南疆农业节水潜力与措施分析

李江，李志军，张鲁鲁

（1.新疆水利水电规划设计管理局，830000，乌鲁木齐；2.新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，830000，乌鲁木齐）

一、概 述

新疆南疆地区气候干旱，水资源短缺、时空分布不均、使用效率效益较低、供需矛盾突出，是制约当地经济社会高质量发展和生态文明建设的首要问题和关键因素。现状新疆农业用水占经济社会用水总量比例超过90%，南疆甚至高达95%以上，远高于全国平均水平的62%以及同为干旱区以色列的58%，用水效率和效益较低已成为南疆水资源开发利用中最为突出的问题，且短期内大幅减少农业用水既不现实，也不可能。因此，大力发展深度农业节水是解决南疆水资源供需矛盾，促进水资源可持续利用、经济社会高质量发展和生态环境改善的必由之路。立足南疆区情、水情、民情，着眼于南疆经济社会发展更高质量、更可持续、更为安全，在分析南疆农业节水水平的基础上，诊断南疆农业节水存在的主要问题及面临的形势，以建设现代化节水农业为目标，科学分析和评估南疆的农业节水潜力，探索提出南疆农业节水具体措施，包括“开源、节流、增效”三部分，对现代“坎儿井”灌溉模式进行分析，同时通过典型案例进行剖析论证，提出有针对性的对策建议。

二、南疆水资源开发利用及灌区基本情况

根据新疆水资源公报和全国水资源调查评价成果，南疆水资源总量424.4亿m3，占新疆全区的50.9%。其中，地表水资源量405.9亿m3，地表水与地下水不重复量18.5亿m3。若考虑入境水量、出境水量，扣除羌塘高原、奇普恰普河、塔克拉玛干沙漠等无人区水资源量22.3亿m3，实际可利用水资源量466.7亿m3。据统计，现状南疆用水总量379.8亿m3。按水源分，地表水用水量286.9亿m3，地下水用水量92.3亿m3，其他水源用水量0.6亿m3；按行业分，农业用水量364.1亿m3，占南疆用水总量超过95%，生活、工业、城镇及生态环境用水量不到5%。

截至2021年，南疆（含兵团）共建成各类水库189座，总 库 容95.45亿m3，其 中 山 区 水 库44座、库 容62.79亿m3，平原水库145座、库容32.66亿m3。库容系数约0.15，远小于全国0.23的平均水平。

根据“国土三调”数据，南疆灌溉面积（不含防风林）为5903.31万亩（1亩=1/15 hm2，下同）。目前南疆已累计实施高效节水灌溉面积2463.73万亩，仅占灌溉面积的41.73%。现状南疆（地方）干、支、斗三级渠道总长8.19万km中已防渗4.56万km，防渗率56%，其中干渠防渗率75.14%，支渠防渗率59.6%，斗渠防渗率47.47%。

三、农业节水存在的主要问题

1.水资源相对匮乏，优化配置难度大

南疆面积占新疆总面积的73%，而水资源仅占全疆水资源总量的50.9%，按人均占有水资源量比较，南疆人均与北疆基本相当，约为3800 m3，相当于全国人均的1.8倍。按地均水资源量比较，北疆、全疆、南疆地均水资源量分别为全国平均水平的1/4、1/6和1/8。在人口、灌溉面积基本相当的情况下，地均水资源量的巨大差异导致南疆水资源开发利用量达到“饱和”程度。目前南疆水资源开发利用率接近90%，其中农业用水占比超过95%，生态用水被挤占问题严重，统筹好南疆“生产、生活、生态”用水的难度很大，必须对水资源的集约节约利用进行系统谋划。

