水利運用論文：灌溉水運用幾率提升探索范文

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作者：彭世彰高曉麗單位：水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室河海大學水利水電學院

提高灌溉水利用系數的主要措施

（1）渠道防滲

渠道防滲是提高渠系水利用系數最有效、應用最普遍的工程技術措施之一。渠道防滲主要有漿砌塊石襯砌、混凝土襯砌和塑料薄膜等方式，較土渠分別減少滲漏損失水量50%～60%、60%～70%和70%～80%。大型灌區的渠道防滲可使渠系水利用系數提高0.2～0.4，減少渠道滲漏損失50%～90%。到2009年年底，全國防滲渠道控制面積為1116.6萬hm2，占全國工程節水灌溉面積的43.4％，支渠以下的渠道大部分仍是土質渠道，渠道水利用系數具有很大的提升空間。渠道防滲有效地減少了滲漏損失水量，在一定范圍內，渠系水利用系數隨著渠系防滲率的增加而增加。

（2）低壓管道代替明渠輸水

用低壓管道代替明渠輸水，既可減少輸水過程中的渠道滲漏和水面蒸發損失，又可嚴格控制灌溉用水，渠系水利用系數高達0.95～0.97，與土渠灌溉相比可節約水量25.5%～40%。渠道防滲和低壓管道輸水提高了渠系水利用系數，但減少了渠系和田間滲漏損失水量對地下水的補給，對地下水水位產生一定影響，可能導致生物棲息地破壞、自然植被衰竭、湖泊濕地萎縮、土壤鹽漬化等一系列生態問題。

（3）加強渠系輸配水管理

渠系水的不合理配置，也是造成灌溉水浪費的重要因素。國內開發了渠系配水軟件、決策支持系統，并增加各種渠系配套建筑物，發展各種配水、量水技術，加強對渠系水的優化配置；美國、加拿大、澳大利亞、日本和法國等發達國家大量采用計算機技術調控渠系輸配水，把計算機技術、自動控制技術、系統工程技術等應用于用水管理，運用智能化的灌溉預報與節水灌溉決策支持系統，實現集信息采集—處理—決策—信息反饋—監控為一體的調度系統。其中，美國墾務局將自動控制技術用于灌區配水調度，配水效率從過去的80%增加到96%。加強渠系輸配水管理，減少渠系的泄水、棄水和退水等水量損失，實現灌區水資源的優化配置和灌溉水的合理調度，從而提高灌溉水利用率。

2.減少田間無效耗水，提高田間水利用系數

田間滲漏、徑流、地表蒸發和植株蒸騰等水量損失大大降低了田間水利用系數，為此，推廣先進的灌水技術、高效用水調控技術以及農藝措施，以減少田間無效耗水，提高田間水利用系數。

（1）先進的灌水技術

美國、以色列、澳大利亞等國家已大面積采用水平畦灌、波涌灌等精細地面灌溉方法，激光控制平地技術使農田灌溉水利用率提高了20%～30%。噴灌、微噴灌、滴灌和覆膜灌等先進的灌水技術逐步推廣，減少了田間灌溉水滲漏、徑流、地表蒸發以及棵間蒸發損失水量，田間水利用率顯著提高。其中，噴灌可使灌溉水利用系數達到0.7以上，比地面灌溉減少水量損失30%～40%；滴灌進一步減少了蒸發和滲漏的損失，比噴灌減少水量損失30%，比地面灌溉減少水量損失70%～80%；膜下滴灌比常規溝灌減少水量損失50%左右；涌流畦灌可減少水量損失10%～40%。美國在平移式噴灌機上對噴頭裝置和噴灑方式進行了改造，灌溉水的利用系數可提高到0.9以上；以色列采用渠道輸水、噴灌、滴灌和自動控制技術，使灌溉水利用系數平均達到0.9。大力開發與推廣各種先進灌水技術，可不同程度地提高灌溉水利用系數。

（2）高效用水調控技術

灌溉水的最終目標不是灌入田間，而是被作物吸收利用。進入田間的灌溉水很大部分以植株蒸騰和株間蒸發的形式而散失。如果充分利用作物自身根系吸水和葉片氣孔調節作用，可以減少這部分水量損失。近年特別注重作物高效用水生理學基礎，通過對土壤—植物—大氣連續體水分傳輸機理與植物適度缺水的補償效應等問題的研究，國內外相繼開展了作物調虧灌溉、控制性分根交替灌溉、水稻控制灌溉和精準灌溉等作物高效用水調控技術，掌握田間土壤水分狀況和植物生理生態過程及其耗水規律，建立具有監測、傳輸、診斷、決策等功能的作物精量控制灌溉系統，進行科學合理的灌溉。因此，利用作物自身調控功能，開展作物高效用水調控技術，減少植株蒸騰和株間蒸發等水量損失，降低作物需水量要求，也是提高灌溉水利用系數的重要途徑。

