浅析灌溉用水需求与节水灌溉发展思路

张生海

（甘肃省榆中县三角城电灌工程水利管理处，甘肃 榆中 730100）

根据调查可知，我国人均水资源占有量为2 250 m3，仅为世界人均水资源占有量1/4，被联合国列为13个贫水国之一。我国水资源总量少，水土资源组合也不均衡，水资源南北分布也不均匀。水资源是农业发展的基础，在水资源短缺不足的情况下，农业发展也会受到严重制约[1]。鉴于此，必须做好灌溉用水量需求预测与分配，并结合相应的节水灌溉措施将水资源利用率有效提升。本文结合实际，对灌溉用水需求以及节水灌溉相关问题进行具体分析。

1 灌溉用水需求影响因素

灌溉用水需求受诸多因素影响，例如水利工程运行状态、节水灌溉技术以及国家政策、自然气候等因素都会引起灌溉用水需求发生变化。

1.1 灌溉工程

灌溉用水需求受到灌溉工程影响。灌溉工程若是运行状态良好，用水量稳定，灌溉效率比较高；反之，若是灌溉工程运行状态不佳，甚至缺乏水源工程，地下开采工程和拦蓄工程等并未得到良好建设和维护管理，灌溉用水量会受到影响，用水量不稳定，灌溉效率下降。此外，如果灌溉工程中水渠和水管发生渗漏现象，其在使用时会导致田间灌溉水量大幅度减少，造成水资源严重浪费[2]。

1.2 灌溉方式

灌溉方式也会影响水资源利用率，进而影响到灌溉定额。一般来说，当灌溉技术比较先进时，水资源会得到更有效的利用，水资源利用率会大大提升。但目前一些灌区还采用畦灌、沟灌、格田灌溉和大水漫灌等传统灌溉方式，导致水资源的利用率不高，使灌溉定额受到影响。

1.3 灌溉制度

灌溉制度就是基于作物需水量以及蓄水规律，利用有效降水对水量进行分阶段平衡计算，同时在大田中试验确认作物播种前和成长期灌水次数、时间、定额和灌溉定额等内容。该制度的确立对灌溉用水需求有着直接影响。在开展灌溉工作时，如果能结合具体的作物品种、当地气候特征、自然条件等合理制定每阶段的灌溉计划，就能将有效的水资源进行最大化的利用[3]。

1.4 其他因素

除以上几种影响因素外，一些田间生物、农艺等也会对灌溉用水需求产生影响。如当前普遍采用的地膜覆盖技术就很好地降低了水蒸发速度，使作物根部保持湿润，有效降低了作物总的需水量。另外，在田间使用的保水剂、抑蒸抗旱剂、复合包衣剂等也会对作物总的需水量起到调节调剂作用，进一步让灌溉用水需求得到改变。

2 灌溉用水需求预测

2.1 合理制定用水目标

要想制定出最为合理的灌溉用水量，就必须结合灌区实际情况，明确灌溉用水目标。在制定灌溉用水目标时，首先对当地气候条件、自然降水情况以及农作物种类、作物种植结构等进行调查分析，并对当地经济发展情况展开研究，在做好这些的基础上制定科学合理的用水目标，为水资源的优化配置与合理利用打好基础。具体如在当地水资源匮乏、自然降水稀少的情况下，应首先考虑用非充分灌溉等节水措施来实现高效节水灌溉[4]。

2.2 分析蓄水增长的局限性

农业灌溉用水需求预测工作需根据国家宏观调控目标、政策要求等进行开展，并且在预测农业灌溉用水需求时还需要对科学技术带来的影响进行考虑，以此保证最终预测结果的准确性与科学性。在预测及确定农业灌溉用水需求时，应正确认识农作物产量与水资源关系，二者并不是简单的正相关或负相关的直线关系，也不是用水越多粮食产量越多的关系，期间还受多种因素影响。如有相关研究表明，随着农作物种植结构调整以及先进灌溉技术使用，农业用水可能会出现负增长现象。在确定灌溉用水需求时要充分考虑这些情况。

2.3 调查作物种植结构与环境承受能力

农作物种植结构的调整会引起综合灌溉定额的变化。在预测灌溉用水需求时，要对当地作物种植结构做详细考察。另外，在预测灌区灌溉用水需求时，还需要仔细考虑对当地生态条件、水资源约束条件等影响因素，以保障生态环境安全，并科学确定灌溉定额[5]。

3 灌溉用水需求计算

灌溉用水定额是衡量灌溉用水性能的准则，是农业用水管理微观指标。当前不同灌溉方式水资源利用率不同，全国土渠输水灌溉方式居多，无法全部改造成管道输水、喷灌、微灌等节水灌溉模式，但是可以在水资源紧缺区域因地制宜的发展节水灌溉工程，因此在制定灌溉用水定额是可以根据当前灌溉方式制定用水定额。

3.1 计算灌溉用水量

根据用水流量设计抽水站、引水闸等设备，采用直接法计算灌溉用水量，这种方法一般应用在小型灌区，可以直接使用各种农作物灌溉制度进行计算，时段为旬，假设种植K 种作物，在某一时段所需灌溉用水量计算为灌溉水利用系数为全年用水量为采用间接法计算灌溉用水量时，根据综合灌水定额进行计算，也就是某一时段内作物的灌水定额面积加权平均数，公式为基于此得到某一时段灌溉用水量为这种方法在大中型灌区比较适合应用。