2.山区水库调蓄能力不足，平原水库泥沙淤积、蒸发、渗漏损失严重

受建设难度、资金等多种因素影响，南疆控制性山区水库建设相对缓慢，目前已建水库189座，水库调蓄能力约15%，远低于全国23%的平均水平。昆仑山北麓及天山南坡众多独立水系和较小河流基本未建设山区控制性工程。平原水库大都建于20世纪七八十年代，多数进入服役后期，存在蒸发渗漏大、泥沙淤积严重、调蓄能力低以及库区渗漏造成周边地下水水位上升、水库下游耕地土壤盐碱化程度相对较高等问题，需要统筹考虑替代、改造事宜。据不完全统计，夏季灌溉高峰时，部分平原水库、骨干渠道蒸发损失约占用水量的20%以上，有限的水资源未得到充分利用。

3.灌区配套不完善，骨干渠系防渗率低

因建设需求基数较大，灌区骨干工程设施依旧薄弱的现状没有得到根本改变，灌区的灌溉保证率亟待提高。据统计，南疆渠道防渗率为56%，干、支、斗三级渠道共3.63万km还未进行防渗处理，输水过程中渗漏、蒸发量大，渠道渗漏和田间渗漏累加，不仅增加了排水系统负担，而且大部分渗漏水量补给地下水，抬高了灌区地下水水位，直接引发灌区土壤次生盐渍化问题。如喀什地区叶尔羌河灌区控制灌溉面积834.7万亩，是全国第四大灌区，干、支、斗三级渠系防渗率仅为66%、54%和12%。此外，高效节水技术使用率也不高，据不完全统计，叶尔羌河灌区已建成高效节水灌溉面积173万亩，目前正常使用率还不到50%。

4.农业用水方式粗放，集约节约利用水平不高

现状南疆多数农田仍然采用冬灌保墒、春灌播前水压碱等灌溉方式，用水效率低于全国甚至西北地区平均水平，用水结构严重失衡，供需矛盾突出，改善及优化调整水资源配置格局、提高用水效率刻不容缓。现状南疆（地方）灌溉水有效利用系数为0.540，低于西北地区、新疆和全国平均的0.548、0.571和0.565；亩均毛灌溉用水量高达594 m3，高于新疆平均水平的553 m3和西北地区的437.6 m3，远高于全国平均水平的368 m3；万元GDP用水量为1026 m3，远高于新疆平均水平的588 m3和西北地区的503 m3，是全国平均值的16.8倍；农业单方水产出仅为2.5元，低于新疆平均水平的3.3元，远低于西北地区和全国平均的16.46元和19.1元。

5.土地零散、分散经营，盐碱、沙化问题依然严重

南疆地区农业生产主要以农户为单位分散经营，存在土地零散、作物种植结构不统一、林粮间作的种植模式，对实施灌区改造和高效节水灌溉十分不利，而且工程建设和运行费用高，后期运行管理难度大。与此同时，南疆耕地绝大多数是由戈壁、沙漠、碱滩开垦而来，耕地次生盐渍化、土壤沙化等问题在局部地区依然严重。部分区域盐碱地比例高达45%。

6.水价改革较为滞后，管理水平有待提升

南疆地区水权制度建设、水价和水市场综合改革推进缓慢，水价整体偏离成本严重，供水水价仅占总成本的39.8%，多数地州未征收末级渠系维护费，灌区普遍存在财务收益低、运行维护经费缺口大等问题。由于水资源监测、计量等手段落后，农业灌溉用水浪费问题比较突出。节水管理体制及工作协调机制不健全，节水工作尚未形成有效合力，“重建设、轻管护”的现象还比较普遍。

四、农业节水面临的形势与节水体系构建

1.农业节水面临的形势

（1）水资源变化情势要求节水控总量

受近年来气温升高因素影响，南疆地区水资源年际变化出现较大波动，水资源总量极有可能呈逐步衰减趋势，年内季节性分布也会更加不均，水资源供需矛盾将进一步加剧。因此，必须以水资源为最大刚性约束，以水而定、量水而行，强化水资源集约节约利用，以高效节水保障高质量发展。

（2）水资源过度开发要求节水保安全

按照全国第三次水资源调查评价成果及现状用水量分析，南疆地区水资源开发利用空间上不均衡，水源利用上不平衡，且整体处于超载状态，水资源过度开发与水资源超载局面在相当长一段时期内难以根本性改变。必须加大节水力度，减少水资源取用与消耗，压减地下水超采量，增加水资源战略储备，以节水保供水安全。