（3）農藝措施

對土壤進行深耕中耕，增施有機肥，改善土壤結構，提高土壤涵蓄水能力，增強根系對土壤水分的吸收能力；在秸稈覆蓋、砂土、薄膜和人工保水劑等方面也進行了許多研究，可以提高耕層土壤貯水量；調整和優化作物種植結構，合理分配灌溉水，提高農田整體水分利用效率。采取各種農藝措施，減少了灌溉水在土壤中的滲漏與表土蒸發等水量損失，從而增加耕作層土壤的保水能力，提高了田間水利用系數。

3.加強回歸水的重復利用，減少渠首灌溉引水量

眾多研究表明，灌溉水利用系數隨空間尺度的增加而降低，存在一定的尺度效應。回歸水及其重復利用是導致灌區灌溉水利用系數產生尺度效應的主要原因。通過加強灌溉管理和增設重復利用灌溉水設施，提高回歸水的重復利用率，實現提高灌區灌溉水利用系數的目標。

隨著空間尺度的加大，回歸水量也增多。有效的管理可以提高回歸水的重復利用率，比如采取按田分水、提高水價等措施，促進不同尺度下回歸水的重復利用；制定科學的灌溉制度，采取先遠后近、先高后低的輪灌制度，充分利用滲漏水。湖北漳河灌區依靠提高回歸水重復利用率，灌區灌溉水利用系數均得以顯著提高。從水資源平衡的角度分析，徑流和滲漏損失的水量一部分轉化為其他形式的水，通過引、蓄、提相結合的工程，部分可以重復利用。

在北方灌區，多通過井渠結合的方式，聯合調配地表水與地下水，重復利用渠系和田間的滲漏水；在南方丘陵地區，采用長藤結瓜灌溉系統，利用灌區內的塘堰及中小型水庫攔截部分灌溉水徑流損失的水量。增設水重復利用設施，力爭水資源在灌區內部重復利用，可以提高灌區灌溉水利用系數。分析灌溉水利用系數的尺度效應，并加強回歸水的重復利用，有助于提高灌區灌溉水利用系數。但以往對灌溉水利用系數尺度效應的研究多集中于下墊面均一的情況，具有很大的局限性。

需要研究的主要內容

1.跟蹤灌溉水利用系數動態變化

進一步探索適合我國灌區的灌溉水利用系數指標體系，并健全灌溉水利用系數全國測算分析網絡，因地制宜地選擇測算方式，動態分析全國及各地區的灌溉水利用系數及其變化情況，有助于灌溉水利用系數較低的地區及時采取相應的措施，以提高整體灌溉水利用系數。

2.確定不同類型地區適宜的渠

道襯砌率和灌溉水利用系數閾值考慮不同類型地區灌區適宜的渠道襯砌率和地下水水位等問題，對水資源利用率進行綜合評價，探討維持人水和諧、實現水資源可持續利用等多目標的渠道襯砌率和灌溉水利用系數閾值，確保水資源的永續利用。

3.制定多水源聯合調配與優化調度方案

應用現代化信息技術監測系統，掌握渠系和田間水分運行狀況，進行動態計劃用水管理，實施多水源聯合調配，充分、合理、高效地利用干支流及地下水等水資源，在井渠結合灌區，研究不同防滲率與灌溉水利用系數的關系，構建最佳井渠比調控模式，聯合調配地表水與地下水，提高灌區內部灌溉水的重復利用率，實現水資源的優化配置。

4.研究下墊面非均一條件下灌區灌溉水利用系數的尺度效應

以區域尺度水轉化與水平衡動力學為理論基礎，探明下墊面非均一條件下灌溉水利用系數的尺度效應，充分挖掘每一個可能的節水環節，解決不同類型灌區、不同種類作物和不同種植面積而導致的作物需水量時空尺度和用水結構問題。

5.揭示節水、高產、優質及環境友好的水分—產量—品質—環境效應綜合響應關系

基于SPAC水分連續系統，研究不同灌水量對土壤水分、作物產量、品質和環境的綜合相應關系，并給出定量的描述，進而合理分配灌溉水量，解決提高灌溉水利用系數這一前沿性基礎問題。