3.2 计算灌溉用水流量

采用直接法计算灌溉用水流量受到时段天数、灌水时数因素影响，计算公式为采用间接法计算用水流量需要根据灌水模型实现，先要引入模数，灌区范围内的灌水净流量计算为：qij=也就是说，时间越短灌溉对作物越有利，但是流量比较大，所需工程也就比较大。为避免影响农作物生长，尽可能避免梗概需水临界期灌溉时间，并向前调整灌水时间，确保最小模数需要不低于最大灌水模数40%。

3.3 计算土壤水分运动

节水灌溉工程主要是为了调整管控土壤水分，因此，需要了解土壤水分性质，其中，土壤容量为r=Ws/VA（t/m3，g/cm3），干土重下土壤含水率为=Ww/Ws*100%，土体下土壤含水率为=Vw/V*100%。

4 农业节水灌溉措施

4.1 工程性措施

要提高水资源利用率，必须在农业灌区修建并使用节水灌溉工程，利用节水灌溉工程有效改善水资源浪费情况。具体来说，相关部门可在灌区修建灌溉渠道，并运用渠道防渗技术有效解决水资源渗漏、浪费等问题，让水资源得到充分合理利用。

除应用渠道防渗技术外，也可在灌区引进低压管道输水灌溉技术，也就是用塑料管或混凝土管等管道输水代替土渠，直接输水到田间对农田实施灌溉，通过这种方式减少输水过程中的渗漏、蒸发损失，有效提高水源利用率，同时也加快输水速度、灌溉速度，缩短轮灌周期。

4.2 技术性措施

为提高灌溉水源利用率，需要在灌区使用节水灌溉技术，通过水泵和管道系统实现给水灌溉，可以降低灌溉水量，提高水资源利用率。

4.2.1 喷灌 喷灌技术主要使用给水泵，利用其压力将水喷洒在空中进行灌溉，这种高压喷射灌溉比较均匀，可以满足作物的水分需求。该技术在现代农业灌溉中应用广泛，机械化水平高，可以起到节约水资源、保持水土以及田地增产等作用。

4.2.2 微灌 农业灌区应用微灌技术主要使用专门水源或是自然水系经过加压设备，由低压管道末端孔口或是灌水器将水流转换成细小水滴之后直接输入到作物根系周围，可以让植物根系高效迅速获得水分，不仅可以满足作物水分需求，也能够实现节水灌溉目的。农业生产中微灌系统主要包括灌水器、输配水管道、首部控制枢纽工程以及水源工程等结构，其应用可以获得良好的节水预期效果，相对于喷灌而言更具节水性能。

4.2.3 滴灌 该技术主要是在地膜下设置滴灌带，之后将水直接经过滴灌带运输至作物根系部位，同时在地膜覆盖的影响下可以进一步降低水分蒸发量和蒸发速度，进而提高水资源利用率。

4.2.4 涌灌 涌灌也就是波涌灌溉或是间歇灌溉，将灌溉水根据一定周期断断续续输入到灌水沟中，首次供水输入一定距离之后暂时停止供水，之后经过一段时间观察后继续供水，反复间歇供水可以节省水资源，并根据作物所需科学调配灌水，提高水资源利用率。

4.3 管理性措施

4.3.1 提高节水意识 通过建设节约型社会确保水资源持续利用，改善生态环境，提高持续发展能力。通过编制水资源综合规划、确定初始用水权，并采取有效方式确定水资源控制宏观和微观目标，明确用水定额，采用各种措施落实用水指标，建设与水资源配置相符的水利工程，并鼓励农户共同参与水资源管理活动中，实现节约用水。而采用经济手段构建用水权交易市场，发挥价格作用，促进水资源优化配置，实现权社会性质的节约用水，不断提高水资源利用率。与此同时，还需要提高农户节水意识，可以通过财政投资加大建设节水灌溉工程，对使用节水灌溉技术的农户予以补贴，并制定阶梯水价核算制度，确定灌水定额，利用价格措施推广高效节水灌溉设备。加大宣传力度，通过宣传教育和激励措施引导农户积极使用推广节水灌溉工程，并提供专业人员面对面解答、指导使用问题，提高节水灌溉工程利用率。

4.3.2 创新管理模式 构建以政府为主导、多方参与的农田节水灌溉工程管理模式，遵循“谁投资、谁管理、谁受益”原则划分管理权责和利益，将管理责任和任务明确落实到具体单位或个人身上，从根本上解决管理权责不明、工程无人管理等显著问题。各单位需要详细制定项目施工方案，安排工程时序进度，促进项目建设稳步前进，按照项目实施情况对节水灌溉工程建设和管理提出更高要求。工程日常运行时，通过设置节水灌溉协会管理日常事务，并让农户享有自主权，由协会确定供水运行成本，根据成本计收水费，达到收支平衡，为项目持续发展提供保障。同时，政府需要提供帮助，划拨专项经费，在水利部门引导下整合各部门资金进行统一规划，并争取上级部门资金扶持，成立节水灌溉管理协会，扩大经费来源渠道，提高农户参与性，管理好节水灌溉设备，提高项目收益。

5 结语

农业发展需要充足水源作为保障，但是我国水资源分配不均，人均用水量较少，农业灌溉水源不充足，在此基础上，需要根据国家相关政策和建议结合区域情况科学分析农业灌溉用水需求，并加大力度建设、推广节水灌溉技术，有效利用水资源，促进农业发展。