发展节水灌溉的若干问题

发展节水灌溉的若干问题

日期: 2005-06-02  来源:吉林省农机推广站

中国农业机械化科学研究院 兰才有


国际上一般将喷灌、微灌(含滴灌、微喷灌、涌泉灌等,下同)和低压管道输水灌溉统称为压力管道灌溉,
大体上就是国内所说的节水灌溉。
 在现阶段和今后相当长时期内,根据经济社会和农村生产力发展水平的实际情况,我国的节水灌溉技
术体系中,除了喷灌、微灌和低压管道输水灌溉三种灌溉方式外,还包括渠道防渗、雨水集蓄利用、抗旱保苗注水灌、改进的地表灌溉等。与之相对应的节水灌溉设备主要包括喷灌设备、微灌设备、低压管道输水管材和管件、抗旱保苗注水灌机具、行走式节水灌设备、闸管灌设备、波涌灌设备、土地平整机具、用水管理计量仪表和设备、各种监测控制设备以及大口径管道安装、大中型渠道衬砌等现场施工安装专用机具和设备。
  一、我国发展节水灌溉的重要意义 


  我国年平均降水总量约6.23万亿立方米,可通过水循环更新的地表水和地下水的年平均水资源量为2.83万亿立方米。按1997年人口统计,我国人均水资源量为2200立方米,约为世界平均值的1/4,世界排名第121位,是全球13个贫水国之一。预测到2030年我国人口达到16亿时,人均水资源量将降低到1760m3,接近世界水资源紧缺国家最低标准水平。水资源短缺,已对我国的经济社会持续健康发展和生态环境构成了严重威胁,成为2020年实现全面小康社会目标所面临的重大挑战之。
 20世纪90年代以来,我国农业年均受旱面积达2000万公顷,平均每年因旱灾减产粮食250亿-300亿公斤。水资源短缺已严重制约着我国农村经济的发展,成为干旱地区农民贫困的重要原因之一。
  与此同时,我国水土流失面积达356万平方公里,占国土面积的37%,每年流失的土壤总量达50亿吨。严重的水土流失,导致土地退化、草场沙化、生态恶化,造成河道和湖泊泥沙淤积,加剧了江河下游地区的洪涝灾害。
 目前,我国农业用水量约为4000亿立方米,占全国总用量的68%;其中灌溉用水为3600亿-3800亿立方米,占农业用水的90%以上,农业灌溉用水是真正的用水大户。但其灌溉效率低下,用水浪费现象也相当严重。全国灌溉水利用系数和单方水粮食生产率分别为0.43和1.0公斤左右,远远低于发达国家0.70-0.80和2.0公斤以上的水平。
  与传统的大水漫灌相比,采用管道输水和渠道防渗可节水20%-30%,喷灌可节水50%,微灌可节水60%-70%,膜下滴灌可节水80%以上,地下滴灌(渗灌)的节水率更高。除节约灌溉用水外,发展节水灌溉还可以提高土地利用率,减轻劳动强度,提高劳动生产率,并提高作物的产量和品质。
  随着我国经济社会的进一步发展,水资源的战略性地位日渐凸现,发展节水灌溉已经成为缓解我国水资源紧缺矛盾的战略选择,不但是保证国家供水安全、粮食安全和经济社会可持续发展的需要,也是恢复和建设良好生态系统的需要,并有利于调整农业和农村产业结构、增加农民收入、发展现代农业、促进农业机械化和农村水利现代化。
  二、国内外节水灌溉发展现状
 ?。?、国外概况  美国的有效灌溉面积为2553万公顷,不足我国的一半,但喷灌和微灌面积占54.4%。以色列则全部采用微灌和喷灌,其中微灌占一半以上。瑞典、英国、奥地利、德国、法国、丹麦、匈牙利、捷克、罗马尼亚等国家,喷灌和微灌面积占灌溉面积的比例都达到了80%以上。
 近20年来,全世界的微灌面积平均以每年33%的速度增长,总面积已达到377万公顷。其中以色列、美
国、法国、澳大利亚、南非、约旦、塞浦路斯等国家微灌面积占灌溉面积的比例超过了5%;美国微灌面积达105万公顷,占世界微灌总面积的27.9%;近10年间,印度微灌面积增加了3.72倍。我国微灌面积仅占灌溉面积的0.5%左右,已落后于与我国在水资源、人口、土地面积和经济发展水平等方面相近的印度。
  低压管道输水在国外也很受重视,美国有近一半的大型灌区实现了输水管道化;日本早在20世纪80 年代,就有一半以上的新建农田输水网实现了管道化。在旧灌区改造中,加拿大的伯塔灌区、澳大利亚的伦马
克灌区都将原有的渠系改建成了地下输水管道。
  2.国内概况  目前,我国耕地面积为1.3亿公顷,其中有效灌溉面积5587万公顷,占耕地面积的43%。据统计,截至2002年底,我国农业节水灌溉面积为1867万公顷,占有效灌溉面积的33.4%;其中喷灌和微灌面积247万公顷,占节水灌溉面积的13.2%,占有效灌溉面积的4.4%;低压管道输水灌溉面积415万公顷,占节水灌溉面积的22.3%;其余为渠道防渗灌溉控制面积,占节水灌溉面积的64.5% 由此可见,全国一半以上的耕地没有灌溉保障,三分之二的有效灌溉土地仍在沿用传统落后的方法。在节水灌溉面积中,采用现代先进节水灌溉方式的微乎其微,绝大部分只是按低标准初步进行了节水改造,输水渠道的防渗衬砌率不到30%。我国的节水灌溉面积尤其是高效节水灌溉面积存在着巨大的发展空间和潜力。


