這里所說的農業用水指城市近郊和農村居民生活用水、牲畜用水、農副產品加工用水及灌溉用水。后者又可分為林木、草場、飼料作物、蔬菜、糧食與經濟作物灌溉用水等。鄉鎮工業用水因其性質不同,不在討論之列。 本章主要討論缺水地區灌溉用水的節水問題。其他用水(如農村生活用水)性質因同城市同類用水性質相似,不贅述。
一、農業用水特點 同城市工業與生活用水相比,農業用水則具有另一類特點,大致是: 1.用水點分散、單位水量負荷小、分布范圍廣、保證率低。因此,即便在缺水地區甚至面臨人畜飲水困難或嚴重干旱,通常都不呈現集中而明顯的供需矛盾。這往往為集中而有效地解決缺水問題帶來某種困難。 2.用水總量大、用水效率低。這一方面說明農業用水有極大的潛力;另一方面反映在區域水資源供需平衡上農業用水具有舉足輕重的影響。由此可見農業節水的重要性。 3.灌溉用水(節水)同所在地區的自然地理條件,特別是降水徑流條件緊密相關。因而具有區域性特征。在社會經濟尚不發達的情況下,農業在很大程度上還是“靠天吃飯”。 4.降水、地面水、地下水和土壤水之間的互相轉化是影響農業用水(節水)的重要機制;農作物的生長規律、農業種植結構也是影響農業用水(節水)的重要因素。由此決定了農業節水的方向與性質。 5.管理較薄弱,資金投入受限。由此可見,解決農業缺水問題和開展農業節水工作的難度較大,情況也很復雜。 此外,還應當看到,由于河流水系分散而城市、農村往往又處于同一水系,因此城市用水與農業用水在一定條件下是互相關聯、互相影響的。因而在水資源不足的情況下會出現城市或工業同農業爭水的問題。城市或工業廢棄物(包括污水)的任意排放會對其近郊或大量農業用水構成嚴重威脅,反之濫施化肥、農藥也會污染城市用水水源。在適當條件下可以大范圍內實行水資源合理開發利用,進行水的再利用——直接或間接回用等等??梢哉f,郊區農業用水(節水)同城市用水(節水),有密切聯系。
二、農業用水“開源節流”途徑 解決農業用水供需矛盾的基本原則仍不外是“開源節流”。 從根本上講,農業用水的開源途徑是提高一個區域(或流域)降水徑流利用率。為此,需要從多方面加強流域的綜合治理,其主要內容有: 1.植樹造林、養護水資源 森林是一種復雜的環境生態系統,從水資源角度看也有十分重要的作用。如在山區和平原分別營造蓄水林和防護林網,可涵養水源、調節徑流、加強水土保持、增加地下水補給、改善地面水水質、可減少地面蒸發損失、改善小氣候環境。這些都有利于農業用水。單就水資源量而言,如以每畝林地可多蓄水20m↑3,且森林覆蓋面10-20年后增加5%~10%計,以林網減少地面蒸發30%計,在缺水地區由此所增加的可利用水資源量是很可觀的。 2.進一步擴大及完善山區與平原水庫調蓄系統 目前北方缺水地區,山區水庫的控制面積和程度尚不高,雨季相當一部分地面徑流得不到調蓄,棄水量很大;而旱季或枯水年份又嚴重缺水。平原水庫因周圍地下水位控制不當,不僅水利效益低且加劇了土壤鹽堿化。因此有必要統籌安排、適當建立擴大山區水庫的徑流調蓄作用,有計劃地抽取平原水庫周圍地區的地下水用于灌溉并控制地下水位,變害為利。由此獲得的效益(水量)也很可觀。 3.地下水資源開發的合理化 目前北方缺水地區地下水無計劃開發狀態有待改變,地下水資源開發合理化的基本內容大體有:在適合開發地下水的地區合理布置農業灌溉井群,合理開發;優先開發淺層地下水,適當利用深層水,“寓排于灌”,興利避害;提倡淡咸水混合灌溉,改造利用淺咸水層(“抽咸補淡”),由此可以提高蓄水層的調節能力,增加地下水的補給量和開發量,減少地面蒸發損失,減輕土壤鹽堿化,其效果是很可觀的。 4.建立“地下水庫” 在自然狀態下,地面徑流與地下水循環密切相關,互相調節。據估計,全球多年通過地下循環的水量約相當地面徑流的30%,其總量遠超過人工地面調節水量的5~6倍以上??梢姷叵滦钏畬訉Φ孛鎻搅鞯木薮笳{節作用。為了更充分利用水資源,就應重視地下蓄水層的調節作用。為此,除保持地下水合理開采同自然平衡外,還須用人工干予的辦法提高地下蓄水層的調蓄作用,以增加地下水的可開采儲量,提高徑流資源的利用率。人工干予的辦法幾乎包括一切直接與間接的地下水人工補給措施。其中以直接的人工補給方法——建立“地下水庫”,實行地面人滲或井灌的影響最為強烈。“地下水庫”即為可以人為地用以調節徑流的地下蓄水層(空間)。凡是采取一定措施即可增加調蓄容量的地下蓄水空間,如河床、古河道、區域漏斗,淺咸水層等均可視為“地下水庫”。 