选择材料对渠床表面进行夯实处理，从而起到良好的防渗效果。其优势在于取材便捷、成本低廉，适于基层推广。但其劣势也极为明显，即耐久抗寒性能较差，若将其作用于秦安县，最好应用于流速较低的小型渠道。此外，甘肃省年平均气温为0～14 ℃，冬季气候较为寒冷，为延长防渗设施的使用寿命，应在其表面施加30～50 cm厚的土保护层，同时按1∶（10~15）比例涂刷一层硫酸亚铁保护层，并每间隔3～5 m设置一道伸缩缝，防止构造物因温差变化而发生破裂。

3.3.2 水泥土防渗。水泥土防渗施工同样较为便捷，适用于生产水平较低的基层地区广泛使用。但其存在问题与土料防渗技术相同，需要对其抗寒性能进行合理设计。因此，将其应用于秦安县时，可以考虑使用性价比较高的干硬性水泥作为主要施工材料。施工过程中，配合水泥一同使用的土料需先经过干燥粉碎处理，保证其粒径不超过5 mm。随后在与水泥混合的过程中，需要先经过干拌均匀后再进行湿拌，同时摊铺平整、浇捣密实。摊铺水泥土之前，需要先对渠床进行洒水湿润，静待30 min后，分别从两侧渠坡向渠床进行铺筑，摊铺平整后在其表面铺上2 mm厚的水泥，并进行揉压磨光处理。整个施工过程应尽量避免发生间断，同时保证在90 min内完成施工。

3.3.3 砌石施工防渗。砌石施工分为干砌与湿砌两种形式。前者以鹅卵石为主要施工材料，通过均匀铺设于渠道表面，起到防止水土流失的效果，并且随着泥沙逐渐填充石缝空隙，可以进一步起到防水效果；后者则是以片石作为主要施工材料，通过混凝土填缝固定，从而起到防水效果。在施工过程中，可以根据沟渠流水大小来选择何种砌石施工形式。其中干砌一般用于护坡、护堤工程。

3.3.4 膜料防渗。膜料防渗成本较低，同时操作要求也比较简单。仅需要将HDPE土工膜等施工材料均匀摊铺在水渠表面，再进行覆土填压即可完成施工，但其缺陷在于材料本身坚固性不够理想，因此，稳定性较差，一旦遭遇洪涝灾害或车辆碾压，即容易出现大面积损坏。

3.4 雨水蓄积改造技术

雨水蓄积技术在我国农田改造中的应用由来已久，如今随着技术水平的不断提高，其作用范围也越来越广泛，具体表现为两个方面。一是能够截断农田土地渗漏，减少田间水分消耗；二是对田间水分进行汇流，其中不仅包括自然降水部分，同时还有土地灌溉过程中的多余水分。因此，应用雨水蓄积改造技术不仅能够有效解决秦安县对雨水资源利用率低下的问题，还能够提高对水的利用效率，实现水资源的循环利用。

雨水积蓄系统可以分为集雨面、蓄水池、沉沙池及灌溉排水系统4个部分。其中，集雨面主要设置在农田种植区内，通过在土层设置截渗膜层，实现对雨水的截留收集，并同步安装水位控制器，内设连接水管的水泵装置，工作过程中可以通过电磁阀开关来感应种植区域的水位高度，并实现对雨水的收集或灌溉。

4 秦安县农田水利节水灌溉发展对策

实现农田水利节水灌溉的发展目标，不能只依靠新型水利技术的单方面应用，还需要配合全新治水理念与管理体制来同步协调，如此才能够发挥出农田水利节水技术的完整效果。为此，笔者结合秦安县实际情况，对当地的农田水利节水灌溉发展对策进行了如下思考。

