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节水灌溉赴美培训情况综述(1997年)
中国节水灌溉赴美培训团
    编辑:中国灌溉排水发展中心 归档时间:2003/11/28    

一、培训概况

经国家外国专家局批准,由水利部组团,水利部(农水司、科技司、财务司、灌排公司、润华公司、农田灌溉研究所)、财政部、中国人民银行、中国农业发展银行以及黑龙江、吉林、辽宁、北京、河北、山西、内蒙古、河南、湖北、广西、陕西、甘肃等省(直辖市、自治区)水利(水电)厅(局)、黑龙江农垦总局水利局等单位25人组成的“中国节水灌溉赴美培训团”,于1997年4月4日至5月2日赴美国进行了为期四周的培训。

在美期间,培训团先后到了东部的纽约州、华盛顿哥伦比亚特区、特拉华州,北中部的内布拉斯加州和西部的科罗拉多州及加利福尼亚州,参观农业部、内务部和上述各州有关业务主管与科研实验单位以及若干水库、水利区或灌区,访问康内尔大学、哈佛大学、加州大学有关院系或试验研究中心,考察生产节水灌溉设备的维蒙特灌溉公司(VALMONTIRRIGA-TION)和雨鸟公司(RAINBIRDINTERNATIONAL,INC.),听取有关各方关于美国节水灌溉政策、管理、技术、设备等方面的介绍或讲座,并与之进行了座谈交流。

节水灌溉培训团此行访美,培训、接待工作均由国家外国专家局指定的美国“美中贸易金融交流协会”负责。总的来讲,培训期间日程安排较紧,所到之地较广,考察访问单位较多。被访问的单位,有些位于湿润多雨的东部地区,有些分布在水资源紧缺的干旱、半干旱甚至沙漠地区;有的在大中城市,有的在偏远农村;它们当中既有政府主管部门、科研试验单位和灌溉管理机构,又有灌溉设备制造厂家。概言之,培训团此次赴美接触面较宽,学到了知识和经验,开阔了眼界,基本达到了预期的目的。

二、美国农业与灌溉简况

美国国土面积约937万km2,山区约占1/3,其余为丘陵和平原,耕地面积28亿亩(含近10亿亩的休闲耕地),水资源总量约29702亿m3。90年代初,美国人口近2.6亿,其中农业人口约520万,占总人口的2%。1996年,美国国民生产总值约5.6万亿美元,居世界第一,人均国民生产值2.3~2.5万美元。农业产值占2%,农产品年出口约600亿美元。

美国的地理位置大致在北纬25~50度、西经67~125度之间。其本上为北温带和亚热带气候。全国大部分地区雨量充沛且分布较均匀,光照充足,十分适合农、牧业生产。以中部的密西西比河为界,其东部地区以平原低地为主,年降水量800~2000mm,农牧业对灌溉的要求不大迫切,偶尔遇到特别干旱的年份需进行少量的补充性灌溉。以我们所到的东部的纽约州为例,全州3000万亩耕地,灌溉面积只有43万亩,排水面积近250万亩。密西西比河以西的17个州属干旱、半干旱地区,多为大平原或高原山区,年降雨量在500mm上下,是美国农业灌溉最集中的地区,其中太平洋沿岸地区降雨集中在冬季,夏季干燥炎热。美国西南部沙漠地区年降水量只有几十毫米。

美国总灌溉面积3.7亿亩,约占其耕地面积的13%;排水面积6.7亿亩,约占其耕地面积的24%。在有灌溉设施的面积中,约有1/3兼有排水设施。根据灌溉面积大小,美国若干主要灌溉州的排序如表1。

 

表1

美国若干州按灌溉面积的排序

 

灌溉面积(万亩)

1

加利福尼亚

6000

2

内布拉斯加

5100

3

得克萨斯

3700

4

爱达荷

2550

5

阿肯色

2100

6

科罗拉多

1950

7

堪萨斯

1850

8

蒙大拿

1500

9

佛罗里达

1200

按灌溉方式分类,美国全国的地面灌溉面积为1.9亿亩,占总灌溉面积的52%;喷灌面积1.62亿亩,占44%;微灌(滴灌、微喷等)面积1860万亩,占4%。美国东部灌溉面积所占比例不大,并且是补充性的,多采用先进的灌水技术。如纽约州灌溉面积中的92%为喷灌,8%。为微灌,没有地面灌溉。美国中西部为其灌溉的主要分布地区,且大多属于常年灌溉带。