  三、国内外节水灌溉发展趋势
 1.节水灌溉发展,喷灌和微灌将进一步扩大我国喷灌和微灌面积的数量以及占灌溉面积的比例都很小,与我国水资源的紧缺形势和生产力发展水平极不相适应??梢栽げ?,未来我国节水灌溉发展的总体趋势是,喷灌和微灌等先进节水灌溉技术和设备的应用面积将进一步扩大,而其他简易节水灌溉方式的发展速度将减缓。
  2.输水方式的发展趋势是逐步实现管道化 国内外的大量实践证明,近距离土渠输水的损失为10%—40%,而远距离土渠输水的损失甚至高达50%以上。 防渗渠道虽可减少或避免渗漏损失,但仍存在蒸发损
失,泄露损失也比管道输水严重。根据有关资料对我国目前节水灌溉工程的投资统计,渠道防渗的亩投资为
200-400元,而管道输水为160-300元,前者比后者亩投资高40—100元。此外,与渠道防渗相比,管道输水还
具有使用寿命长、维护费用低、便于管理等优点。因此,在我国未来农业节水中,应重点发展管道输水,在北方井灌区尤其重要。
3.低压节能是喷灌技术的发展方向 随着世界能源紧张局势的加剧,近年来,欧、美、以色列等许多国家都在研制低压节能型喷头,用以替代十几年前广泛采用的中高压喷头。在新建的农业和城市绿地喷灌工程
中,普遍采用低压喷头;中心支轴式和平移式喷灌机以
前都采用旋转式喷头,目前全世界几乎都改为低压散射式喷头;绞盘式喷灌机的典型配套形式是配带单个高压喷头的喷灌车,近年来出现了桁架式喷灌车,配带几十只低压散射式喷头。采用低压喷头除了降低能耗,
减少运行费用外,还可减少漂移损失,提高灌水均匀性和灌溉水利用率。
4.中心支轴式(也称圆形)喷灌机,是近期喷灌机组发展的主要机型之一 与其他喷灌机组相比,它的主要优点是自动化程度高,运行可靠,操作维护简单,省工、省时、省力,并易于实现精确施肥、施药。1997年,美国曾有学者对各种灌溉方式的投资效益做过评价,认为中心支轴式喷灌机的设备购置费和运行费用比地面灌溉还低20%,节省的费用完全可以补偿该机组圆形作业时漏灌土地上的损失。美国、加拿大等人均耕地面积多的国家,大量采用该机型。欧洲各国的人均耕地面积较少,其代表机型是绞盘式喷灌机,近年来也开始采用该机型。东欧、南美、中东和非洲的一些发展中国家,包括我们的邻国蒙古,近年来也开始看好这类机型。
5.滴灌技术和设备发展加速,地下滴灌(包括渗灌)更具发展潜力 由于滴灌技术的不断完善和成熟,滴灌设备的价格和工程投资持续下降,近年来滴灌在全世界的应用面积高速增长。与地面滴灌相比,地下滴灌具有一次安装多年受益、不影响耕种作业、灌溉水利用率极高(有报道认为可达98%)、可节省大量铺放和回收管道的劳动力等优点,显示出了广阔的发展前景。目前,国外的地下滴灌主要用于葡萄、果树、蔬菜等经济作物。我国近年来除这些作物外,已开始在棉花、甘蔗等作物上试用,并取得成效。
6.压力补偿式灌水器是微灌尤其是滴灌灌水器的发展方向 微灌系统工作压力低,对水源压力波动和
地面高程变化非常敏感。为了保证灌水均匀度,在设计微灌系统时,常常需要增加许多压力调节装置,不但设备投资增加,使用维护管理也非常麻烦。近年来,国外的微灌设备制造厂商都倾力研发压力补偿式灌水器。由于该类灌水器技术复杂,加工精度高,生产难度大, 因而价格偏高,使推广应用受到一定影响。但随着大规模产业化生产水平的提高,价格随之下降,该类灌水器将会逐步替代目前我国大量采用的非压力补偿式灌水器。
7.提高产业化能力,大幅降低节水灌溉设备造价和工程项目投资,是加快我国节水灌溉发展的前提大幅度降低节水灌溉设备造价和工程项目投资,才能使广大农民买得起,用得上。滴灌曾一度被认为属于“贵族农业”,不可能用于大田作物。1996年,新疆生产建设兵团刚开始搞棉花滴灌时,以色列某公司的亩投资最低报价是2500元。经过兵团多年不懈努力,目前棉花膜下滴灌设备的初始一次性投资已降到300元以下,是国外同类产品的1/8,每亩地年成本只需120元左右。据报道,到2003年底,兵团的滴灌面积已发展到27万公顷,不但节水效果好,经济效益也非常显著,引发了干旱半干旱地区农业生产节水、增效双胜利的一场“革命”。
