彭阳县姬阳洼小流域雨水资源高效利用实践

刘学军，张煜明，刘 平，翟汝伟

(宁夏水利科学研究所，宁夏 银川 750021)

宁夏南部山区总面积3.88万km2，干旱缺水，生态环境脆弱，耕地面积 95.8万hm2，其中 90%以上为旱作农田。区域多年平均降水量327mm，由于受到地貌及地理条件的限制，引用客水的可能性较小。根据资料分析，近年来全区年平均降水量减少了 4.7%，地表水资源量减少了 5.6%，水资源匮乏已成为制约该区域可持续发展的瓶颈。为了充分利用有限的雨水资源，实现区域雨水资源的高效利用，在宁夏彭阳县姬阳洼小流域，充分利用已建水土保持工程拦蓄降水的功能，开展了雨水资源高效利用技术研究与示范，旨在寻求解决宁南干旱半干旱地区农业生产缺水的途径。

1 示范区基本情况

示范区地处彭阳县中北部半干旱区的王洼乡姬阳洼小流域，地理位置为东经106°33′15″、北纬36°09′36″，面积1.42km2，属黄土丘陵沟壑区，土层厚度 50～150m，有农户30户。示范区年平均日照时数 2518 h，多年平均气温 6.8℃，平均无霜期145 d，最大冻土深度1.4m;多年平均降水量 413.94mm，年水面蒸发量1360mm;地下水主要来源于天然降水，经土壤入渗转化为地下水，常见于梁间洼地;主沟道内地下水埋深一般小于 25m，单井涌水量在1m3/d左右，矿化度小于1 g/L;多年平均风速在 2.3 m/s左右，主害风为西北风。示范区建设前有梯田3.33hm2、坡耕地116.7hm2、荒坡 草地16.7hm2，居民点用地 5.3hm2。据 22年降水资料分析，春旱15年，占68.18%，其中大旱 4年，占18.18%;夏旱16年，占72.73%，其中大旱 5年，占22.73%。示范区内以水力侵蚀为主，年土壤侵蚀模数为7000t/km2，林草覆盖率达到33.4%。主要农作物有冬小麦、马铃薯、油料、玉米、荞麦，种植方式粗放，广种薄收，粮食单产较低，经济效益差。

2 库、池、窖水资源联合调度研究

2.1 降水资源的就地拦蓄

在示范区开展大规模的机修水平梯田建设和坡耕地改造，最大限度地就地拦蓄降雨径流。机修水平梯田宽度控制在30～50m，按照坡面的形状顺坡建设。坡耕地改造控制坡长在10～15m、坡度小于10°，下部建设集雨水平沟，水平沟采用“88542”模式，在水平沟内种植山杏、山桃，在部分背风坡面的水平沟种植曹杏、大接杏，以充分利用坡面降雨径流资源，实现径流资源的就地拦蓄利用。

2.2 道路径流的拦蓄

整修示范区内道路，在道路一侧修建拦引径流的衬砌渠道，汇集路面产生的径流，并将径流导引至沿道路建设的水窖中。

2.3 庭院径流拦蓄利用

利用居民的屋面、场院作为集流面，配套屋檐接水设施，汇集降雨径流，并将集蓄的雨水储存在庭院水窖中。

2.4 小流域综合拦蓄

在小流域径流易于汇集的出口，集中建设涝池，拦蓄降雨径流。经涝池沉淀后，及时将涝池中集蓄的降雨导引、储存到涝池周边的水窖中。

2.5 地下水利用

在示范区壕掌地，存在有少量的地下水，属降雨入渗转化而成的地下水，埋深在10～30m。建设土圆井开采利用地下水，主要用于人畜饮水、设施农业用水和裸地蔬菜的补充灌溉。土圆井涌水量较小，可采用小型潜水泵阶段性提水，利用管道输送到周边水窖供灌溉时集中利用。

2.6 小流域库、池、窖水资源的联合调度

由于示范区面积较小，坡面进行了高度治理，径流主要产生在居民场院、道路和少量的荒坡上，因此径流资源较少，无法满足设施农业、蔬菜等作物的集中用水。而在距姬阳洼小流域2km处，有斩蛟头小型水库，水库水源主要用于罗洼人畜饮水和水库周边沟台地的补水灌溉，每年还有一定的余水。建设水资源联合调度工程，将斩蛟头水库的水源，通过罗洼人畜饮水工程配置的扬水站加压，用管道输送到姬阳洼小流域建设的涝池中，并将涝池调蓄的水资源及时储存在涝池周边的水窖中，可实现库、池、窖水资源的联合调度和高效利用[1-2]。