这里既有喷、微灌,也有相当大的面积仍采用地面灌,这与东部地区的灌溉情况有很大的不同。如西部的加利福尼亚州,灌溉面积中的2/3为沟灌,其余的1/3灌溉面积中,喷灌与微灌各占一半。

美国的农业非常发达。每个农产的经营规模都较大,通常一个农户土地都在几千亩,多的几万亩。现代化程度很高,平地、耕作、播种、育苗、施肥、喷药、收获等工作,大部分实现了机械化操作。培训团在沿途考察所经之地的农田里极少见到人,但见除了不需灌溉或不使用大型喷灌机不需严格平整土地的田块之外,农田均是地平如镜,沟垄成行,作物高矮、间距一致,从任何方向看去皆象一条线。

三、节水灌溉的做法与特点

美国在提高农田灌溉水的有效利用率方面做了大量工作,取得了很大成效,在技术上达到了很高的水平。但其在观念、政策、措施、方法等许多方面与我国有很大的不同。就我们所见所闻,归纳起来大致有以下几点:

1.对“节水灌溉”的理解和概念不同。从政府的文件到科研实验成果报告、灌区的宣传小册子,主要强调“水的保护或保持”(WaterConservancy),它包括了提高农田灌溉水的利用率,同时也包含水资源多目标综合利用。如引洪回补地下水,满足社会各方面对供水的需求,为了保护环境和可持续发展而节约用水、减少对耕地的冲蚀,对污水进行处理和再利用等等。它比单纯地讲“节水灌溉”显然有更多的内涵,在工作思路上也更开阔一些。

2.政府扶持与农民参与。我们多次问到:联邦政府或州政府有哪些推行节水灌溉的法律或政策?得到的答复均是政府强调要保护环境,有效地综合利用水资源,但是没有明确的法律规定一定要采用什么措施节省灌溉用水。政府的职责是宣传、示范、引导农民,促使他们节约用水,至于农民具体采用不采用或采用哪一种灌水方法,由农民自己决定。美国农业部自然资源保护局(NaturalResourcesConservationService,USDA,即原来的美国农业部土壤保持局,SoilConservationService,USDA)为负责美国全国田间灌溉和用水的机构,它在全美各地有十多个从事农田灌溉试验研究的“中心”。这些“中心”通过观测试验改进各种灌水技术、灌水方法,提供各种信息和技术服务,并无偿对周围农民进行培训。农业部有一笔专项资金,补助各中心建立自己的示范区,通过这些手段,引导农民自觉地采用先进灌水技术。近年来,由于农民人数的减少,议员们竞选时对农民的重视程度也相应下降;另由于农产品生产供大于求,国会和政府对农业的重视程度也有所减弱,联邦政府对农业的投入有所减少。

政府扶持的另一种形式是:在西部17个州包括灌区在内的跨州大型骨干水利工程由内务部垦务局负责建设,且电站、水库等建成的工程亦由它管理。一般中小灌溉工程由地方政府或农民自己建设。大型灌溉工程的立项审批程序是:所在地区受益农民提出申请,如果资金不足,想申请联邦政府的贷款,则需要议员在国会提出议案,报内务部批准签署后授权垦务局进行研究、设计和施工。美国很少有单纯用于灌溉的水利工程,多数工程都是防洪、农业灌溉、城镇工业与生活供水、发电、旅游、鱼类及野生动植物保护等多目标综合利用工程。据垦务局水资源处主任介绍,联邦政府的贷款由财政部掌握(严格地说,是财政的周转金,不是商业银行的贷款),垦务局代管。它只解决工程总投资中的一部分,其余由地方自筹。不同性质的工程有不同的投资政策,防洪工程的建设及运行管理费用由联邦政府负担,无需偿还。发电及城镇工业供水部分由用款单位还本付息,灌溉部分的工程建设费只还本,不付息,还贷期40~50年,运行和维护管理费用由用户负担。工程在建设的同时即组建一个经当地法律批准成立的经营管理单位,它与政府机关没有隶属关系,由用水户选举产生董事会,工作人员由董事会雇佣,是非赢利性的自治经济实体。该经营管理单位按照归还贷款本金和维持工程正常运行的需要核定水费成本,向用水户征收水费。我们到过的几个灌区水费都不算高,大体上灌溉用水只有O.013美元左右(即相当于人民币约0.11元)。据了解,电费也不贵,居民用电0.13美元/千瓦时(约合人民币1元/度)。