（3）绿洲生态保护要求节水还绿色

根据遥感图像资料解译，南疆地区人工绿洲面积扩张明显，天然绿洲面积有所减少。2018年与1990年相比，全疆绿洲面积增加3.6万km2，增幅26.2%。其中，人工绿洲增加4.0万km2，天然绿洲减少0.4万km2，人工绿洲和天然绿洲的面积比例由1990年的45∶55调整到2018年的59∶41。必须统筹协调生产用水和生态保护用水，强化节水措施，控制用水规模，逐步退还被挤占的河湖湿地生态用水，限采压采地下水，以节水保障新疆绿洲经济可持续发展。

（4）新时期高质量发展要求节水提效率

南疆水资源紧缺，要实现高质量发展，必须把节约用水提高效率作为根本之策。提质增效，既要提高用水效率、抑制不合理用水需求，也要提升用水效益、集约节约用水，探索水资源高效利用—生态保护—高质量发展的成功路径。

2.构建“开源、节流、增效”的农业节水体系

围绕南疆水资源刚性约束和集约节约高效利用，以新发展理念为统领，以南疆经济社会高质量发展和实施乡村振兴等国家战略为主线，以“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路为遵循，结合南疆实际，构建农业深度节水控水体系，包括开源、节流和增效三方面措施，系统构建、综合施策，以达到“节水控总量、节水保安全、节水增绿色、节水提效率”的目标。如图1所示。

图1 南疆农业深度节水控水体系

五、农业节水措施分析

1.“开源”

（1）新建山区水库增加调蓄库容

新建山区水库，增加水资源调蓄能力，保障农业灌溉用水。“十四五”规划在南疆新建大中型水库18座，总库容32.28亿m3，调节库容21.78亿m3，水库全部建成后可将南疆水库调蓄能力提高到20%，能有效提升水资源调蓄能力，改善和调节水资源时空分布不均衡状况，进一步提高农业供水保障能力。同时在有条件的地方通过引调水开展水系连通，增加应急抗旱能力，优化水资源布局。

（2）山区水库替代平原水库部分灌溉功能

通过已建和在建山区水库替代平原水库部分灌溉功能，缩小或废弃平原水库的蓄水面积，降低平原水库水位，减少无效蒸发损失，可进一步提高水资源工程调蓄和优化供给能力，扩大水资源配置覆盖范围，为农业高效节水提供保障。南疆平原水库库容相对较大（平均库容达2110万m3），蒸发渗漏损失严重，实施山区水库替代平原水库功能改造效果较好，经初步分析，仅选取阿尔塔什水利枢纽（已建）、大石峡水利枢纽（在建）等3座山区水库替代下游东方红水库、上游水库、多浪水库等19座平原水库部分灌溉功能，就可节约水量3.5亿m3。

（3）加大微咸水使用力度

微咸水是重要的非常规水源，由于水质较差，一直未能充分利用。结合目前国内外微咸水利用情况，矿化度2～3 g/L的微咸水与地表水混和后可用于农业灌溉。经初步调查分析，南疆微咸水分布面积约为9985 km2，补给量和可利用量大约为8.89亿m3和5.63亿m3，作为抗旱保灌、应急用水具有一定潜力。

2.“节流”

根据“国土三调”及新疆水利“一张图”统计数据，南疆（地方）灌区仍有大量干、支、斗三级渠系未进行防渗处理。针对骨干渠系输水效率不高的实际，一方面要持续推进实施大中型灌区节水改造，重点对干支斗三级渠道进行防渗改造处理；另一方面因地制宜，采用“水库（渠首）+渠道+沉沙调节池+管道+高标准农田”的现代“坎儿井”输水模式。

（1）灌区骨干渠系防渗改造分析

结合南疆灌区地形地质情况，干渠的防渗型式可采用现浇混凝土或浆砌石、支渠采用现浇混凝土、斗渠采用U形预制混凝土进行防渗处理。以阿克苏地区为例，经初步梳理分析，如果对灌区459万亩灌溉面积进行节水改造，防渗改造（干、支、斗三级渠道）长度7382 km，可将渠系水利用系数由0.65提高至0.75，可节水9183.5万m3，单方水投资约为75元左右。

