新疆阿克苏灌区节水灌溉效率效益调查分析

[摘 要] 本文通过对新疆阿克苏灌区节水灌溉效率效益的调查分析，了解当地节水灌溉农业现状，得出：阿克苏灌区现状主要作物耗水水分生产率在国内居中等水平，粮食作物和经济作物（指棉花）的用水水分生产率均有提高水平的空间。采用膜下滴灌等微灌技术和种植林果业等均可以提高灌溉效率和效益。

[关键词] 节水灌溉；渠道防渗；水分生产效率效益；微灌技术

我国水资源紧缺，建设节水型社会丝毫不能懈怠。自80年代以来我国的节水已有明显成效。我国万元GDP用水量，1980年是9820m3，2000年降到610 m3，2003年降至448 m3。新疆是典型的灌溉农业区，是用水大户，农业的干旱缺水呈现越来越严重的态势。维系良好的生态环境，建设节水高效农业，提高灌溉管理水平，实现水资源的合理开发、高效利用、优化配置、有效保护是避免水危机的关键。

一、基础工作

节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标为灌溉水利用系数，目前全国平均灌溉水利用系数约0.45，力争到2010年，将全国灌溉水利用系数提高到0.5以上。灌溉水利用效益的指标目前尚无统一的规定，但可考虑两个指标：即以产量计的作物水分生产率和以产值计的万元产值（GDP）用水量（或耗水量）。水分生产效率是指每立方米水生产出的作物产量，通常以作物产量与灌溉水量的比值[1]或作物产量与耗水量的比值[2]来表示。近年来，国内外越来越多地采用“水分生产率”来衡量水资源利用状况或灌区的用水管理水平。作物水分生产率全国平均约为0.8 kg/m3，世界发达国家可达2 kg/m3以上[3]。

新疆阿克苏灌区是农业大区，是全国数得着的大型灌区，灌区经济在地区仍有举足轻重的作用。阿克苏河流域是塔里木河主要供水的源流，水资源配置的矛盾十分突出。研究提高水的利用效率和效益，解决水资源制约问题，是落实政府提出的强区富民、解决三农问题的重要任务，也是在本行业落实科学发展观的体现。

2000—2005年，通过二期世行贷款项目《阿克苏子项目区水盐监测》和《阿克苏子项目区水盐平衡及模型模拟研究》等项目的实施监测，已为节水灌溉做了大量的工作，除了配合塔里木河近期综合治理项目狠抓节水外，还进行了大量的流域管理的基础性工作。在灌溉水利用率方面，结合世行贷款项目进行了全灌区渠系的调查，完成了计算机系统的渠系网络图。进行了渠系水利用系数的测试等：2002～2005年，塔河流域阿克苏管理局组织人员进行了全灌区各级渠道约40 处动水法渠系水利用系数的测定，4处静水法渠系水利用系数的测定。2005年，塔河流域阿克苏管理局自行立项，在清华大学水利系的指导下进行了阿克苏灌区水分生产率现状调查和试验研究课题，取得了相应的调查试验成果。这不仅初步摸清了阿克苏地方灌区目前灌溉水利用现状，也为进一步节水作好了铺垫。

二、渠系渗漏测试

渠系输水的水量损失在绿洲水量转化中有着重要的作用。渠道渗漏测试可根据渠道条件选择静水法或动水法，该两方法都是渠道渗漏测验中常用的方法。

2001年7月，为了检测渠道防渗效果，选择阿克苏灌区托卡依干渠作为测试对象，进行渠道渗漏损失试验。试验依据水利部颁布的《渠道防渗工程技术规范》 SL 18-91的标准进行。托卡依干渠的防渗渠道试验采用静水法的恒水位渗漏和变水位（水位下降）渗漏试验方法；王国泽渠的未防渗土渠采用动水法试验。

