水利工程論文-試論北方大型灌區(qū)節(jié)水改造的共性技術(shù)問(wèn)題.doc

水利工程論文-試論北方大型灌區(qū)節(jié)水改造的共性技術(shù)問(wèn)題摘要：全國(guó)大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃工作已經(jīng)圓滿完成，但從規(guī)劃審查中所接觸的一些問(wèn)題看，大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的技術(shù)論證和決策，仍是一個(gè)有待進(jìn)一步研究和總結(jié)的問(wèn)題。不同地區(qū)、不同條件、不同類型的大型灌區(qū)應(yīng)該因地制宜、科學(xué)地論證和選擇自己的技術(shù)方案和技術(shù)路線、本文僅就規(guī)劃審查中反映出的共性技術(shù)問(wèn)題，談幾點(diǎn)對(duì)北方大型灌區(qū)節(jié)水改造的認(rèn)識(shí)，供參考。關(guān)鍵詞：北方大型灌區(qū)節(jié)水改造共性技術(shù)1.前言全國(guó)大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃工作已經(jīng)圓滿完成，但從規(guī)劃審查中所接觸的一些問(wèn)題看，大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的技術(shù)論證和決策，仍是一個(gè)有待進(jìn)一步研究和總結(jié)的問(wèn)題。不同地區(qū)、不同條件、不同類型的大型灌區(qū)應(yīng)該因地制宜、科學(xué)地論證和選擇自己的技術(shù)方案和技術(shù)路線、本文僅就規(guī)劃審查中反映出的共性技術(shù)問(wèn)題，談幾點(diǎn)對(duì)北方大型灌區(qū)節(jié)水改造的認(rèn)識(shí)，供參考。2.北方大型灌區(qū)節(jié)水改造任務(wù)艱巨根據(jù)水利部1999年組織的大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃成果，規(guī)劃灌溉面積30萬(wàn)畝以上的大型灌區(qū)共402處，現(xiàn)狀有效灌溉面積2.37億畝，占全國(guó)耕地面積的12.2%，規(guī)劃灌溉面積2.88億畝。其中位于北方地區(qū)的大型灌區(qū)有252處，占總數(shù)的62.7%，現(xiàn)狀有效灌溉面積1.55億畝,占全國(guó)現(xiàn)狀有效灌溉面積的65.4%，規(guī)劃灌溉面積1.82億畝，占大型灌區(qū)規(guī)劃灌溉面積的63.2%。由此可見，北方大型灌區(qū)在節(jié)水改造中占有非常重要的位置。北方大型灌區(qū)和全國(guó)大型灌區(qū)同樣面臨工程不夠配套、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低、老化失修、管理落后等一系列問(wèn)題，還面臨灌溉水量不足的嚴(yán)峻問(wèn)題。通過(guò)節(jié)水改造，不但要解決現(xiàn)狀缺水，而且在不增加灌溉用水總量的前提下，還要在灌區(qū)控制范圍內(nèi)擴(kuò)大灌溉面積。大型灌區(qū)節(jié)水改造建設(shè)周期長(zhǎng)，綜合性強(qiáng)，投入巨大，技術(shù)方案和技術(shù)路線既要立足于生產(chǎn)上已經(jīng)得到驗(yàn)證的成套技術(shù)，同時(shí)應(yīng)有必要的前瞻性，制定科學(xué)、合理的改造標(biāo)準(zhǔn)，積極、慎重地采用新技術(shù)、新材料、新工藝，以增加灌區(qū)改造的科技含量、提升灌區(qū)功能，保證工程質(zhì)量，降低建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行成本，提高灌區(qū)經(jīng)濟(jì)效益。3.北方大型大型灌區(qū)節(jié)水改造共性技術(shù)問(wèn)題北方和南方大型灌區(qū)所處氣候條件有顯著差異，節(jié)水改造方向和技術(shù)路線也有明顯的差別，但就北方大型灌區(qū)而言，節(jié)水改造技術(shù)決策也存在一定的共性，可歸納為下述幾個(gè)主要方面：3.1以水資源承載能力確定灌區(qū)發(fā)展規(guī)模我國(guó)農(nóng)業(yè)面臨的水資源嚴(yán)峻形勢(shì)不僅表現(xiàn)為水資源的人均占有量和畝均占有量低，而且更突出地表現(xiàn)為水土資源配置失衡。