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节水灌溉发展规划中有必要澄清的几个问题
  余开德  
    编辑:管理员 归档时间:2003/1/27    

国家计划在新世纪开始的若干年内,加大投入力度,支持大型灌区进行技术改造,以推动全国节水灌溉的发展,这是中央在世纪交替之际,针对具有全球性质的水资源紧缺问题,所做的一项重大战略部署。根据水利部的安排,目前许多大型灌区续建配套与节水改造规划正在紧张进行。根据笔者所接触到的一些情况,深感有几个与规划成果质量有密切关系的问题,有必要提出来加以讨论澄清。

由于气候、环境、水土资源、种植结构、产量水平、城镇生活工业用水等情况较之三四十年前有了比较大的变化,规划中对今后一个时期灌区水资源供需状况重新进行分析评价是完全必要的,这是使规划成果具有综合性、科学性、先进性和实用性的前提条件。水资源供需分析是一个严格的技术经济论证过程,它所涉及的许多参数,如作物需水量、灌溉制度、灌溉设计保证率等等,都有着明确的科学界定,但是在此次节水灌溉发展规划中,由于引入了一些尚不常用的概念,给某些重要参数带来了明显的不确定性,如节水灌溉制度、非充分灌溉、非充分灌溉设计保证率等等,如果不对这些提法通过讨论分别给出符合实际情况的科学界定,形成完整的、系统的科学概念,就有可能把水资源供需分析变成一场不应该的“数字游戏”。为此特提出我个人的一些看法,供大家讨论、参考,并望指正。

一、关于节水灌溉制度问题

“节水灌溉制度”一词出现于正式文件,时间并不长久,目前还没有给出一个确切的定义,因而可以这样理解,也可以那样理解,但有一点理解似乎是一致的,即“节水灌溉制度”应当比公认的、已经纳入国家标准的“灌溉制度”要节水。由于它涉及国家标准中所界定的“灌溉制度”与节水的关系问题,所以首先必须从灌溉制度说起。

灌溉制度是根据作物需水量和需水规律,在充分利用有效降水的条件下,经过分阶段水量平衡计算,并经大田试验验证确定的灌水定额、灌水时间和灌溉定额。作物需水量是在一定的作物品种、耕作、栽培、产量和土壤、气候条件下,作物生育期所必须消耗的水量。当然,随着科学技术的进步,即品种的改良、耕作栽培技术的提高,产量的增加,以及土壤和小气候的改善,作物需水量也会发生相应的变化。但这些变化毕竟是一个渐变的过程。目前中国各地采用的主要农作物需水量值,来源于1983年以后经过多年全国性协作试验研究,于1993年汇总出版的《中国主要农作物需水量等值线图研究》一书,它基本上涵盖了改革开放后一段时间农业科技发展对主要农作物需水量的影响。就大面积来说,时隔仅仅几年时间,作物需水量发生明显的变化是不太可能的。因此这次规划中作物需水量的取值,无疑仍应以上述成果为依据。

既然作物需水量是在一定条件下作物生育期所必须消耗的水量,以需水量为依据,通过水量平衡而确定的灌溉定额,显然并不包含有水量被浪费的部分。所以严格按照规范计算确定的灌溉制度,实际上是衡量节约用水的一项最基本的指标,或者说是节约用水的“底线”,而降低这条“底线”,必须建立在农业科技发展的基础上,首先降低作物需水量。在此次规划中通过降低作物需水量来制定节水灌溉制度,以达到减小灌溉定额的目的,看来时机尚不成熟。

能不能通过调整灌水时间和灌水定额,来实现减少灌溉定额的目的呢?有些同志曾经提出过类似的建议,如河北省某些地区,冬小麦可以“一水打千斤”,但因“一水”是一个模糊概念,是750m3/hm2或是1500、3000m3/hm2不明确,更没有通过水量平衡观测计算加以验证,所以还不能证明“一水”就一定节水。当然冬小麦生长期如果能从2水、3水、4水变为1水,无疑可以显著节省灌溉用工,通过试验研究如能进一步证实既不影响产量、又能节水,将会给灌溉制度带来一场重大的变革。但这个问题目前还只能是一个值得深入探讨的课题。

能不能说非充分灌溉制度就是节水灌溉制度呢?由于非充分灌溉没有一个固定的标准,满足作物需水要求80%是非充分,满足60%、40%也是非充分,而且必然要以牺牲一定的单产为代价。显然如果把按规范确定的灌溉制度任意砍去一块,就称之为“节水”,那是不严肃的。

根据经济发展要求,调整作物种植结构,经过优化,在首先确定单项作物灌溉制度的基础上叠加后,选取一个综合灌溉定额较小的综合灌溉制度,做为节水灌溉制度虽然也是一种常规做法,但却是此次规范中对节水灌溉制度一种比较可行的界定。这样做概念清晰、方法简单,可以完全按照国家标准规定的程度作出计算论证。调整作物种植结构是确定节水灌溉制度的核心,由于各地自然条件和经济发展水平的差异,不可能在较大范围内采取同一的结构模式,必须区别对待,使之与当地农业经济发展速度、规模、内涵相适应,并且有几套方案,以便于比较选优。