1.静水法测试结果

试验自2001年7月30日17时至9月1日11时，历时近33d。试验所得恒水位下渗漏强度随时间变化关系如图1。

图1 托卡依渠道恒水位渗漏强度Q与时间t关系

自2001年9月1日22时至21日10时近20d进行地下水位下降的渠道渗漏试验，渠道水深由1.870m下降到1.624m。渠道渗漏强度与水深的关系如图2。

图2 托卡依渠道变水位渠道渗漏强度与水深关系

托卡依渠的渗漏强度与水深的关系为：Q＝0.172 h 4.504。

2.动水法测试结果

为了说明渠道防渗的效果，在进行上述防渗渠道的渗漏试验同时，选择未防渗的王国泽渠（土渠），应用动水法进行渠道渗漏水量的计算分析。王国泽渠位于阿塔公路44km处东侧约500m处，渠道测验长度为3km，渠道基本顺直，渠口宽5m，渠深1m，纵坡1/2000，土质为粘土，地下水埋深1.5m。动水法测验时，分别测量渠道上游（进水）断面和下游（出水）断面的流量，二者的差值即为该渠段的渗漏损失量。通过不同季节的五次实测数据分析，平均每km损失系数为2.79%。

本次试验表明，防渗的托卡依干渠用静水法得到的稳渗强度是0.38 L/m2.h，每km渗漏损失量为0.0055%；未防渗的王国泽渠每km损失量为2.79%。两者比较见表1。

表1 托卡依干渠防渗前后渠道渗漏水量损失

三、典型区作物耗水调查

1.棉花耗水调查

根据全灌区棉花种植区域及品种，选择了三处典型区进行调查：阿克苏良种场（陆地棉）、哈拉塔镇十五大队（长绒棉）、阿瓦提县丰收二场（长绒棉），基本上代表了本灌区的实际情况。通过布置2m深的铝塑测管，利用中子仪进行作物生育期农田水分状况的监测。经过分析和计算，得出灌水量、耗水量和耗水水分生产率情况如表2。

表2 阿克苏灌区棉花耗水水分生产率

调查结果，阿克苏灌区棉花耗水水分生产率约在0.65～0.75（kg/ m3），由于该数据直接来自本灌区，对灌区管理有参考价值。其变幅差别除灌溉因素外，与管理水平有关。从产量来看，下游地区棉花产量要略高于中游地区，且下游地区大部分种植长绒棉，上中游地区种植陆地棉较为普遍（专指开发10年以上的熟地）。

另外，阿克苏河流域中游地区亩用水量要高于下游地区，其原因是中游用水比下游方便，下游地区在作物生长期的实际灌水量已经不能充分满足作物生长的需要，从观测数据来看存在作物从土壤中夺取水分（土壤中储水量降低）；而中游地区没有出现这种情况，中游地区农田也可能存在部分奢侈蒸发蒸腾。

2.冬小麦耗水调查

阿克苏灌区冬小麦种植大致在流域上中游地区，选择阿克苏市良种场附近冬小麦地作为典型田，冬小麦收割复播玉米，将冬小麦与玉米并在一起分析，得出灌水量、耗水量和耗水水分生产率情况如表3。

表3 冬小麦（复播玉米）耗水水分生产率

本典型田作物耗水水分生产率达1.35kg/m3（小麦、玉米），大体表明了阿克苏市周围的作物耗水水分生产率的水平。

3.红枣耗水调查

在阿克苏地区实验林场，分别布设滴灌、微喷及对照地面灌三个处理，各处理两行枣树为一个重复，共九个小区。第5d测定土壤剖面含水率，灌水前后及遇降雨时加测。成果分析见表4。

表4 不同灌溉方式枣树水分生产效率

可见，水分生产效率以滴灌最高，其次为微喷灌，对照地面灌水分生产效率最低。由于滴灌与微喷灌较地面灌节水49%以下，二者灌溉水分生产效率分别为地面灌方式的2.4倍或2.3倍，而由于地面灌灌溉水量虽高，但灌溉水仅有42.9%用于枣树消耗，耗水水分生产效率三者相差不大。可以看出，地面灌方式节水潜力还相当大，并且在满足枣树需水的同时还可以提高枣树的水分生产效率[5]。