8.提高节水灌溉设备的机械化和自动化水平是未来发展的主要趋势趋势之一 近年来,许多国家灌溉设备的机械化和自动化水平都在不断提高。在美国,一些大型农场的中心支轴式喷灌机群配备有气象站、??丶嗍酉低澈椭悄芟低?,实现全天候无人自动作业。一些国家的花卉、蔬菜等经济作物以及园林绿地灌溉,已经实现中央计算机全程自动控制。
四、影响我国节水灌溉发展的主要因素
1.国家、各级政府和有关部门对节水灌溉发展的支持力度不够一是对农业节水灌溉项目建设的投入不足,灌溉设施是农田水利建设的重要组成部分,但多年来,政府和有关部门只重视开源和新建灌区工程的
建设,而把末级渠系和田间配套设施基本上推给了农民。我国的农民还比较穷,种粮的比较效益低,农民无
力购买节水灌溉设备;二是对节水灌溉设备企业缺少 政策和资金支持。节水灌溉设备季节性强,企业流动资
金大,目前政府尚未将节水灌溉设备列入涉农物资范围,生产企业还不能在税收、贷款等方面享受相关的优
惠政策。
2.多数企业缺乏自主创新能力 水利部门从奥地利引进生产线生产的ZY系列金属摇臂式喷头,全国一
度曾有不少于20家企业仿制,就连该系列喷头的一个明显缺陷也原封不动的“继承”了下来。又如浙江沿海
地区的几家喷头制造企业,原来是给国外订单加工,后来转向国内市场,虽然产品质量较好,但企业对产品的性能和用途知之甚少,自然也就谈不上改进和创新。另外,从原厂分化出来的轻小型喷灌机和人工拆移管道式喷灌系统生产企业,基本上也都是利用原厂的技术和销售渠道,产品多年一贯制。绝大多数节水灌溉设备生产企业的产品也还都是大路货,一些技术含量高、生产难度大的关键产品还依赖进口,另有相当一部分符合我国国情的产品尚未开发研制或批量生产。
3.盲目引进适当引进国外新产品进行消化、吸收和再创新,会对行业发展和整体水平的提高起到推进作用。但不符合我国国情的盲目引进,不但花费了大量外汇,也挫伤了农民发展节水灌溉的积极性。绞盘式喷灌机是欧洲国家的主要机型之一,其配置和作业方式充分考虑了当地的农场规模和农民保有的拖拉机状况。我国先后引进了3000多台,加上国内仿制生产的,保有量已达5000台左右,但至今有一半以上搁置不用。其原因一是该喷灌机与我国的农业经营规模、田块大小、水井涌水量和耕作习惯不相适应,二是与我国多数农民现有的拖拉机不配套,并缺少合适的配套水泵。
4.农业区划和农田规划中,未充分考虑与相应节水灌溉模式及设备的有机结合在欧洲,大多数国家农
田的基本单元为400m×400m,相对应的灌溉设备是人工拆移管道式喷灌系统和绞盘式喷灌机。由于农田规
划和灌溉设备之间互相协调,使灌溉工程的设计,灌溉设备的选购、使用、维护和更新等都变得简单,也有利于降低灌溉系统的一次性投资和运行费用。目前,我国的农业区划和农田规划主要考虑防护林网和传统的地表灌溉方式,在一定程度上影响了喷灌、微灌等先进节水灌溉方式的推广应用。
5.企业的生产和销售脱节,多数企业未建立售前售后服务体系 美国、以色列等国的灌溉设备公司之所以能在我国取得成功,很重要的一条就是他们都有一支实力强大的销售服务队伍和一套完善的技术支撑体系。其销售服务队伍中不但有设备专家,也有灌溉专家和农艺专家。膜下滴灌之所以能在新疆生产建设兵团大面积推广应用,也与新疆天业等公司完善的全程服务密不可分。但目前行业内的绝大多数企业生产和销售脱节,销售人员只是在“卖东西”,而不是提供配套成龙的设备、技术和服务。
6.管理体制和政策不完善,缺乏推行节约用水的激励机制 目前,我国的灌区没有经营管理自主权,灌
区的收入来源主要依靠收取水费。在单方水费价格固定的条件下,灌区收取水费的多寡取决于供水量的多少。一些灌区为了自身的利益,甚至鼓励用户多用水;有的灌区节约了水,但被无偿地调给了其他部门,无利可图。另外,许多灌区按灌溉面积收取水费,农民节约用水不能在经济上得到补偿,认为购买节水灌溉设备是白花钱。因此,不管是管理部门还是用水户,都缺乏节约用水的积极性。


摘自《农机科技推广》2005年4期

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