3 库、池、窖水资源联合调度示范区建设

3.1 工程建设情况

在姬阳洼流域建设径流调蓄涝池 4座(其中 2座容积 600m3、2座容积1000m3)，改造修整道路 2.8km，建设道路汇流衬砌渠道 2054 m、水窖39眼、土圆井 25眼、节能日光温室15座(50m×8 m)，新修水平梯田 43.3hm2，改造坡耕地 86.7hm2。利用斩蛟头人畜饮水工程的泵站，建设输水管道 2.65km，应用库、池、窖水资源联合调度技术为姬阳洼示范区进行跨区域调水，弥补示范区温室和裸地蔬菜种植水源的不足。为温室种植农户提供了辣椒、黄瓜、番茄、芹菜、油菜、甘蓝、小葱、萝卜、菠菜、韭菜、香菜等优良蔬菜种子，种植蔬菜、地膜玉米、新品种马铃薯13.3hm2。

3.2 节水灌溉设备配套

为保证示范区作物灌溉和蔬菜温棚种植，将斩蛟头水库拦蓄的雨水通过罗洼供水管线输送至流域涝池及水窖中，铺设进窖配水管道1644m、涝池出水管道 280m;为蔬菜温棚架设 220V供电线路1200m，配电表箱15套、柴配泵 2台、两相电潜水泵15台、Φ32mm的 P E输水管道1500m、微喷设备 8套、滴灌设备 4套;为大田蔬菜、玉米种植配置输水管道 500m、微喷设备 2套、滴灌设备 2套。

3.3 种植业结构调整

结合整个示范区工程建设，大力调整种植结构。改造的86.7hm2坡耕地，全部退耕种植紫花苜蓿;新建的 43.3hm2水平梯田，在涝池周围建设15座日光温室种植反季节蔬菜，在温室周围种植裸地蔬菜 2hm2，在距离水窖较近的区域种植全覆膜玉米3.3hm2、马铃薯 6.7hm2，其他水平梯田种植胡麻、冬小麦、食用葵、小杂粮等作物。

3.4 库、池、窖水资源的联合调度与利用管理

姬阳洼流域集雨补灌主要种植设施蔬菜、裸地蔬菜、地膜玉米、马铃薯等经济作物，受益主体为30户农户。建立联户雨水集蓄利用管理模式，用水农户自主选举示范区用水管理员，负责调水、水费收缴、水量分配等工作，保证了水库水、涝池水、水窖水的合理利用[3]。示范区降雨集蓄的径流汇集到涝池，农户自行利用管道及时将水放入水窖储存;在水量不足时，由各农户提出供水要求，每眼水窖农户上交 200元供水预备金后，管理人员与水库管理部门联系，为各农户水窖供水，预备金的剩余部分作为下次的供水预备金。公用工程的维修费用由各农户按照年用水量在年底分摊，从预备金中扣除，年底公布收入和支出账目，接受用水合作组织的监督。

4 库、池、窖水资源的高效利用

示范区库、池、窖水资源主要用于设施农业的灌溉、庭院经济的利用、大田蔬菜灌溉、玉米补充灌溉和马铃薯的补充灌溉。大田作物的补充灌溉集中在 4—7月。

4.1 设施农业利用

示范区建设日光温室15座，分属15户农户。由于当地农业生产水平较低，温室内以辣椒、芹菜、油菜、菠菜、韭菜、香菜、小白菜、白菜、菜豆种植为主，年种植 2～3茬。设施农业用水主要是利用水窖蓄存的降雨径流、土圆井水，采用膜下滴灌、微喷、小畦灌溉方式进行灌溉。水窖蓄存的降雨径流不能满足灌溉时，启动库、池、窖水资源联合调度工程，从斩蛟头水库调水，满足设施农业种植用水。

4.2 庭院经济利用

示范区现有农户30户，居民点占地 5.3hm2，各户都有较大的场院、屋面，可利用场院、屋面并配套屋檐接水设施，收集屋面、场院的降雨径流，储存在场院的水窖中，发展庭院经济补灌和养殖业。根据示范区社会经济调查，示范区建设庭院果树1.3hm2、养殖肉牛 60头，年均出栏肉牛 42头。庭院集雨满足了庭院经济、养殖业用水，有效地提高了降雨径流的利用效率。

4.3 大田蔬菜高效利用

示范区大田蔬菜主要分布在设施农业的周围，种植的作物有番茄、辣椒、茄子、甘蓝、大葱、白菜、菜豆等。大田蔬菜的用水主要来源于涝池蓄集的降雨径流和土圆井水，在水源不足时，启动库、池、窖水资源联合调度工程，从斩蛟头水库调水，满足大田蔬菜种植用水。大田蔬菜灌溉采用膜下滴灌、微喷灌、小畦灌溉，年灌水 5～6次，主要集中在 5—8月。