二、关于非充分灌溉问题

非充分灌溉是在供水能力不能充分满足一定条件下的作物需水量时,而采取的一种常规做法。以半干旱半湿润地区经常采用的灌溉设计保证率75%为例,100年将可能有25年不能按作物正常需要供水,在这些被“破坏”的年分里,毫无疑问只能实行非充分灌溉,把不同程度低于正常水平的供水量,安排在作物相对更敏感的时期,以争取在全灌区范围内取得较好的收成。由于非充分灌溉没有一个固定的标准,只能根据当年实际降水和供水量加以科学地灵活运用。所以非充分灌溉与节水之间并没有什么内在联系,更不是什么新概念,而是我国北方许多地区在干旱年份供水能力不能满足设计要求时,经常采用的做法。20世纪80年代初期北方许多地区开展的关键水试验、有限灌溉试验、以及减产试验等,也正是为了解决供水不足时,把有限水量用在“刀刃”上。

需要讨论的是,在此次规划中是否应当用非充分灌溉的概念对旧灌区进行技术改造设计?主张这么做的根据是非充分灌溉可以减少灌溉用水,虽然单产有所降低,但因灌溉面积扩大了,总产会有所提高。实际上这是一个非常复杂的社会经济问题,首先在我们这样一个人多地少的大国,能不能把农业产量的提高,建立在单产的降低上就是一个值得深入研究的问题;再者我们能不能把灌溉面积的扩大建立在损害原有灌区农户利益的基础上,也不宜轻易做出结论;更值得注意的是,现阶段灌区用水的浪费,并不是因为按规范、即按作物正常需水要求设计的灌溉制度定额偏高,而主要是渠系渗漏和田间灌水量偏大造成的;再加上非充分灌溉还没有一个可用于灌区设计的规范等原因,所以我认为在此次规划中不宜笼统地提出按非充分灌溉进行灌区技术改造技术。

当然,在水资源紧缺的地区,由于历史的原因,或由于经济发展的需要,不得不用有限的水量多灌溉一些土地,必要时经过论证也可以考虑采用规范中规定的灌溉设计保证率低限,以降低设计水平年的灌溉定额增加必须实行非充分灌溉的年份,扩大灌溉面积。这样就可以按照现行设计规范的规定,把非充分灌溉设计纳入“有章可循”。还可以按照已有的试验研究成果,计算出低于设计水平年的、不同频率降水和供水年份的各种非充分灌溉制度,作为必须实行非充分灌溉年份制定灌溉计划的参考。

三、关于灌溉设计保证率

最近颁布实施的国家标准GB50288—99《灌溉与排水工程设计规范》,规定灌区设计时应分析计算“灌溉设计保证率”,作为确定灌区工程规模和指导用水管理的依据。

按照规范规定,灌溉设计保证率(户),是在不少于30年的设计系列年数(n)内,能够按作物正常需水要求供水的年数(m)的百分数。由于30年在历史的长河中,毕竟是短暂的,其代表性只能是相对而言,故推荐用户=m/(n+1)计算灌溉设计保证率,同时根据多年实践经验,考虑到我国东西南北自然、经济、种植、灌区规模、灌水方法和经济效益等因素的差异,从规范所提供的不同类型地区灌溉设计保证率参考值中试选,经过反复计算,直到计算值和参考值基本符合为止。所以灌溉设计保证率的分析计算过程,也是灌区水资源供需分析过程,是一种简化了的、水土资源平衡的技术经济论证方法。

鉴于当前和今后一个时期水资源供需状况较之三四十年前,已经发生并将继续发生明显的变化,在此次规划中不可能原封不动地引用原有水资源供需分析结果,必须按规范和节水的要求重新进行分析,所以此次规划中所采用的灌溉设计保证率值,不宜事先做出提高或降低的规定。当然如果水资源条件不变,工农业用水比例也不变,通过提高灌溉水利用系数和优化农业种植结构,灌溉设计保证率将会有所提高,但上述两个不变,事实上是不可能的。

由于灌溉设计保证率越高,设计水平年灌溉用水量就越多,灌溉工程设计规模也就越大,因此有人提出如果采用非充分灌溉,减少设计水平年的灌溉用水量,就可以提高灌溉设计保证率。由于非充分灌溉的非充分程度没有一个固定的标准,而且如果单纯从追求总产出发,必然是灌水次数和灌水量越少,单方水的效益也越高,结果就变成了在一定的水资源条件下,单位面积灌溉用水量越少、越不充分,灌溉保证率也就越高。这就把设计灌溉用水量和灌溉设计保证率变成了可以任意取值的“数字游戏”,使水资源供需分析失去了它应有的意义。

因此,灌溉设计保证率的科学取值,在国家标准中既然已经有了明确规定,虽然其完善程度尚有待进一步发展提高,但在此次规划中还不宜匆忙“另起炉灶”。

节水灌溉是农业可持续发展的一个世界性问题,以节水为中心的灌区技术改造,对旧灌区来说是一次难得的机遇,也是一个要解决诸多难点的挑战。核心问题是切切实实地既要把灌溉用水节下来,又要把增产增收提上去;既应当把旧灌区改造成为用新技术、新装备武装起来的、现代化的、可以高效用水的新型灌区;又不能脱离我们的现实条件,要实事求是、讲求实用、注重实效。所以应当给此次规划的编制有一个比较充分的时间,以便研究解决所涉及的诸多问题,使规划能够真正成为指导各灌区节水灌溉今后发展的依据。

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