孫 浩 姜健俊 蔣 雷

一、江蘇省灌區(qū)概況

新中國成立以來，江蘇省采用“蓄、引、提、調(diào)”并舉的方法，開渠挖河、修塘建庫，充分攔蓄本地徑流，大力發(fā)展水利灌溉事業(yè)。20世紀50年代，建成了洪澤湖、駱馬湖等綜合利用湖泊水庫，開挖了蘇北灌溉總渠，灌溉條件初步改善。60年代，建成了江都抽水站并在京杭運河沿線興建多級翻水樞紐，形成了以江都站為龍頭，京杭運河為輸水線的江水北調(diào)工程體系。90年代，開鑿引江運河，實行跨流域調(diào)度水源，進一步改善了江蘇灌區(qū)灌溉水源條件。在灌溉水源建設(shè)的基礎(chǔ)上，興建了大批萬畝以上自流和提水灌區(qū)，設(shè)計灌溉面積3000余萬畝，糧食產(chǎn)量約占全省的36.6%；灌區(qū)水利建成了較為完善的灌排體系，已成為為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供城鄉(xiāng)人民生活、工副業(yè)生產(chǎn)用水以及環(huán)境用水的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

由于這些灌區(qū)大多建于20世紀五六十年代，渠系建筑物工程不配套，經(jīng)長期運行使用，工程老化失修，不少建筑物已成為“卡脖子”工程，運行效率低、灌溉水利用系數(shù)低。灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀水利設(shè)施不適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的狀況越來越突出，直接影響灌溉效益的發(fā)揮，嚴重制約了當?shù)剞r(nóng)業(yè)以及社會經(jīng)濟的發(fā)展。

二、大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造情況

1998年以來，國家把大型灌區(qū)節(jié)水改造工作上升為解決“三農(nóng)”問題的大事來抓，在政策、資金上實行傾斜和引導，重點解決水資源短缺矛盾，提高灌區(qū)用水效率和糧食生產(chǎn)能力。截至2010年底，江蘇省共安排了淮安洪金、宿遷皂河和高郵灌區(qū)等29個大型灌區(qū)節(jié)水改造項目，累計投資近26億元，主要建設(shè)內(nèi)容包括骨干渠道襯砌、河道疏浚、渠系建筑物配套、灌溉泵站、排澇閘（涵）以及灌區(qū)信息化建設(shè)等。

大型灌區(qū)節(jié)水改造項目鞏固了水利基礎(chǔ)設(shè)施，提高了農(nóng)業(yè)抗災(zāi)能力；大幅提升了灌區(qū)用水效率和服務(wù)水平，不僅節(jié)約水資源還降低運行成本；糧食增產(chǎn)增收效益明顯，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境得到改善。灌區(qū)改造項目綜合效益顯著，為保障農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計，江蘇大型灌區(qū)節(jié)水改造項目完成后共新增灌溉面積120多萬畝，改善灌溉面積800多萬畝，新增糧食生產(chǎn)能力超過4億kg，灌溉水利用系數(shù)從改造前的0.45提高至改造后的0.55，年節(jié)約水資源13億m3。

三、經(jīng)驗與啟示

1.創(chuàng)新規(guī)劃設(shè)計方法，著力做好前期工作

規(guī)劃設(shè)計等前期工作是完成灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的重要基礎(chǔ)，而高質(zhì)量的前期工作必須依靠不斷地創(chuàng)新設(shè)計方法來實現(xiàn)。從20世紀90年代初，江蘇省水利廳就提前謀劃，立項開展了該方面的研究，主要包括灌區(qū)渠系優(yōu)化設(shè)計方法、灌區(qū)續(xù)建配套優(yōu)化規(guī)劃方法、計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)以及灌區(qū)量水等配套建筑物的創(chuàng)新設(shè)計等。