灌溉工程把水输送到农民的地边,田间部分是采用喷灌还是滴灌或是其它灌溉方式,全由农民自己决定并投资兴建。

我们曾问过:如果有的工程全部是为农业灌溉服务,用水户无法承受还贷加运行费的高额水费怎么办?他们说,这样的工程根本就不能批准兴建。

在美国,各水利工程自收自支,做到收支平衡或略有盈余。以加州考契拉水利区1994年财务收支为例,其总收入为7307万美元,其中灌溉收入641万美元,城镇供水2880万美兀,卫生1764万美元,雨洪水利用622万美元,其它1400万美元;总支出为7300万美元。这属于收支基本平衡的情况。

3.明确“水权”,防止对水资源的争抢滥用,促进节约和合理利用。“水权”,即水量的使用权(或所有权)。在美国东西部各州没有统一规定,有的州规定属州里所有,有的州规定与私人所拥有的土地连带,拥有土地的人就相应地享有“水权”。它可以继承,有偿出售转让,有的地方还可以存入“水银行”。以科罗拉多河为例,该河以落基山脉上的融雪水为水源,涉及科罗拉多、加利福尼亚、亚利桑那等州的干旱地区。本世纪三十年代,内务部垦务局在科罗拉多河上修建了胡佛大坝,库容达422亿m3。与此同时,在下游地区修建了几个较大的引水灌溉工程,如考契拉水利区、伊姆皮里灌区等。当时,由联邦政府协调,有关各州达成了分水协议,并得到最高法院的裁决。其中伊姆皮里灌区分到了约84亿m3的水量。该灌区把这些水量按照法律批准规划的灌溉面积进行分配,落实到各个地块。谁买了哪一块土地,谁就拥有相应的水权。任何个人和单位都不得超用。当时洛杉矶的人口和规模不象如今这样大,所分得的水量较少。近年来,人口和城市发展迅速,需水剧增,原分得的水量不能满足需求。为此,洛杉矶大都市与伊姆皮里灌区于1985年签订为期35年的协议,灌区将采取包括渠道防渗、把含盐较多的灌溉回归水与淡水掺混后重新灌溉利用等措施来节约用水,把省出的水量有偿转让给洛杉矶大都市。作为补偿,洛杉矶大都市负担相应的工程建设投资和部分增加的运行费(其中灌溉回归水掺淡水再利用的工程投资为700万美元,另加一定的运行等费用)。

4.节水的方式因地制宜,注重实效。我们感到,在对待节水灌溉问题上,美国人也象他们对待别的事物一样,非常讲究实用和经济效益。在座谈中他们强调,各种节水措施都有其适用条件和生命力,不讲条件地把某一种措施(技术、设备)与另一种相比是不妥当的。

(1)沟灌。人们通常认为沟灌是落后的、需要淘汰的灌水方法,但在美国仍占灌溉面积的一半以上。在干旱缺水的加州,2/3的面积仍采用沟灌。我们曾问,为什么农民不用更节水的喷、滴灌?得到的答复是:沟灌省钱,配上激光平地的沟灌,其亩投资远比喷、滴灌便宜。

为了提高沟灌的灌水均匀度和水的利用率,他们采取了激光平地机严格平整土地和缩短沟长(从1/2英里缩为1/4英里)的办法。我们看到与沟灌相配套的低压管道输水在加州比较普遍,并目睹了一些地方正在开沟埋设塑料管道的情景。过去该州的管道输水多用混凝土管,近些年已多转用塑料管。地边上的出水口很小,大多采用一小段不大的水泥管套在出水阀门外,并在两侧设两个带简易闸板的出水口,远远看去十分醒目。为了减轻沟灌过程中水流对田间土壤的冲蚀,他们已研制开发出一种溶在水中的化学材料,效果明显,已在部分地区小范围推广。

当然,不管怎么说,沟灌灌水方法水的利用率要比喷、微灌低。在美国,以沟灌为主的地面灌溉面积呈缓慢减少趋势,喷灌、微灌所占比例缓慢—上升。

(2)渠道防渗。美国农村的道路、房屋、环境等建设标准都很高,农民收入也相当高,但在沙漠腹地中的伊姆皮里灌区,我们惊讶地看到有不少的渠道不衬砌。问主人为什么?他们说:各地土质不同,有些渠道下面为粘质土,不衬砌也没有多大的渗漏水量,花很多钱搞混凝土防渗不合算,现在也没这笔钱。

(3)喷灌。在中部的内布拉斯加州,从飞机上向下望去,一个个圆型田块鳞次栉比,是使用大型圆形喷灌机的特征。在美国中部大平原,使用维蒙特公司生产的机械化灌水设备-圆形或平移式喷灌机的做法比较普遍。我们注意到,该公司近年来生产的各种型号的大型喷灌机基本上贯彻了低能耗、小流量、喷头向下靠近于作物甚至地面进行喷洒、减少蒸发、增强抗风能力的指导思想。它实际上是把大型机械化、自动化喷灌与微喷结合在一起。

