新疆阿克蘇灌區(qū)節(jié)水灌溉效率效益調查分析

　　[摘 要] 本文通過對新疆阿克蘇灌區(qū)節(jié)水灌溉效率效益的調查分析，了解當?shù)毓?jié)水灌溉農業(yè)現(xiàn)狀，得出：阿克蘇灌區(qū)現(xiàn)狀主要作物耗水水分生產率在國內居中等水平，糧食作物和經濟作物（指棉花）的用水水分生產率均有提高水平的空間。采用膜下滴灌等微灌技術和種植林果業(yè)等均可以提高灌溉效率和效益。
　　[關鍵詞] 節(jié)水灌溉；渠道防滲；水分生產效率效益；微灌技術
　　我國水資源緊缺，建設節(jié)水型社會絲毫不能懈怠。自80年代以來我國的節(jié)水已有明顯成效。我國萬元GDP用水量，1980年是9820m3，2000年降到610 m3，2003年降至448 m3。新疆是典型的灌溉農業(yè)區(qū)，是用水大戶，農業(yè)的干旱缺水呈現(xiàn)越來越嚴重的態(tài)勢。維系良好的生態(tài)環(huán)境，建設節(jié)水高效農業(yè)，提高灌溉管理水平，實現(xiàn)水資源的合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置、有效保護是避免水危機的關鍵。
　　一、基礎工作
　　節(jié)水灌溉目的是提高灌溉水的利用效率和效益。灌溉水利用效率的指標為灌溉水利用系數(shù)，目前全國平均灌溉水利用系數(shù)約0.45，力爭到2010年，將全國灌溉水利用系數(shù)提高到0.5以上。灌溉水利用效益的指標目前尚無統(tǒng)一的規(guī)定，但可考慮兩個指標：即以產量計的作物水分生產率和以產值計的萬元產值（GDP）用水量（或耗水量）。水分生產效率是指每立方米水生產出的作物產量，通常以作物產量與灌溉水量的比值[1]或作物產量與耗水量的比值[2]來表示。近年來，國內外越來越多地采用“水分生產率”來衡量水資源利用狀況或灌區(qū)的用水管理水平。作物水分生產率全國平均約為0.8 kg/m3，世界發(fā)達國家可達2 kg/m3以上[3]。
　　新疆阿克蘇灌區(qū)是農業(yè)大區(qū)，是全國數(shù)得著的大型灌區(qū)，灌區(qū)經濟在地區(qū)仍有舉足輕重的作用。阿克蘇河流域是塔里木河主要供水的源流，水資源配置的矛盾十分突出。研究提高水的利用效率和效益，解決水資源制約問題，是落實政府提出的強區(qū)富民、解決三農問題的重要任務，也是在本行業(yè)落實科學發(fā)展觀的體現(xiàn)。
　　2000—2005年，通過二期世行貸款項目《阿克蘇子項目區(qū)水鹽監(jiān)測》和《阿克蘇子項目區(qū)水鹽平衡及模型模擬研究》等項目的實施監(jiān)測，已為節(jié)水灌溉做了大量的工作，除了配合塔里木河近期綜合治理項目狠抓節(jié)水外，還進行了大量的流域管理的基礎性工作。在灌溉水利用率方面，結合世行貸款項目進行了全灌區(qū)渠系的調查，完成了計算機系統(tǒng)的渠系網(wǎng)絡圖。進行了渠系水利用系數(shù)的測試等：2002～2005年，塔河流域阿克蘇管理局組織人員進行了全灌區(qū)各級渠道約40 處動水法渠系水利用系數(shù)的測定，4處靜水法渠系水利用系數(shù)的測定。2005年，塔河流域阿克蘇管理局自行立項，在清華大學水利系的指導下進行了阿克蘇灌區(qū)水分生產率現(xiàn)狀調查和試驗研究課題，取得了相應的調查試驗成果。這不僅初步摸清了阿克蘇地方灌區(qū)目前灌溉水利用現(xiàn)狀，也為進一步節(jié)水作好了鋪墊。
　　二、渠系滲漏測試
　　渠系輸水的水量損失在綠洲水量轉化中有著重要的作用。渠道滲漏測試可根據(jù)渠道條件選擇靜水法或動水法，該兩方法都是渠道滲漏測驗中常用的方法。
　　2001年7月，為了檢測渠道防滲效果，選擇阿克蘇灌區(qū)托卡依干渠作為測試對象，進行渠道滲漏損失試驗。試驗依據(jù)水利部頒布的《渠道防滲工程技術規(guī)范》 SL 18-91的標準進行。托卡依干渠的防滲渠道試驗采用靜水法的恒水位滲漏和變水位（水位下降）滲漏試驗方法；王國澤渠的未防滲土渠采用動水法試驗。