四、供水分区耗水调查

1.阿克苏市良种场

该分区实行的“供水到户”的管理方式，斗渠引水量由多浪渠大龙口水管站人员自行监测，水量基础资料比较齐全，作物品种比较齐全，能够较为全面地反映各种作物的用水水分生产率。调查分析结果见表5。

表5 阿克苏市良种场作物用水水分生产率调查分析

由表列数据可知，对不同的农作物，单方水的产出是不同的。其中水果和瓜菜的产量相对为高，价格也高。

2.温宿县萨瓦甫齐牧场

萨瓦甫齐牧场处于库玛拉克河的出山口附近，土层较薄，土壤相对贫瘠，基本符合昆托河灌区处于阿克苏河流域上游的实际情况。调查资料如表6。

表6 温宿县萨瓦甫齐牧场作物用水水分生产率调查分析

3.农一师沙井孜灌区

沙井孜灌区属农一师，基本上全部种植棉花，采用膜下滴灌技术，节水有成效。选择一团的一块膜下滴灌地调查，见表7。

表7 沙井孜灌区（一团）作物用水水分生产率调查分析

一团处于沙井孜灌区新井子水库上游，春季灌区用水相当困难，每亩施肥品种及数量、每亩播种量、播种时间等生产要素与地方灌区相比大致相当且有所下降，但棉花水分生产率较地方灌区为高。膜下滴灌技术将几千年传统的灌地变成了真正的灌作物，节水增产效果明显，是可借鉴的经验。

4.主要作物水分生产效率和效益

2010年12月，对阿克苏河流域各灌区主要作物水分生产效率和灌溉效益作了相关调查和分析，包括阿克苏市、温宿县、乌什县、阿瓦提县、柯坪齐浪乡以及农一师兵团沙井子、四团、六团等。

阿克苏河灌区各县（市）棉花单方水产值

阿克苏河灌区各县（市）冬小麦单方水产值

阿克苏河灌区各县（市）林果业单方水产值

可见，阿克苏灌区主要作物的水分生产率棉花为0.67～1.39 kg/ m3；冬小麦为0.85～1.55 kg/m3；林果业为1.06～4.43 kg/m3。单方水的产值：棉花为7.75～9.1元/ m3；冬小麦为2.4～4.2元/ m3；林果业为11～32元/ m3。

五、结论

阿克苏灌区现状主要作物耗水水分生产率在国内居中等水平。粮食作物和经济作物（指棉花）的用水水分生产率均有提高水平的空间。以与其邻近、灌水条件较差的沙井孜灌区比较，由于采用膜下滴灌，沙井孜灌区用水水分生产率高于阿克苏灌区。棉花的经济效益优于粮食作物（未考虑深加工），在有条件的地方，林果业的灌溉效益高于棉花。本灌区要根据自身条件和市场情况争取灌溉效益最高，需要建立多元结构经济，以发展红枣、核桃等林果业等发展经济的思路。

目前节水灌溉应明确以下主攻方向：进行以渠系防渗为中心的灌区工程改造与建设，以提高输水效率；采用先进的灌水方法与技术，建立喷微灌设备的产业，高频次小定额的微灌方法将是今后的发展趋势[6]；加强田间灌溉用水管理，建立节水灌溉技术服务体系，以提高作物水分生产效率。

参考文献

[1] 郭海涛，邹志荣，杨兴娟等.调亏灌溉对番茄生理指标、产量品质及水分生产效率的影响[J].干旱地区农业研究，2007，25（3）：133～136.

[2] 邵立威，张喜英，陈素英等，花后脱叶对冬小麦产量形成和水分利用效率的影响[J].农业工程学报，2009，25（1）：21～26

[3] 雷志栋，胡和平，杨诗秀.关于提高灌溉水利用率的认识.中国水利，1999.07：13～14

[4] 段雷振.静水法试验测定托卡依干渠渗漏强度.水利科技与经济.2008.14（11）：872～873

[5] [6] 董新光，任玉忠.干旱区枣园微灌土壤水分转化、消耗、渗漏数值模拟分析.西部干旱区水利研究与实践.乌鲁木齐：新疆科学技术出版社，2010，12：127～133