（2）灌区现代“坎儿井”输水模式改造分析

经调查分析和初步论证，现代“坎儿井”输水模式在减少渗漏和蒸发损失、提高输水效率及水资源利用率方面有明显优势。结合灌区上游山区水库建设条件，考虑水库与灌区供水方式、适宜的管径、自压输水等因素，以和田地区为例，经初步分析论证，采用现代“坎儿井”输水模式对灌区188万亩灌溉面积进行改造，改造长度2534 km，测算每千米投资约400万～1000万元，可深度节水8460万m3，亩均节水约45 m3，可将渠系水利用系数由0.65提高至0.78～0.81，匡算工程总投资186.1亿元，亩均投资6000～10 000元。

（3）现代“坎儿井”输水模式典型设计

按照地形条件适宜、水源有保障（水库有调节沉沙能力）且河道来水泥沙含量低、工程可自压输水且管护简单、有二次沉沙建设条件且环境影响小、高标准农田程度高的原则，通过“水库（渠首）+渠道+沉沙调节池+管道+高标准农田”系统建设，以昆仑灌区为例进行现代“坎儿井”灌溉系统典型设计如下。

昆仑灌区位于克里雅河下游，现状利用东方红水库取水，配合新建沉沙调节池、输水骨干管网、田间高效节水灌溉工程进行设计。该灌区控制灌溉面积30万亩，在东方红水库引水渠末端接骨干管网系统。骨干管网系统中总干管长度12.5 km，控制灌溉面积30万亩，设计流量12.7 m3/s，管径3.0 m，单管布置；连接段总长度17.9 km，设计流量6.8～12.7 m3/s，管径2.2～3.0 m，单管布置；干管总长度51.8 km，每根干管控制面积1.5万～2.0万亩，设计流量0.63～0.84 m3/s，管径1.0～1.2 m，单管布置；分干管总长度129.8 km，每条分干管控制面积0.6万～0.8万亩，设计流量0.25～0.34 m3/s，管径0.6～0.8 m，单管布置。支管后接田间高效节水灌溉工程，主要由地面PE管、毛管及配套阀室等组成的多个田间系统构成，田间系统全部配套自动化设备，改造灌区范围内共布设518个田间系统，铺设地面PE管2123 km、毛管28 660 km。经过初步匡算，总投资约为21.5亿元，单亩投资约为7167元。

3.“增效”

（1）兴建高标准农田

南疆（地方）目前建有高效节水灌溉面积约1784万亩，节水灌溉率约35%，低于全疆的46.41%。建议总结借鉴沙雅县渭干河灌区高效节水增收试点的成果经验，改变土地分散性管理和林粮间作的传统模式，建设一批高效节水增收示范区，科学有序扩大田间高效节水规模。到2035年，南疆高效节水灌溉率力争达到65%，将新增高效节水灌溉面积1869万亩，按照亩均投资1300元匡算，高效节水灌溉工程投资约243亿元。按照亩均节水20～35 m3测算，发展农业高效节水灌溉可实现农业节水约6.5亿m3，节水潜力巨大。

（2）推广“干播湿出”等农艺节水新措施

结合高标准农田建设，广泛推广膜下滴灌、低压管灌、喷灌、水肥一体化、覆膜栽培、“干播湿出”等高效节水灌溉和农艺节水新措施。结合土壤洗盐需要，科学合理实施冬春灌节水技术，对局部盐碱问题突出的灌区进行排水改造。据初步测算，仅采用“干播湿出”等节水措施，亩均节水可达60～80 m3，按每年推广200万亩分析，5年累计可节水6亿～8亿m3，该项技术无需增加更多投资，效益显著。

