水利运用论文：灌溉水运用几率提升探索范文

作者：彭世彰高晓丽单位：水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学水利水电学院

提高灌溉水利用系数的主要措施

（1）渠道防渗

渠道防渗是提高渠系水利用系数最有效、应用最普遍的工程技术措施之一。渠道防渗主要有浆砌块石衬砌、混凝土衬砌和塑料薄膜等方式，较土渠分别减少渗漏损失水量50%～60%、60%～70%和70%～80%。大型灌区的渠道防渗可使渠系水利用系数提高0.2～0.4，减少渠道渗漏损失50%～90%。到2009年年底，全国防渗渠道控制面积为1116.6万hm2，占全国工程节水灌溉面积的43.4％，支渠以下的渠道大部分仍是土质渠道，渠道水利用系数具有很大的提升空间。渠道防渗有效地减少了渗漏损失水量，在一定范围内，渠系水利用系数随着渠系防渗率的增加而增加。

（2）低压管道代替明渠输水

用低压管道代替明渠输水，既可减少输水过程中的渠道渗漏和水面蒸发损失，又可严格控制灌溉用水，渠系水利用系数高达0.95～0.97，与土渠灌溉相比可节约水量25.5%～40%。渠道防渗和低压管道输水提高了渠系水利用系数，但减少了渠系和田间渗漏损失水量对地下水的补给，对地下水水位产生一定影响，可能导致生物栖息地破坏、自然植被衰竭、湖泊湿地萎缩、土壤盐渍化等一系列生态问题。

（3）加强渠系输配水管理

渠系水的不合理配置，也是造成灌溉水浪费的重要因素。国内开发了渠系配水软件、决策支持系统，并增加各种渠系配套建筑物，发展各种配水、量水技术，加强对渠系水的优化配置；美国、加拿大、澳大利亚、日本和法国等发达国家大量采用计算机技术调控渠系输配水，把计算机技术、自动控制技术、系统工程技术等应用于用水管理，运用智能化的灌溉预报与节水灌溉决策支持系统，实现集信息采集—处理—决策—信息反馈—监控为一体的调度系统。其中，美国垦务局将自动控制技术用于灌区配水调度，配水效率从过去的80%增加到96%。加强渠系输配水管理，减少渠系的泄水、弃水和退水等水量损失，实现灌区水资源的优化配置和灌溉水的合理调度，从而提高灌溉水利用率。

2.减少田间无效耗水，提高田间水利用系数

田间渗漏、径流、地表蒸发和植株蒸腾等水量损失大大降低了田间水利用系数，为此，推广先进的灌水技术、高效用水调控技术以及农艺措施，以减少田间无效耗水，提高田间水利用系数。

（1）先进的灌水技术

美国、以色列、澳大利亚等国家已大面积采用水平畦灌、波涌灌等精细地面灌溉方法，激光控制平地技术使农田灌溉水利用率提高了20%～30%。喷灌、微喷灌、滴灌和覆膜灌等先进的灌水技术逐步推广，减少了田间灌溉水渗漏、径流、地表蒸发以及棵间蒸发损失水量，田间水利用率显著提高。其中，喷灌可使灌溉水利用系数达到0.7以上，比地面灌溉减少水量损失30%～40%；滴灌进一步减少了蒸发和渗漏的损失，比喷灌减少水量损失30%，比地面灌溉减少水量损失70%～80%；膜下滴灌比常规沟灌减少水量损失50%左右；涌流畦灌可减少水量损失10%～40%。美国在平移式喷灌机上对喷头装置和喷洒方式进行了改造，灌溉水的利用系数可提高到0.9以上；以色列采用渠道输水、喷灌、滴灌和自动控制技术，使灌溉水利用系数平均达到0.9。大力开发与推广各种先进灌水技术，可不同程度地提高灌溉水利用系数。

（2）高效用水调控技术

灌溉水的最终目标不是灌入田间，而是被作物吸收利用。进入田间的灌溉水很大部分以植株蒸腾和株间蒸发的形式而散失。如果充分利用作物自身根系吸水和叶片气孔调节作用，可以减少这部分水量损失。近年特别注重作物高效用水生理学基础，通过对土壤—植物—大气连续体水分传输机理与植物适度缺水的补偿效应等问题的研究，国内外相继开展了作物调亏灌溉、控制性分根交替灌溉、水稻控制灌溉和精准灌溉等作物高效用水调控技术，掌握田间土壤水分状况和植物生理生态过程及其耗水规律，建立具有监测、传输、诊断、决策等功能的作物精量控制灌溉系统，进行科学合理的灌溉。因此，利用作物自身调控功能，开展作物高效用水调控技术，减少植株蒸腾和株间蒸发等水量损失，降低作物需水量要求，也是提高灌溉水利用系数的重要途径。

