配水与灌水的高效运行

夏义杰

摘 要： 中国是农业大国，也是水资源严重短缺的国家，目前农业用水量占全社会总用水量的比重最大。据统计，中国的农业灌溉水的利用率低于50%，发达国家如以色列却高达95%。如果能把农业灌溉用水的利用率从目前的50%提高到70%，则仅灌溉用水就可节水约900亿m3。据有关部门预测，在灌溉用水量不增加的情况下，保障21世纪中国粮食安全的唯一选择就是大力发展节水农业。推广农业节水技术、合理使用与保护水资源有着极其重要的意义。

关键词： 配水灌水;高效运行;研究分析

【中图分类号】S274     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.256

由于我国南北方水量分布的差异，以及工业、生产生活造成的水环境污染，导致可利用水量十分有限。作为一个农业大国，灌区是重要的粮食生产基地，提高灌溉配水管理水平，保障粮食安全，提高粮食产量，意义重大。如何在水资源短缺的状况下，合理高效地利用水资源值得深入研究。

1 高效节水灌溉工程的价值

21世纪，人类面临着水资源日益紧缺的严峻问题，严重影响了农业的发展。面对这一情况，我国开始积极推进高效节水灌溉工程，以此来达到经济、人口与资源、环境之间的协调发展。对水资源开发利用与生态用水之间存在的问题加以有效处理，可以有效促进我国农业和国民经济的长远发展。同时，只有实现水资源的可持续利用，提高用水效率，才能够满足社会大众对水和粮食的需求，促进我国社会经济的可持续发展，所以各个地区应积极响应节约用水的号召，积极发展节水灌溉，以此來节约大量的水资源，促使生态环境的恢复。此外，在农业发展中，应积极发展节水和生态农业，借助高效节水灌溉工程来对水资源进行科学合理的配置，显著提升灌溉效率，确保农作物适时适量灌溉，进而达到节约水资源的目的，为农民带来更多的收入。

2 高效节水灌溉分析

2.1 提出高效节水灌溉工程设计方案

2.1.1 变频控制器加压灌溉方式

这一灌溉方式主要是借助变频泵房来对水源处进行加压，然后将水输送至田间。在这一过程中，可以避免从高位水池输水，具有比较可靠的泵房扬程灌溉基点，泵房扬程符合相关规范，可减少灌溉能耗;选择变频方式，可进一步优化泵房运行模式，确保供水的科学性，在极大程度上降低过剩扬程，大大提升节水效果。

2.1.2 高位水池调节方式

这一灌溉方式主要是借助水泵房来将水源抽引至基地高地高位水池中，再借助配水管网自流灌溉来对基地进行控制。该灌溉方式包括两个部分，即输水和配水。在具体灌溉过程中，农民的取水和用水时间并不明确，所以灌溉需水量往往存在低谷和高峰时段;而调节池借助循环流动，可有效确保水质和需水量，从而为农民用水提供更多便利。调查发现，在高标准农田项目中，人们大多选择高位水池调节的供水方式。

2.2 明确高效节水灌溉工程设计方案

对于高标准农田项目的高效节水灌溉工程而言，所用的灌溉方式有管灌、喷灌、微灌，这3种灌溉方式存在一定的差异，各有各的优点。因此，在该工程的方案设计中，设计人员应尽量采用高标准农田节水技术，不仅采用最经济的类型，还要采用农民容易接受且具备丰富管理经验的类型。因此，对这3种灌溉方式的优缺点进行详细分析。1）低压管道灌溉方式的优点在于具有良好的节水节能效果、投资成本低、经济效益比较高;缺点在于缺乏良好的地形适应性，在坡度较大的区域内极易发生大面积水土流失情况。2）喷灌方式的优点在于具有良好的节水效果、灌溉比较均匀，可在极大程度上节省劳动力和土地，具有良好的土质、地形适应性;缺点在于所需投入资金数额较大，要求各项设备具备较高的耐压性。3）微灌方式的优点在于具有显著的节水节能效果和较强的土壤、地形适应性;缺点在于灌水器极易发生堵塞情况，若未得到有效维护，势必会导致系统损坏。

通过分析这3种灌溉方式的优缺点，可以了解到，相较于喷灌，微灌可以减少资金投入。微灌滴灌管出水口要求水头有5～10m、微喷管要求水头有10～15m，而喷灌中压喷头要求水头有20～50m，因此相较于喷灌，微灌具有更优的节能效果和灌溉效果。

3 灌区配水规制

1）土壤环境容量限制规制。土壤环境容量限制规制是灌区配水管理的基本规制，是任何时空条件下均需要考虑的规制。此规制通过结合土壤环境容量的限制，对配水过程中的灌溉水质提出明确的要求，并考虑配水过程中水体中的有机、无机、重金属等污染在土壤中的滞后富集，以达到保护水土环境的目的。

2）粮食安全规制。粮食安全规制对保证灌区粮食安全基本产量的最少配水水量提出基本要求，也是灌溉配水过程需要考虑的基本规制。当天然来水较少时，需要保证这一基本用水需求;在极端干旱状态下，如果这一基本需求被破坏，需要考虑采用应急规制应对，即通过多水源灌溉或者压缩其他行业用水满足。

3）水源类型优先规制。水源类型优先规制是在考虑基本规制的基础上需要进一步考虑的竞争性规制，通过进行竞争性用水管理，达到保护某一类水源的目的，如京津冀地区地下水超采严重，需要寻找多种其他替代性水源组合灌溉压采地下水。多水源有地表水、地下水、外调水、非常规水四大类，其中非常规水又分为雨水调蓄资源、污水处理厂污水、微咸水及海水淡化水资源。水源类型优先规制通过设定非常规水资源的配置优先级，达到节约用水的目的。

4）水源地距离最近优先规制。水源地距离最近优先规制也是考虑基本规制的前提下需要考虑的竞争性规制。由于短距离输水能够明显降低灌区配水过程中的水量损失，所以在条件允许的前提下应该尽量考虑短距离输配水。在基本规制的前提下，采用此规制进行配水管理，能够达到节约用水的目的。

5）作物类型优先灌溉规制。作物类型优先灌溉规制是在基本规制的基础上考虑粮食安全和经济效益最大化的竞争性规制。此规制在供水不能满足全部种植作物的需水要求时，可以在满足其他作物基本需水的前提下，进行竞争性配水灌溉，即基于不同的目标（节水最大、经济效益最大、种植成本最低等）选择优先给目标作物灌溉，用相同的水资源量产生最大的经济环境效益。

结语：为向农民用水提供更多便利，提高其经济效益，达到节水节能的目的，相关部门必须积极开展高标准农田项目，并将高效节水灌溉工程引入到这一项目中，通过制定科学合理的高效节水灌溉工程设计方案，从而显著提高灌溉效果和节能效果。

参考文献

[1] 康绍忠，蔡焕杰，冯绍元.现代农业与生态节水的技术创新与未来研究重点[J].农业工程学报，2017，20（1）：1-6.

[2] 倪文进.中国农村水利发展状况与科技需求[J].农业工程学报，2018，26（3）：1-8.