　　1.靜水法測試結果
　　試驗自2001年7月30日17時至9月1日11時，歷時近33d。試驗所得恒水位下滲漏強度隨時間變化關系如圖1。
　　
　　圖1 托卡依渠道恒水位滲漏強度Q與時間t關系
　　自2001年9月1日22時至21日10時近20d進行地下水位下降的渠道滲漏試驗，渠道水深由1.870m下降到1.624m。渠道滲漏強度與水深的關系如圖2。
　　
　　圖2 托卡依渠道變水位渠道滲漏強度與水深關系
　　托卡依渠的滲漏強度與水深的關系為：Q＝0.172 h 4.504。
　　2.動水法測試結果
　　為了說明渠道防滲的效果，在進行上述防滲渠道的滲漏試驗同時，選擇未防滲的王國澤渠（土渠），應用動水法進行渠道滲漏水量的計算分析。王國澤渠位于阿塔公路44km處東側約500m處，渠道測驗長度為3km，渠道基本順直，渠口寬5m，渠深1m，縱坡1/2000，土質為粘土，地下水埋深1.5m。動水法測驗時，分別測量渠道上游（進水）斷面和下游（出水）斷面的流量，二者的差值即為該渠段的滲漏損失量。通過不同季節(jié)的五次實測數(shù)據(jù)分析，平均每km損失系數(shù)為2.79%。
　　本次試驗表明，防滲的托卡依干渠用靜水法得到的穩(wěn)滲強度是0.38 L/m2.h，每km滲漏損失量為0.0055%；未防滲的王國澤渠每km損失量為2.79%。兩者比較見表1。
　　表1 托卡依干渠防滲前后渠道滲漏水量損失
　　
　　三、典型區(qū)作物耗水調查
　　1.棉花耗水調查
　　根據(jù)全灌區(qū)棉花種植區(qū)域及品種，選擇了三處典型區(qū)進行調查：阿克蘇良種場（陸地棉）、哈拉塔鎮(zhèn)十五大隊（長絨棉）、阿瓦提縣豐收二場（長絨棉），基本上代表了本灌區(qū)的實際情況。通過布置2m深的鋁塑測管，利用中子儀進行作物生育期農田水分狀況的監(jiān)測。經過分析和計算，得出灌水量、耗水量和耗水水分生產率情況如表2。
　　表2 阿克蘇灌區(qū)棉花耗水水分生產率
　　
　　調查結果，阿克蘇灌區(qū)棉花耗水水分生產率約在0.65～0.75（kg/ m3），由于該數(shù)據(jù)直接來自本灌區(qū)，對灌區(qū)管理有參考價值。其變幅差別除灌溉因素外，與管理水平有關。從產量來看，下游地區(qū)棉花產量要略高于中游地區(qū)，且下游地區(qū)大部分種植長絨棉，上中游地區(qū)種植陸地棉較為普遍（專指開發(fā)10年以上的熟地）。
　　另外，阿克蘇河流域中游地區(qū)畝用水量要高于下游地區(qū)，其原因是中游用水比下游方便，下游地區(qū)在作物生長期的實際灌水量已經不能充分滿足作物生長的需要，從觀測數(shù)據(jù)來看存在作物從土壤中奪取水分（土壤中儲水量降低）；而中游地區(qū)沒有出現(xiàn)這種情況，中游地區(qū)農田也可能存在部分奢侈蒸發(fā)蒸騰。
　　2.冬小麥耗水調查
　　阿克蘇灌區(qū)冬小麥種植大致在流域上中游地區(qū)，選擇阿克蘇市良種場附近冬小麥地作為典型田，冬小麥收割復播玉米，將冬小麥與玉米并在一起分析，得出灌水量、耗水量和耗水水分生產率情況如表3。
　　表3 冬小麥（復播玉米）耗水水分生產率
　　
　　本典型田作物耗水水分生產率達1.35kg/m3（小麥、玉米），大體表明了阿克蘇市周圍的作物耗水水分生產率的水平。
　　3.紅棗耗水調查
　　在阿克蘇地區(qū)實驗林場，分別布設滴灌、微噴及對照地面灌三個處理，各處理兩行棗樹為一個重復，共九個小區(qū)。第5d測定土壤剖面含水率，灌水前后及遇降雨時加測。成果分析見表4。
　　表4 不同灌溉方式棗樹水分生產效率
　　
　　可見，水分生產效率以滴灌最高，其次為微噴灌，對照地面灌水分生產效率最低。由于滴灌與微噴灌較地面灌節(jié)水49%以下，二者灌溉水分生產效率分別為地面灌方式的2.4倍或2.3倍，而由于地面灌灌溉水量雖高，但灌溉水僅有42.9%用于棗樹消耗，耗水水分生產效率三者相差不大。可以看出，地面灌方式節(jié)水潛力還相當大，并且在滿足棗樹需水的同時還可以提高棗樹的水分生產效率[5]。
　　四、供水分區(qū)耗水調查
　　1.阿克蘇市良種場