5.污水處理回用 據不完全統計,目前全國實行污水灌溉的農田面積已超過500多萬畝,范圍相當廣泛。應該講,污水處理回用于農業,在可靈活采取直接或間接回用方式、水量比較集中、對水質要求相對較低、便于應用較簡單的水處理方法和設施如氧化塘、氧化溝等、節約資金,有利于污染綜合治理和利用污水肥份以及建立城鄉生態環境等很多方面都具有更多的優越性。因此,在一個地區或城市特別是小城鎮應根據當地水資源條件,對污水處理回用作出統一安排,以發揮污水回用的積極效應,使其進入生態環境的良性循環狀態。應當指出,在郊區農村范圍內,特別小城鎮,處理好人居生活、鄉鎮工業、養殖業、加工業、種植業、漁業、畜牧業、林業之間的生態平衡關系,對于水資源的有效利用、節約用水、控制污染,同樣具有重要意義。 農業節水的基本途徑是實行農田灌溉節水,其主要措施有: 1.合理擬定農業種植結構 合理擬定農業種植結構,除要考慮包括水資源在內的各項自然條件外,還涉及某區域范圍內對糧食、經濟作物的市場要求。兩方面因素相互影響,互相制約,情況比較復雜。顯然,不同的農業種植結構均直接影響到農業需水量。合理的農業種植結構應該是在基本滿足某一區域范圍內對糧食、經濟作物的市場需求前提下的“適水型”農業種植結構。“適水型”農業種植結構即與當地水資源條件相適應的那種農業種植結構。 2.實施經濟灌溉定額 所謂經濟灌溉定額,即在保證農業總產量增產效益且用水效率高的前提下的灌溉用水定額。它完全不同于目前習慣采用的所謂豐產充分灌溉定額。后者顯然并不顧及灌溉用水效率,因而是浪費水的。 采用經濟灌溉定額是實現農業節水的中心環節。制定經濟灌溉定額,除須充分考慮不同作物生長期的需水規律外,還須考慮作物生長期間的有效降雨及前期降雨等因素的影響。灌溉定額值還同灌溉保證率有關。由此可見,制定和實施經濟灌溉定額是一項復雜的工作,它關系到大量的自然因素。 3.提高灌區水的利用效率 總的講,目前缺水地區灌區內渠灌水的利用系數不高,一般僅在0.4~0.5之間。在這方面,如提高水的利用系數將涉及灌溉方式、灌溉渠道防滲防漏等工程措施,其投資大。預計通過采取綜合措施,到2000年可望將渠灌區水的利用系數提到0.6~0.65,井灌區若發展管道灌溉系統,井灌區水的利用系數可望達到0.9。 目前經濟發達國家灌溉工程的發展趨勢是,既考慮節水,又考慮節能,正向低壓輸水管道化方向發展,即推行噴灌、滴灌技術。
三、噴灌與滴灌 噴灌與滴灌都是管道化灌溉系統的一種行之有效的高效節水灌溉技術。目前在經濟發達國家,特別在缺水地區已被廣泛采用。 噴灌是經管道輸送將水通過架空噴頭進行噴灑灌溉。其優點是可將水噴射到空中變成細滴均勻地散布到田間。它可按農作物品種、土壤和氣候狀況適時適量噴灑。其每次噴灑水量少,一般不產生地面徑流和深層滲漏,更不致因灌溉抬高地下水位引起土壤鹽堿化。噴灌還有保持土壤結構、保水、保肥、改善田間小氣候的作用,具有一定的對農作物防高溫、防霜凍、防病蟲害效果。據估計,噴灌比地面灌溉(漫灌和畦灌)省水30%~50%,省地7%~10%,增產效果達10%~30%。噴灌一般不受地形限制,省勞力、工效較高。 滴灌是經管道輸送將水通過滴頭直接滴到植物根部。因此,滴灌除具有噴灌的主要優點外,比噴灌更節水(約40%),節能(50%一70%),但因管道系統分布范圍大需更多的投資和運行管理工作量。 進入20世紀80年代,以色列已經全部采用了噴灌、滴灌技術,并以發展滴灌技術為主。先進而高效的農業灌溉技術,是以色列得以在嚴重缺水的沙漠地帶發展其高效農業和保持經濟高度發展之本。 為了降低應用滴灌技術的投資和運行成本,水利水電科學院等單位研究了一套適合我國國情的“燕山滴灌技術”,它因其在北京地區研制運用成功而得名。 “燕山滴灌技術”是一種半固定式滴灌系統,不僅省水、節能,而且每畝設備費較低。該項灌溉技術已逐步得到推廣,并已取得多處大面積應用的成功經驗。 燕山滴灌技術不同于國外滴灌技術的特點,是采用移動式毛管、用水阻管調節水壓、利用微管滴頭滴水兼調水壓,因而可用于大田密植作物,降低了系統投資。此外,對于噴頭堵塞問題也考慮了有效預防措施,使滴頭堵塞率下降至3%~4%,從而減輕了系統運行維護工作量。 上述噴灌、滴灌技術,同樣適用于城市公園、綠化區、風景區、高爾夫球場以至私人宅地的澆灑。這方面具有節水意義的用水器具有:旋轉噴灑器、低流量微孔灌溉系統、脈動低流量噴射器、自動澆灑操作系統、定量自閉閥等
【來源:人與自然】