黃河、淮河、海河三大流域的土地面積占全國(guó)的13.4%，耕地占39%，人口占35，GDP占32，而水資源僅占7.7%，是水資源最為緊張的地區(qū)。我國(guó)西部大部分灌區(qū)墾殖率僅為50左右，即灌區(qū)控制范圍有近一半的面積為各類荒地。充足的光熱資源和豐富的土地資源誘發(fā)起人們以擴(kuò)大灌溉面積發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的愿望，但往往忽視了水資源承載能力的限制，造成上游開荒、下游棄耕，湖泊干涸，河道斷流，綠州萎縮，自然生態(tài)惡化的嚴(yán)重后果。因此大型灌區(qū)改造必須正確把握水資源的承載能力，確立以水資源承載能力決定灌區(qū)發(fā)展規(guī)模的技術(shù)原則。水資源承載能力主要取決于水資源條件，一般而言，水資源豐富地區(qū)的水資源承載能力大，而水資源匱乏地區(qū)的水資源承載能力小。但是，水資源的承載能力又表現(xiàn)出明顯的可變性，廣義上講開源、節(jié)流都是為了提高水資源的承載能力，當(dāng)然這種提高是有限制的。水資源開發(fā)程度超出安全限度意味著水資源的承載風(fēng)險(xiǎn)加大；超出技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理性的節(jié)流，也必然帶來(lái)運(yùn)行、管理上的風(fēng)險(xiǎn)。水資源承載能力還表現(xiàn)為相當(dāng)大的彈性，例如超采淺層地下水的短期合理性與長(zhǎng)期危害性是并存的。正確利用水資源承載能力的彈性可以大大提高水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性，超出限度則最終會(huì)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在考慮水資源承載能力時(shí)，還必須考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。水資源短缺的北方地區(qū)，在當(dāng)前技術(shù)水平下，提高水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的承載能力，不能不影響到生態(tài)環(huán)境用水，因此生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)應(yīng)首先保證必要的生態(tài)環(huán)境用水，其他地區(qū)也要同時(shí)從長(zhǎng)遠(yuǎn)上考慮生態(tài)環(huán)境的承受能力。3.2根據(jù)作物要求分別確定灌溉標(biāo)準(zhǔn)大型灌區(qū)通常采用單一灌溉設(shè)計(jì)保證率，例如有關(guān)規(guī)范規(guī)定的影響因素中，作物影響是以“作物組成”的形式出現(xiàn)的，并未明確同一灌區(qū)的不同作物可采用不同的灌溉設(shè)計(jì)保證率。這種狀況與我國(guó)農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)上強(qiáng)調(diào)糧食生產(chǎn)有關(guān)，也與規(guī)劃設(shè)計(jì)的粗放有關(guān)。大型灌區(qū)節(jié)水改造中如何正確選擇灌溉設(shè)計(jì)保證率是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題，一方面北方水資源短缺，不可能選擇過(guò)高的灌溉標(biāo)準(zhǔn)，另一方面灌區(qū)節(jié)水改造的效果又應(yīng)該體現(xiàn)在灌溉保證率的提高上。我國(guó)大型灌區(qū)多建于5070年代，灌溉設(shè)計(jì)保證率是根據(jù)當(dāng)時(shí)的水文氣象、水土資源、作物組成、灌區(qū)規(guī)模等因素確定的。80年代以來(lái)全國(guó)氣候呈現(xiàn)北旱南澇的態(tài)勢(shì)，北方河流年徑流量明顯減少，不少灌區(qū)的灌溉實(shí)際保證率并未達(dá)到設(shè)計(jì)保證率。例如山西省有65的灌溉面積每年只能灌水12次，且遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)灌溉定額。因此，北方大型灌區(qū)節(jié)水改造的效果首先不是體現(xiàn)為提高灌溉設(shè)計(jì)保證率，而應(yīng)該體現(xiàn)在恢復(fù)灌溉保證率上。