（1）規(guī)劃設(shè)計理論的創(chuàng)新與推廣

采用現(xiàn)代數(shù)學規(guī)劃理論、大系統(tǒng)試驗選優(yōu)方法開展渠段、渠道、渠系優(yōu)化設(shè)計方法和灌區(qū)優(yōu)化規(guī)劃理論研究，提出了渠段、渠道、渠系優(yōu)化設(shè)計方法和灌區(qū)續(xù)建配套優(yōu)化規(guī)劃理論，應(yīng)用于江蘇省灌區(qū)續(xù)建配套規(guī)劃設(shè)計的全過程。

（2）計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

以VB計算機語言為開發(fā)平臺結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）開發(fā)了大型灌區(qū)規(guī)劃計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)涵蓋灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計全過程，從水文水力計算（包括灌溉設(shè)計保證率的確定、作物需水量、灌溉制度、設(shè)計灌水率推算、排澇設(shè)計標準和排澇模數(shù)計算）、灌排渠系規(guī)劃定線與建筑物規(guī)劃布置、灌排渠系工作制度與流量確定、水力計算、投資估算、經(jīng)濟效益評價等。開發(fā)的灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)在江蘇洪金、渠南、船行等10多個灌區(qū)規(guī)劃中應(yīng)用。

（3）量水建筑物的創(chuàng)新設(shè)計與推廣

開發(fā)了適用于干支斗農(nóng)渠道的長喉道數(shù)字化量水計系列產(chǎn)品（電源包括即插式和太陽能等），由長喉道量水槽、水位傳感器和流量積算儀三部分組成，具有傳統(tǒng)長喉道量水槽的特點，可以將瞬時流量、水位、累積流量和水量數(shù)字化顯示，還具備計算機接口可將數(shù)據(jù)實時上傳網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)大型灌區(qū)灌溉用水的遠程自動控制等突出優(yōu)點。由于其性能穩(wěn)定、價格可比性好，被列為水利部重點科技推廣項目、江蘇省世行項目區(qū)指定推廣項目，已在江蘇、江西、甘肅等地灌區(qū)推廣。

2.秉承生態(tài)文明理念，建設(shè)節(jié)水生態(tài)灌區(qū)

江蘇省的大型灌區(qū)主要分布在蘇北京杭運河和灌溉總渠兩側(cè)，該區(qū)域為省內(nèi)水資源最為緊缺的地區(qū)且降雨時間分布不均。針對灌區(qū)所在地區(qū)水資源緊缺的客觀條件，江蘇省充分尊重自然規(guī)律，樹立水土自然資源有限觀，清醒認識旱情，按照生態(tài)優(yōu)先的原則發(fā)展生產(chǎn)力，將“親近自然河流”、“自然生態(tài)法”以及節(jié)水型生態(tài)灌區(qū)理念融入灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造全過程，并主要開展了以下工作。

（1）渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計和襯砌方案注重生態(tài)效果

20世紀90年代以來，美國、日本、德國等發(fā)達國家出于保持河道自然環(huán)境、保護動植物資源和水質(zhì)等目的，紛紛大規(guī)模拆除了以前人工在河床上鋪設(shè)的硬質(zhì)材料，拆除襯砌的資金投入往往比鋪襯砌更為昂貴，這些經(jīng)驗教訓值得我們借鑒。因此，江蘇省在灌區(qū)節(jié)水改造中轉(zhuǎn)變了以往單純以節(jié)水為目標大搞混凝土襯砌渠道的思路，從節(jié)水、投資、環(huán)境、生態(tài)等幾方面綜合考慮，在滿足節(jié)水和投資等控制性目標情況下，優(yōu)先選取對環(huán)境破壞小和生態(tài)較優(yōu)的方案。在渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取護坡不護底，使灌溉水體與土壤的接觸，保持灌溉渠道底部生物的生長；邊坡護砌時只護砌至設(shè)計水位，設(shè)計水位以上采用植草等方式進行防護；采取緩坡作緩沖，岸墻留孔眼、分段設(shè)通道，順水定渠向、依渠造景觀等措施，使生物微生物上下活動能自由自在，生存繁衍不受影響。