据维蒙特公司技术人员讲:欧洲用卷盘式喷灌机较多的主要原因是,欧洲降雨多,气候湿润,属补充性灌溉,每年灌水次数不多。卷盘式喷灌机更适合于较小的不规则地块、分散的水源。它的能耗高(圆形喷灌机的能耗仅为其1/4)、搬移作业占用人工和拖拉机。加州大学灌溉技术中心的人员讲:二十多年前,加州试用过卷盘式喷灌机,农民不接受,至今加州没有这种喷灌机。另据美国农业部自然资源保护局的人员说:过去美国不用卷盘式喷灌机,近年来在东部补充性灌溉的地区也有少量使用。

在加利福尼亚州,很少见到大型圆形或平移式喷灌机。从旧金山乘车到加州最南端的圣迭戈,距离上千公里,沿公路两侧看到的农田喷灌基本上都是可拆装半固定或全移动铝管喷灌,所灌作物多为蔬菜、苗圃。有些果园为树下固定式喷灌。我们曾了解,他们为什么不使用机械化、自动化程度高的圆形或平移式喷灌机?他们说:加州的条件与内布拉斯加州不同,这里土地利用率高,经多年建设,地块、水源都已固定成型,有些果树已长成大树,很难改用圆形喷灌机。另外,这里以蔬菜、瓜果为主,品种多,生长期不同(加州光热资源条件好,南部一年可种4~5季作物),移动铝管喷灌便于机动灵活地适应不同地块、不同作物的要求。

(4)滴灌。在雨鸟公司,我们看到他们新研制生产的压力补偿式滴灌带,壁厚有三种:5mil、9mil和15mil(1mil相当于1/9000英寸)。布置的管线长度最长可达三四百米,主要用于草莓、甜瓜、土豆、棉花、蔬菜等经济价值高的作物。据介绍,若用于地表只能用一季;若浅埋于表土下面20~30cm处,保用1年,可用5年;若埋得更浅一些,不用时可收卷起来,可用3~5季作物(每种瓜果蔬菜的生长期较短)。但是埋入地下,要配备专用的浅耕农业机械,以免耕作时破坏滴灌带。据公司的人员介绍,美国一半以上的滴灌带埋入地下。但是沿途我们所看到的滴灌多用于农田地表,据说是由于那些地是租来的,他们没有长期使用这些土地的打算。但是滴灌带埋入地下存在容易遭昆虫咬损、泥土或作物根系堵塞出水口的问题。

而对于滴灌带埋入地下使用的做法是否已广泛推广的问题,加州大学弗雷斯诺分校灌溉技术中心的大卫·佐尔多斯克博士回答说:地下滴灌在美国用得很少,尚处在研究试验阶段,有些滴灌带埋在表图以下很浅的地方,不能称之为“地下滴灌”。他认为,滴灌就是滴灌,不要去搞什么地下滴灌。

(5)渗灌。在康内尔大学农业工程实验室,接待我们的研究人员让我们参观了用废旧汽车轮胎生产的含有许多肉眼看不见的微孔的“渗灌”管。我们问如何评价这种灌水设备和技术,它在美国哪些地方的农田灌溉中应用?对方回答:这种管材是杜邦公司从废物再利用的角度研制的,目前尚在试验研究,没有在生产中应用,尚谈不出如何评价其优缺点和使用前景。

5.重视科研。美国十分重视节水的科学研究。我们所到过的农业部试验研究中心、垦务局的实验室、有关大学的实验室以及灌区和公司等,都开展了不同方面的研究试验。我们在参观美国农业部研究局设在科罗拉多州的示范教育研究中心时了解到,目前该中心正与科罗拉多大学及维蒙特公司合作,侧重于进行大型喷灌机在小田块上的更精量灌溉试验,而他们过去偏重于进行大地块上的灌溉试验。该中心建有一个气象信息系统网络,每天后半夜收集分布于全州31个气象站的各种气象、土壤信息。有关信息数据经通讯系统送到该中心用计算机进行处理,然后通过网络送到农民用户那里,清晨农民在家里即可了解指导灌水的有关信息资料。所有这些程序都是自动控制。目前,全州有2000个农户接收这种信息,每月付信息服务费40美元。