4.1 “节、引、集”多管齐下，打造适宜节水体系

4.1.1 “节水”为主。节水目标的达成需要通过积极推广新型农田灌溉技术来实现。目前，秦安县的农田灌溉依旧采用传统的粗放式管理模式，据统计，全县平均灌溉用水达每公顷8 250 m，而在对该县兴国镇庙咀村106.67 hm的耕田实施土地滴灌试点工程后，统计总用水量约为20万m，同等面积土地下的灌溉用水仅为1 875 m，远远低于传统灌溉模式下的水资源消耗水平。因此，在秦安县推广以微灌技术为代表的农田节水措施后，预计在现有水资源储备总量不变的情况下，可以多满足1.59万hm的土地灌溉需求，可在一定程度上缓解秦安县的农业发展压力。

4.1.2 “引水”为辅。引水工作需要当地水利部门主动破除原有的“多头管水”局势，实现对区域水利资源的统筹管理，根据当地自然资源的分布特征来科学规划引水路线，同时结合实际生产需求开展水资源分配工作，以实现充分利用水资源，并解决多产业之间的用水矛盾。通过对当地自然资源调查发现，秦安县主要为山区，而该县川道地区普遍为富水区域，如通过提水工程将该县川道地区的剩余水资源转移到半山与高山地区，则每提高50 m高度可以有效扩大其现有灌溉面积1倍以上，能够从根本上解决当地农业发展滞缓的问题。因此，开展引水工程不仅能够起到促进当地农业发展的作用，也可以同步减少沟谷泥流与山地滑坡现象。

4.1.3 “集水”治根。解决秦安县水资源匮乏问题的关键在于提高当地的自然降水资源利用率，并实现对水资源的循环利用。特别是当地全县径流总量约有70%由降水补给的情况下，增强对自然降雨的回收采集，不但能够极大缓解用水压力，同时可以彻底解决部分高山地区难以修建引水设施的问题。但就目前发展现状来看，秦安县的集雨工程设施依旧较为匮乏，并且普遍规模较小，难以满足山区大规模农田灌溉需求。因此，接下来的工作发展目标需要集中在山区“堤坝”工程的修建方面，通过全面推广集雨技术，从而帮助秦安县摆脱“水窖”限制，实现区域农田灌溉的自给自足。

4.2 完善水资源管理体制

由政府部门牵头成立专项水资源管理小组，采用绩效考核的形式，对秦安县水资源管理、分配、保护及使用工作进行监察，从而提高水资源利用率。其主要工作需要围绕水资源管理调度的各项核心任务来展开，包括实施方案、决策部署、工作计划、审定工作和考核结果等，以此设立明确的“红线预警标志”，针对该县水利建设谋划进行监督考核，并协同促进秦安县水利改革目标的实现。因此，秦安县对当地“ 2镇4村”启动了农田节水灌溉管理项目，除了置换部分葫芦河流域地下水资源以外，同步修建泵站池1座、大口井5眼、高位调蓄水池7座、井泵房2座，以及220 kW的总泵站一座。此外，秦安县围绕地区水资源使用情况设置了自动化调控系统，实现年节水量28.99万m，同步增加灌溉面积380 hm。

4.3 加强农田水利设施信息化建设

秦安县相关部门对老旧故障的农田水利设施进行更换维修，在此基础上配合“3S”系统加强当地农田水利设施信息化建设，借助地理信息系统（Geographic Information System，GIS）与全球定位系统（Global Positioning System，GPS）技术，将秦安县的河流分布、水利设施、灌溉沟渠等重要节点与空间地理坐标联系起来，并通过遥感技术（Remote Sensing，RS）对不同流域的径流量、水位、水质等进行监控，从而获得当地的径流量、水位等相关信息，并根据实际情况对水利设施进行远程控制，使其自动引流灌溉农田。同时，对各项水利设施的运行状态展开远程监控，一旦监测其系统出现故障即刻安排人手抢修，避免造成灌溉系统失灵而引发生产损失。

5 结语

笔者对秦安县的水资源及其利用情况进行了分析，并讨论了其农田水利灌溉的发展现状。在此基础上，笔者对灌溉技术、水渠防渗、集水控制等农田水利节水技术进行了对比分析，同时结合实际情况提出了秦安县农田节水灌溉发展对策进，以期推进秦安县农田水利灌溉设施建设进程。