我國(guó)農(nóng)業(yè)種植面臨重大結(jié)構(gòu)調(diào)整，即由目前以糧為主的“糧、經(jīng)”二元結(jié)構(gòu)變?yōu)椤凹Z、經(jīng)、飼”均衡發(fā)展的三元結(jié)構(gòu)，農(nóng)業(yè)用水形態(tài)呈多樣化趨勢(shì)。優(yōu)質(zhì)、專用糧食作物和大多數(shù)經(jīng)濟(jì)作物因產(chǎn)值高、適用水肥條件好等原因，要求較高的灌溉保證率，而耐旱牧草和一般糧食作物則不要求較高的灌溉保證率，因此同一灌區(qū)應(yīng)該針對(duì)作物要求確定不同的灌溉設(shè)計(jì)保證率，這是適應(yīng)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展灌區(qū)經(jīng)濟(jì)的必然選擇。采用多種灌溉設(shè)計(jì)保證率給灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理帶來(lái)技術(shù)上的難度，解決的辦法應(yīng)依水源條件不同而異。在單一水源條件下，可通過(guò)調(diào)整作物種植布局和實(shí)行作物區(qū)域種植、規(guī)模經(jīng)營(yíng)的方法解決，在多水源特別是開發(fā)利用地下水的條件下，應(yīng)在供水保證率高的水源受益地區(qū)種植要求灌溉保證率高的作物。渠道也可以參照國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，采用既適合大流量輸水，也適合較小流量輸水的形式。3.3實(shí)現(xiàn)水資源的合理開發(fā)和聯(lián)合運(yùn)用我國(guó)大型灌區(qū)均以河流、湖泊、水庫(kù)等為主水源，但通常并未對(duì)區(qū)內(nèi)全部水資源實(shí)行有效的統(tǒng)一管理。降雨形成的土壤水是水資源的重要賦存形式，有效利用降水是提高農(nóng)田水份生產(chǎn)效率，解決水資源短缺的重要技術(shù)方向。除西北部年降水量小于200mm的地區(qū)外，北方大部地區(qū)屬補(bǔ)充灌溉農(nóng)業(yè)，對(duì)降水有較大的依賴性。據(jù)有關(guān)研究表明，北方地區(qū)土壤水的資源量占降水資源量的60%70%，小麥生育期土壤水可達(dá)其全部耗水量的1/3，但多數(shù)地區(qū)土壤水并未得到充分利用。北方地區(qū)有為數(shù)不少的高揚(yáng)程灌區(qū)，總揚(yáng)程達(dá)200300m，運(yùn)行費(fèi)用高，多年來(lái)一直由地方政府給予補(bǔ)助或享受優(yōu)惠電價(jià)，但農(nóng)民負(fù)擔(dān)仍然很重。有效利用降雨給高揚(yáng)程灌區(qū)節(jié)水改造提示了新的出路。例如陜西省東雷灌區(qū)實(shí)行九級(jí)揚(yáng)水，最高揚(yáng)程331.7m，平均揚(yáng)程214.7m，因運(yùn)行費(fèi)用高，有的二級(jí)泵站不能正常開機(jī)，灌溉效益也無(wú)法發(fā)揮。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民針對(duì)這種情況，開始在有效利用降水，種植果樹上做文章。但是降水集中在7、8、9三個(gè)月，春季少雨，為此農(nóng)民打水窖，分散集蓄雨水，降水不足時(shí)則少量利用渠水補(bǔ)足蓄水，形成了“渠引窖蓄”的用水模式。這種用水模式大大減少了灌溉用水量，對(duì)該類灌區(qū)節(jié)水改造方向影響深遠(yuǎn)。地下水是北方灌區(qū)的重要水資源，我國(guó)在井渠結(jié)合方面取得了不少經(jīng)驗(yàn)，地下水開發(fā)利用對(duì)大型灌區(qū)的意義并不僅僅是增加可供水量，而且能控制耕地鹽漬化，為種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供便利的水利條件。西北地區(qū)降水少，淺層地下水主要靠灌溉補(bǔ)給；淺層地下水往往礦化度較高，且在垂直方向和水平方面呈不均勻分布；灌區(qū)墾殖率低，灌區(qū)內(nèi)各類荒地大量分布，潛水蒸發(fā)損失大，這些因素都給西北灌區(qū)的地下水開發(fā)利用帶來(lái)多方面的特殊性。實(shí)行井渠結(jié)合是大型灌區(qū)節(jié)水改造的重要內(nèi)容，但處于不同自然條件的西北大型灌區(qū)，實(shí)行井渠結(jié)合的技術(shù)方案、工程布局、工程形式、管理方式等，仍有必要認(rèn)真研究和總結(jié)。3.4骨干渠道應(yīng)是渠道防滲的重點(diǎn)大型