結合實例探討灌區生態節水防污技術

阿不都外力

摘 要：重點以農業生態系統為例，以新疆石河子生態灌區發展現狀為研究對象，針對其在節水灌溉與水資源利用工程技術應用過程中，就其中節水灌溉與農業水源污染問題進行探討分析。

關鍵詞：瑪納斯灌區 生態農業 農田灌溉 節水 防污

所謂“生態灌區”，主要就是指在整個灌區空間范圍內，始終堅持以改善農業生產和人居環境質量為導向，并以農業生物為主的各種生物成分和非生物成分在內所共同構成的“人工——自然——社會”這樣一種復合型的農業生態系統，不僅如此，同時也包括林草生態系統、溝渠與河湖生態系統等。

1.新疆石河子灌區農業與水資源現狀1. 1水資源現狀

本文所提到的“生態灌區”，可以狹義的理解為“農業生態系統”，而“農業生態系統”主要是由農業環境因素、農作物、各種動物和微生物等眾多生態要素共同組成的。在新疆石河子農業生產地區，農業生態系統在其中起到的主要功用就是承擔著區域內生物的正常生產、提高生物產量以及改善當地人民生活質量。不僅如此，它還有氣候調節與凈化、農田養護、土壤保持以及水分調節等生態功能。更重要的則是對于維持區域內生物多樣性以及農田病蟲草害控制等方面都起到著不可替代的作用。

從表1中能夠看出，西北地區是我國農業耕地面積最多的地區，但是其年降水量和水資源總量都是最為匱乏的。

新疆石河子農業區平均海拔在300～500米左右，基本上屬于典型的溫帶大陸性氣候，年降水（包括雨、雪等）量在100毫米～200毫米之間，并且季節性明顯，呈現為春夏兩季多、秋冬兩季少。當地年平均氣溫為6℃，年最高氣溫集中在7月份，其中7月份的平均氣溫在20.4℃～27.6℃之間。一年四季降水量最多的季節是在春季，基本占到了全年的37%，但是其蒸發量較高，為200毫米～4000毫米。當地水資源的95%都是用于農業生產領域。可以說，新疆石河子的社會經濟主要是以農業為主，介于水資源的嚴重匱乏，農業節水成為了主要途徑。

1.2瑪納斯灌區生態農業

瑪納斯灌區是新疆石河子新型的生態灌溉農業區，正如圖1所示。瑪納斯灌區不僅是在新疆地區，就是在我國乃至全世界，都是少數新型灌溉農業區之一。該生態灌區主要位于天山北坡與準葛爾盆地南緣之間的瑪納斯河流流域，整個區域總面積達2.2萬平方公里，境內包括石河子市、瑪納斯縣、沙灣縣，同時還集聚了包括漢族、維吾爾、哈薩克、回族、蒙古族在內的32個民族的居民。

該區域相對于周邊地區而言，水資源相對豐富是其最主要的優勢，這也是當地創造生態綠洲的先決條件之一。在該區域內，除了瑪納斯為主的河流之外，還包括另外五條河流，分別是塔西河、寧家河、金溝河、大南溝河、八音溝河等。當地政府及水利管理部門在下游平原區水利灌溉系統建設成功之后，將境內六大河流下游灌區連成一片，最終共同構成了當前享譽世界的瑪納斯新型生態灌溉農業區。瑪納斯農業灌區目前已經形成了較為完善化的灌溉網絡，具體功能體現在引水、蓄水、輸水、配水四大技術層面，其境內農業區域灌溉水利用率高達79%，從而在國內創造了“人進沙退、荒漠變糧倉”的傳奇，這也為我國甘肅、寧夏等地建設生態灌區提供了借鑒經驗。農業灌區內主要以生產果蔬類作物為主，例如甜瓜、葡萄、蘋果、桃、西瓜等，在部分區域還兼具著小麥、玉米、棉花等農作物的生產。