（3）农艺措施

对土壤进行深耕中耕，增施有机肥，改善土壤结构，提高土壤涵蓄水能力，增强根系对土壤水分的吸收能力；在秸秆覆盖、砂土、薄膜和人工保水剂等方面也进行了许多研究，可以提高耕层土壤贮水量；调整和优化作物种植结构，合理分配灌溉水，提高农田整体水分利用效率。采取各种农艺措施，减少了灌溉水在土壤中的渗漏与表土蒸发等水量损失，从而增加耕作层土壤的保水能力，提高了田间水利用系数。

3.加强回归水的重复利用，减少渠首灌溉引水量

众多研究表明，灌溉水利用系数随空间尺度的增加而降低，存在一定的尺度效应。回归水及其重复利用是导致灌区灌溉水利用系数产生尺度效应的主要原因。通过加强灌溉管理和增设重复利用灌溉水设施，提高回归水的重复利用率，实现提高灌区灌溉水利用系数的目标。

随着空间尺度的加大，回归水量也增多。有效的管理可以提高回归水的重复利用率，比如采取按田分水、提高水价等措施，促进不同尺度下回归水的重复利用；制定科学的灌溉制度，采取先远后近、先高后低的轮灌制度，充分利用渗漏水。湖北漳河灌区依靠提高回归水重复利用率，灌区灌溉水利用系数均得以显著提高。从水资源平衡的角度分析，径流和渗漏损失的水量一部分转化为其他形式的水，通过引、蓄、提相结合的工程，部分可以重复利用。

在北方灌区，多通过井渠结合的方式，联合调配地表水与地下水，重复利用渠系和田间的渗漏水；在南方丘陵地区，采用长藤结瓜灌溉系统，利用灌区内的塘堰及中小型水库拦截部分灌溉水径流损失的水量。增设水重复利用设施，力争水资源在灌区内部重复利用，可以提高灌区灌溉水利用系数。分析灌溉水利用系数的尺度效应，并加强回归水的重复利用，有助于提高灌区灌溉水利用系数。但以往对灌溉水利用系数尺度效应的研究多集中于下垫面均一的情况，具有很大的局限性。

需要研究的主要内容

1.跟踪灌溉水利用系数动态变化

进一步探索适合我国灌区的灌溉水利用系数指标体系，并健全灌溉水利用系数全国测算分析网络，因地制宜地选择测算方式，动态分析全国及各地区的灌溉水利用系数及其变化情况，有助于灌溉水利用系数较低的地区及时采取相应的措施，以提高整体灌溉水利用系数。

2.确定不同类型地区适宜的渠

道衬砌率和灌溉水利用系数阈值考虑不同类型地区灌区适宜的渠道衬砌率和地下水水位等问题，对水资源利用率进行综合评价，探讨维持人水和谐、实现水资源可持续利用等多目标的渠道衬砌率和灌溉水利用系数阈值，确保水资源的永续利用。

3.制定多水源联合调配与优化调度方案

应用现代化信息技术监测系统，掌握渠系和田间水分运行状况，进行动态计划用水管理，实施多水源联合调配，充分、合理、高效地利用干支流及地下水等水资源，在井渠结合灌区，研究不同防渗率与灌溉水利用系数的关系，构建最佳井渠比调控模式，联合调配地表水与地下水，提高灌区内部灌溉水的重复利用率，实现水资源的优化配置。

4.研究下垫面非均一条件下灌区灌溉水利用系数的尺度效应

以区域尺度水转化与水平衡动力学为理论基础，探明下垫面非均一条件下灌溉水利用系数的尺度效应，充分挖掘每一个可能的节水环节，解决不同类型灌区、不同种类作物和不同种植面积而导致的作物需水量时空尺度和用水结构问题。

5.揭示节水、高产、优质及环境友好的水分—产量—品质—环境效应综合响应关系

基于SPAC水分连续系统，研究不同灌水量对土壤水分、作物产量、品质和环境的综合相应关系，并给出定量的描述，进而合理分配灌溉水量，解决提高灌溉水利用系数这一前沿性基础问题。