　　該分區(qū)實行的“供水到戶”的管理方式，斗渠引水量由多浪渠大龍口水管站人員自行監(jiān)測，水量基礎資料比較齊全，作物品種比較齊全，能夠較為全面地反映各種作物的用水水分生產率。調查分析結果見表5。
　　表5 阿克蘇市良種場作物用水水分生產率調查分析
　　
　　由表列數(shù)據(jù)可知，對不同的農作物，單方水的產出是不同的。其中水果和瓜菜的產量相對為高，價格也高。
　　2.溫宿縣薩瓦甫齊牧場
　　薩瓦甫齊牧場處于庫瑪拉克河的出山口附近，土層較薄，土壤相對貧瘠，基本符合昆托河灌區(qū)處于阿克蘇河流域上游的實際情況。調查資料如表6。
　　表6 溫宿縣薩瓦甫齊牧場作物用水水分生產率調查分析
　　
　　3.農一師沙井孜灌區(qū)
　　沙井孜灌區(qū)屬農一師，基本上全部種植棉花，采用膜下滴灌技術，節(jié)水有成效。選擇一團的一塊膜下滴灌地調查，見表7。
　　表7 沙井孜灌區(qū)（一團）作物用水水分生產率調查分析
　　
　　一團處于沙井孜灌區(qū)新井子水庫上游，春季灌區(qū)用水相當困難，每畝施肥品種及數(shù)量、每畝播種量、播種時間等生產要素與地方灌區(qū)相比大致相當且有所下降，但棉花水分生產率較地方灌區(qū)為高。膜下滴灌技術將幾千年傳統(tǒng)的灌地變成了真正的灌作物，節(jié)水增產效果明顯，是可借鑒的經驗。
　　4.主要作物水分生產效率和效益
　　2010年12月，對阿克蘇河流域各灌區(qū)主要作物水分生產效率和灌溉效益作了相關調查和分析，包括阿克蘇市、溫宿縣、烏什縣、阿瓦提縣、柯坪齊浪鄉(xiāng)以及農一師兵團沙井子、四團、六團等。
　　阿克蘇河灌區(qū)各縣（市）棉花單方水產值
　　
　　阿克蘇河灌區(qū)各縣（市）冬小麥單方水產值
　　
　　阿克蘇河灌區(qū)各縣（市）林果業(yè)單方水產值
　　
　　可見，阿克蘇灌區(qū)主要作物的水分生產率棉花為0.67～1.39 kg/ m3；冬小麥為0.85～1.55 kg/m3；林果業(yè)為1.06～4.43 kg/m3。單方水的產值：棉花為7.75～9.1元/ m3；冬小麥為2.4～4.2元/ m3；林果業(yè)為11～32元/ m3。
　　五、結論
　　阿克蘇灌區(qū)現(xiàn)狀主要作物耗水水分生產率在國內居中等水平。糧食作物和經濟作物（指棉花）的用水水分生產率均有提高水平的空間。以與其鄰近、灌水條件較差的沙井孜灌區(qū)比較，由于采用膜下滴灌，沙井孜灌區(qū)用水水分生產率高于阿克蘇灌區(qū)。棉花的經濟效益優(yōu)于糧食作物（未考慮深加工），在有條件的地方，林果業(yè)的灌溉效益高于棉花。本灌區(qū)要根據(jù)自身條件和市場情況爭取灌溉效益最高，需要建立多元結構經濟，以發(fā)展紅棗、核桃等林果業(yè)等發(fā)展經濟的思路。
　　目前節(jié)水灌溉應明確以下主攻方向：進行以渠系防滲為中心的灌區(qū)工程改造與建設，以提高輸水效率；采用先進的灌水方法與技術，建立噴微灌設備的產業(yè)，高頻次小定額的微灌方法將是今后的發(fā)展趨勢[6]；加強田間灌溉用水管理，建立節(jié)水灌溉技術服務體系，以提高作物水分生產效率。
　　參考文獻
　　[1] 郭海濤，鄒志榮，楊興娟等.調虧灌溉對番茄生理指標、產量品質及水分生產效率的影響[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究，2007，25（3）：133～136.
　　[2] 邵立威，張喜英，陳素英等，花后脫葉對冬小麥產量形成和水分利用效率的影響[J].農業(yè)工程學報，2009，25（1）：21～26
　　[3] 雷志棟，胡和平，楊詩秀.關于提高灌溉水利用率的認識.中國水利，1999.07：13～14
　　[4] 段雷振.靜水法試驗測定托卡依干渠滲漏強度.水利科技與經濟.2008.14（11）：872～873
　　[5] [6] 董新光，任玉忠.干旱區(qū)棗園微灌土壤水分轉化、消耗、滲漏數(shù)值模擬分析.西部干旱區(qū)水利研究與實踐.烏魯木齊：新疆科學技術出版社，2010，12：127～133