瑪納斯生態農業灌區之所以會取得成功，主要取決于節水防污技術在水利灌溉工程中的應用，在防止當地自然環境遭到破壞的同時，還避免了水源被污染現象的發生。

2.灌區生態節水防污技術的應用

以區域內某小麥農產區為例，當地地廣人稀，其中百分之九十以上的用水量都集中在農業灌溉上。該地界灌區地勢呈現南北高、中間低、西部高、東部低，并且其地面坡度大約為1×10-4。周邊沿線擁有6座引水渠來實行自流灌溉，其中引水干渠總長度約為40km，支渠總長度約為180km。2. 1生態高效節水灌溉技術

在水利灌溉工程網絡建設中，主要采用的是生態襯砌模式，這樣做的目的就是從源頭上著手建設。對于這種自流式的生態農業灌區，水頭可謂是寶貴的資源，在一些河流上流地區，由于土質渠床過于松軟，水頭損失過大，再加上后期運行與維護難度較大，一旦出現旱季，下游居民與農田灌溉區域用水就很難得到保障。生態襯砌技術主要就是通過襯砌的方法，來提高渠道輸水的能力，進而高效的減少與降低滲漏水量與水頭損失，如此一來不僅極大提高了水資源的利用效率，同時對于流域灌溉面積也得到了保證。如圖2所示。

上述圖2中所展現的生態岸坡水源防護技術，它的最大功用就是妥善解決了以往水利中輸水與配水的問題。在該節水技術的應用之下，高效的緩解/解決輸配水效率與當地生態環境之間的矛盾。

在中下游平原地區，在傳統的農業灌溉與居民用水方式下，大多數居民對節約用水的意識過于淡薄，許多小麥農田進行灌溉時，缺乏統一規劃，經常進行大水漫灌，在這種情況下，許多殘留的農藥、化肥都會隨著農田排水進入到周邊溝渠、河塘之中。針對這一問題，在開發與利用節水工程的時候，充分考慮到當地的生態環境與農業生產特點制定出了“集水期灌”制度。在這種制度的統一管理與約束之下，針對各居民、各農戶統一采取集約調水、按需配水、定時供水、制度節水的灌溉管理方式。

2.2生態防污排水技術

如圖3所示，這是當地基于小麥農田生態溝控制排水攔污開發的水利技術，也可以稱其為明溝控制排水建筑物。

該生態溝控制排水攔污技術，其主要作用就是通過這種控制型建筑物來將農田排水全部攔蓄在排水溝之內，所控制的時間以下一次農田發生排水之前來計算，也就是指一個排水周期。在排水溝中，被攔蓄其中的水源可以利用土壤顆粒沉淀、土壤吸附以及植物吸收等作用來實現對其營養物質的去除，這樣做的最終目的就是減少農田排水量和降低排水中氮磷濃度，避免農田氮磷的過度流失。

2.3現代化生態節水防污技術在灌區農田水利系統的嵌入

新疆瑪納斯農業灌區在整個新疆地區，無論是氣候、溫度還是生態資源系統，都具有顯著的優越性，區域內有小型的濕地和生態水溝。因此，在水利工程開發與應用過程中，應當結合當地生態系統環境，從而形成一種基于“排灌溝渠-人工濕地”之下的綜合系統。（詳見圖4）

3.結語

通過在灌區內推行高效的節水防污農業技術，不僅極大提高了區域內農業生產的水資源利用效率，這對于緩解當地乃至全國水資源緊缺的狀況都具有重大的現實意義與社會推廣價值。當前灌區生態建設，在我國西北地區、西南地區以及長三角農業地區，都取得了不錯的成果，同時也是今后我國灌區建設的必由之路。本文主要選取了我國新疆石河子（瑪納斯灌區）地區農業發展為例，針對其中所運用到的節水灌溉技術、排水攔污技術進行了簡要的探討與分析。

參考文獻：

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