4.4 大田玉米高效利用

在示范区的建设过程中，大力推广雨水利用效率较高的地膜玉米，并采取全覆膜种植方式，提高降水资源的利用效率[4]。示范区地膜玉米种植稳定在3.3hm2以上，生育期补灌 2次，分别在播种和大喇叭口期各灌溉1次，次补充灌水定额为45m3/hm2，灌溉方式采用坐水灌和穴灌，灌溉水源主要来源于涝池集蓄、储存在水窖中的降雨径流。

4.5 马铃薯高效利用

由于区域降雨特点，马铃薯是当地抗旱、高效利用雨水资源的主要秋作物。在一般年份，示范区种植马铃薯不灌溉;在干旱年份，马铃薯生育期补水灌溉1次，补水量 45m3/hm2，其他季节主要依靠降雨满足生长用水。

5 水资源利用效果监测与评价

5.1 降水资源的利用

示范区新修高标准水平梯田 43.3hm2，改造坡耕地 86.7hm2。 2007—2009年，示范区 4—9月份降水量分别为244.2、230.2、236.2mm，水平梯田、改造后的坡耕地均无产流，水资源被就地拦蓄利用。2006—2009年，示范区启动库、池、窖水资源联合调度系统，每年向示范区调水 500～800m3，结合示范区径流拦蓄工程拦蓄的降水，基本满足了示范区的灌溉用水要求。示范区建设 4年来，未发生降雨径流出沟现象，雨水资源被全部拦蓄在小流域内利用。

5.2 水资源的高效利用

示范区年灌溉用水3150～4350m3，灌溉面积近 6hm2，其中日光温室0.6hm2、大田蔬菜 2hm2、玉米补灌3.3hm2。由于水资源短缺，种植的 6.7hm2马铃薯没有进行补充灌溉。

设施蔬菜用水:根据试验观测，每座温室每年灌溉 6次，次灌水量15～20m3，年用水量为90～120m3，15座温室年用水量1350～1800m3。单座温室年蔬菜收入 5000～8000元，单方水的灌溉效益为42～67元，水的利用效率十分显著[5]。

大田蔬菜用水:大田蔬菜的用水主要来源于涝池蓄集的降雨径流、土圆井开采的地下水和斩蛟头水库的水。示范区种植大田蔬菜稳定在 2hm2左右，次灌水量为150～225m3/hm2，年灌水 5～6次，年用水量1500～2250m3，经济效益 2.25万～3万元/hm2，灌溉效益达16～40元/m3，水的利用效率较高。

玉米种植用水:示范区地膜玉米种植面积3.3hm2左右，生育期补灌 2次，次补充灌水定额为45m3/hm2，年补充灌溉水量300m3左右。2008年对示范区穴灌、旱地(不灌)种植地膜玉米进行了试验比较，节水补灌种植的玉米较旱地玉米提高产量2250～3000k g/hm2，单方水灌溉效益 20～25元/m3，补水灌溉效益显著。

由于雨水集蓄利用工程的建设和应用保证了作物关键生长期的用水，所以利用水土保持工程拦蓄的雨水取得了显著的经济效益和生态、社会效益，极大地提高了农户建设雨水集蓄利用工程的积极性。

6 结 语

雨水资源是宁夏南部山区唯一的水资源，高效利用雨水资源是当地发展现代农业的必然选择。在水资源的高效利用中采取的措施主要有:结合小流域的综合治理，大力建设水平梯田、改造坡耕地，就地拦蓄降雨径流;建设集雨工程，拦蓄利用庭院、道路、荒坡产生的降雨径流，发展高效节水设施农业;推广作物关键期补灌技术，结合微集雨、抗旱优良品种筛选，发展高效种植业、庭院经济、养殖业，提高流域水资源的利用效率;推广利用库、池、窖水资源联合调度技术，充分利用水土保持治沟骨干工程拦蓄的水资源，发展补充灌溉农业，提高水资源的利用率与利用效率。这些措施是促进宁夏南部山区现代旱作农业发展的主要途径。

[1]卜崇德，郭文锋.淤地坝在干旱地区洪水资源利用中的作用和效益[J].中国水土保持，2007(3):42-43.

[2]张宁，卜崇德，刘平，等.聂家河小流域库坝池窖联合利用水资源的实践[J].中国水土保持，2007(6):20-21.

[3]刘学军，刘平，徐志友.宁南山区雨水集蓄利用模式与技术集成研究[J].水土保持通报，2004(1):36-39.

[4]何宝银，刘学军.宁夏中南部旱区节水农业建设关键技术研究与应用[J].宁夏农林科技，2008(6):87-89.

[5]刘学军.宁南山区集雨节灌工程效益分析[J].宁夏农林科技，2003(6):57-59.