在考契拉水利区,其中心控制室已实现对全灌区各节制闸、分水闸水位、流量等方面的遥测遥控,使得水量调配更精确,减少了水的损失。

在雨鸟公司的试验中心,主人让我们参观了他们收集的各地竞争对手公司的产品。他们对其均进行测试,从中找出对手产品的长处和自己产品的不足,通过不断改进而使自己的产品更有竞争力。为了提高雨鸟公司微喷头、滴灌带的抗堵性能,他们的实验室甚至收集有世界各地具有代表性的泥沙土样,反复进行模拟试验。

四、若干见闻与感受

1.美国是“多龙”治水、管水,主要涉及内务部、农业部、陆军工程兵团等单位,虽然各部门之间业务交叉,但职责分工清楚,较少有争权扯皮的事。政府、企业、民间自治管水组织之间职责、权限、利益划分明确,各自发挥自己的作用并相互配合。

2.依法治水、管水。河流水量分配通过法律固定,开发一个区域的水资源、建立管水自治机构,也由专门的法律批准,一切都依法办事。在日常生活中,人们的守法意识很强。

3.水利、电力、公路、航空、供水等基础设施完备,全国高速公路密如蛛网,十分快捷方便。需要建的水利工程差不多都建完了,今后主要是改造提高。商业、服务行业发达,物质极为丰富。与美国一般人的收入水平相比较而言,其吃、穿、用等生活基本必需品价格很便宜。

4.重视教育。人们的文化素质较高,讲礼貌,守时间。公路上汽车互相礼让,很少见到公共场所为小事争吵斗殴。绝大多数人能自觉遵守社会公德。

5.重视环境保护。我们所到之处,但见绝大多数有人居住的地方,哪怕是偏远地区高速公路的加油站附近,都是绿草如茵,鲜花盛开。极少见到垃圾,从厕所卫生状况可看出环境质量。

6.也有阴暗面。在某些城市,如华盛顿、旧金山等,有些低收入阶层居住街区的卫生状况较差。有时可看到无家可归的流浪汉和排队等待发救济午餐的人群。

五、思考与建议

1.美国的节水灌溉起步较早,疆土辽阔。从其不同类型的气候、土壤、作物条件、灌水方式中皆容易找到与我国相似的地方。美国的节水灌溉是与其现代化农业相配套而同步发展的,无论是规模还是技术水平都比我国先进得多,许多经验值得我们认真学习借鉴。但是,美国的国情,如自然条件、农业基础、作物结构、农业经营规模、经济实力、管理水平等许多方面与我国均有很大差别,因此我们不能照搬美国的做法。例如,大型喷灌机在美国使用较多,在我国,目前除了国营农场有可能少量使用外,大部分农村不具备使用的条件。

2.虽然美国喷灌、微灌等先进的节水灌溉面积居世界第一,但是他们仍然十分重视改进占灌溉面积一半的地面灌水方法,而且取得了明显的效果。我国目前地面灌溉面积占98%,是灌水方法的主体。我们应当积极推广喷灌、微灌等先进灌水技术,逐步增加其比重,但要充分地估计到这需要一个很长的过程。在学习、引进喷、微灌等先进技术的同时,也要加强对传统的地面灌水方法和技术的研究,提高其用水效率,这方面的节水潜力和值得总结推广的经验很多。

3.美国的“水权”有偿转让,能够给节约用水者以合理补偿,把省出的水满足其它用水户的需求,既节约了水资源,又促进社会经济发展。我国许多地方农民投资投劳搞节水灌溉工程,省出的水支援城市或工业,得不到合理补偿,这不利于调动农民搞节水的积极性,应当研究改进完善这方面的政策。

4.维蒙特公司、雨鸟公司都是世界著名的生产节水灌溉设备的公司,技术先进,实力比较雄厚。在座谈中他们均对中国市场很感兴趣。建议有关公司、厂家与他们进一步接触,研究引进技术或合资办厂的可能性,尽快提高我国节水设备的研制与生产水平。

5.我们去过的几个单位,如加州水利局、北科罗拉多水利区、考契拉水利区、伊姆皮里灌区等都多次接待过中国代表团,有的甚至今年以来已接待三四批中国团。其中有些单位的人员表示对中国的水利建设感兴趣,想去中国访问,但没有机会。建议考虑以适当方式加强双方交流。

6.当我们向一些单位索要更详细的资料时,他们很爽快地告知我们,可以通过因特网(Internet)检索。计算机信息网络系统在美国已很普及,我国在这方面才刚刚起步。建议加强这方面的工作,以便用较小的代价而方便、快捷地了解、掌握更多的国际上的信息。

中国节水灌溉赴美培训团

执笔:冯广志、白晓君

中国灌溉排水发展中心主办 电话:010-63204221 京ICP备06013489号-1 京公网安备110102003227