（3）调整种植业结构

加快土地流转进程，大规模进行土地平整，改变土地分散性管理和林粮间作的传统模式，促进南疆农业生产经营模式向统一作物和适度规模化经营方向转型，切实推动集中连片、标准化、规模化的高效节水灌溉工程建设，促进南疆农业生产经营模式调整和新型经营主体的培育。如同属和田河灌区的和田县、洛浦县、墨玉县，墨玉县亩均灌水定额高于和田县、洛浦县近100 m3，主要原因是墨玉县土地平整度较差，水资源浪费严重。

（4）精细化管理

大力开展精细化的农业用水管控制度，完善终端用水管理模式。积极运用审批论证、计量监控等手段，落实灌溉用水总量控制。科学选择灌溉方式，确定灌溉规模、工程布局、灌溉制度、灌溉周期，实现高效用水。鼓励专业化服务、水管单位管理和用户参与等多种形式的终端用水管理模式。据分析，采用专业化服务管理的灌区，亩均耗水普遍小于农户管理的灌区，相当于亩均节水50～80 m3，具有很大的节水潜力。

（5）加快推进农业水价综合改革

加快推进农业水价综合改革，充分发挥水价杠杆作用和调节机制，建立农业水价形成机制、精准补贴和节水奖励机制、工程建设和管护机制、用水管理机制4项机制，实现农业节水和农田水利工程设施良性运行的2个目标。借鉴沙雅县渭干河灌区农业高效节水增收试点经验，探索推广适合南疆的农业节水奖励机制，不断完善农业水价形成机制；加快计量设施建设和改造，强化灌溉系统信息化管理，基本建立“国有水利工程供水价格+末级渠系维护费”的农业终端水价形成机制，逐步推行分类水价和超定额累进加价制度。

六、对策与建议

以上研究分析的各项措施，在政策、资金、管理水平等有保障的前提下，理论和实践上均可实现，而且投入不大、效果显著。

国内外均有大量灌区骨干工程采取管道化改造供水的实例，当然也不同程度存在泥沙处理、地下水补给、管径选取等问题，这些问题在南疆更为突出。

①泥沙问题严重，需进一步深入论证沉沙措施。受地质条件和产汇流的制约，南疆河流普遍存在多泥沙问题，个别河流泥沙含量高达12 kg/m3。过去农业输水普遍采用渠道输水方式（部分采用混凝土、浆砌石、干插石、土工膜防渗），为解决泥沙问题大多数在上游引水渠首附近设置沉沙池，在一定程度上减少了进入渠道的泥沙，但渠道同时还存在渗漏严重、蒸发损失较大的问题。如采用骨干工程管道方式输水，需要结合地形条件进一步深入研究上游沉沙处理措施。

②存在渗漏、清淤、地下水补给以及防护林补水等问题，需详细分析论证，进行综合考虑。目前南疆部分县（市）、团场正在开展管道化输水的示范应用，根据实际运行经验，管道输水比较适合的管径为2 m左右，单条管道设计输水能力为6～10 m3/s，灌溉面积30万亩的大型灌区一般需要铺设4～5根输水干管。管道灌溉存在接头渗漏、清淤难度大、运行调控复杂、农田边缘防护林无水可灌等问题，此外还需要设置较大沉沙池，这些都需要结合灌区水源条件、渠道防渗改造情况综合考虑。同时，在南疆内陆干旱区，采用管道输水以后，对地下水补给的影响需要进一步深入研究论证。

③建议在目前有条件的地区进行先行试点，待条件成熟后再逐步推广。现有山区水库大多位于河流出山口，距离中下游灌区较远，短则几十千米，长则数百千米，过去通常采用“河道上引水闸+渠道”的方式解决输水问题。现代“坎儿井”输水模式主要采用管道输水来提高输水效率，考虑资金筹措状况，建议优先选择水源有保障（水库有调节沉沙能力）、工程可自压输水且管护简单，有二次沉沙建设条件且环境影响小、高标准农田程度高、属地下水超采灌区、兵地融合有示范作用的区域先行试点，通过“水库（渠首）+渠道+沉沙调节池+管道+高标准农田”系统建设，形成现代“坎儿井”灌区高效节水新模式，条件成熟再逐步推广。