（2）對已建混凝土襯砌渠道進行生態(tài)修復

許多地區(qū)的混凝土襯砌渠道運行后，渠道中的生物和微生物因為失去了賴以生存的環(huán)境而大幅減少，渠道水體的自凈能力也遭到了破壞；有些混凝土渠段甚至成了蛙、蛇等爬行類動物死亡之地。江蘇省針對混凝土襯砌渠道的生態(tài)問題在工程設(shè)計上積極采取補救措施，提出了混凝土襯砌渠道生態(tài)修復技術(shù)，重點對生物通道的規(guī)劃、設(shè)計以及施工方法進行研究，開發(fā)了新建混凝土襯砌渠道預留生物通道等技術(shù)，在江蘇宿遷皂河、來龍、高郵等灌區(qū)中進行了試點、推廣工作，取得了良好的生態(tài)效果。

（3）灌區(qū)河道、排水溝道的生態(tài)治理方法

修建生態(tài)河堤，恢復河岸水邊植物群落與河畔林，已成為國際上河堤建設(shè)發(fā)展的總趨勢。為此，江蘇省在灌區(qū)改造中嘗試對河道、排水溝道進行生態(tài)治理。主要經(jīng)驗有：對河道斷面，在滿足安全行洪、排水的條件下，可宜寬則寬，宜彎則彎，避免長距離一條直線，避免河口同寬、河底同深。濱河地區(qū)亦可高低錯落、有起伏。對已經(jīng)被渠化的河道應(yīng)盡可能恢復彎道，恢復灘地，變均勻斷面為寬窄不一、深淺變化的適合多種動、植物生存的河道；對河道護坡，建設(shè)生態(tài)型護坡，即在滿足防洪標準要求的基礎(chǔ)上，重點構(gòu)筑能透水透氣、生長植物的生態(tài)防護平臺；同時通過栽種花草和喬灌木等形成河岸的生態(tài)體系。

（4）灌區(qū)規(guī)劃中的水面率控制

水面具有提供調(diào)蓄水資源、降解污染物和吸納營養(yǎng)物質(zhì)、保護生物多樣性、休閑旅游、調(diào)節(jié)氣候等功能。保持合理水面率可在自然力與人類活動雙重作用下，促進生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。江蘇省開展了以增加水面率或增加圩區(qū)機排能力為手段、經(jīng)濟最優(yōu)目標的圩區(qū)水面率研究方法，在灌區(qū)改造規(guī)劃傳統(tǒng)數(shù)學模型中增加了生態(tài)水位的概念，由此確定圩區(qū)水面率，并在洪金、周橋等涉及圩區(qū)的大型灌區(qū)規(guī)劃中應(yīng)用推廣。

3.推廣信息化和自動化，提高現(xiàn)代化管理水平

灌區(qū)信息化建設(shè)是大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的重要組成部分，江蘇省灌區(qū)改造中注重灌區(qū)現(xiàn)代化、信息化技術(shù)的應(yīng)用研究與推廣，主要開展以下工作。

（1）開發(fā)灌區(qū)工程管理數(shù)據(jù)庫并進行規(guī)范化研究與推廣

開發(fā)了管理信息系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)并進行規(guī)范化研究與推廣。信息管理系統(tǒng)主要完成對灌區(qū)的基本情況、工程情況以及其他信息數(shù)據(jù)進行錄入、維護、統(tǒng)計、分析、查詢、生成報表、打印、數(shù)據(jù)備份等。地理信息系統(tǒng)能夠在矢量圖形上對整個灌區(qū)各類工程對象進行查詢并由工程名稱在地圖上定位。整個系統(tǒng)主要分成灌溉系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、配套建筑物系統(tǒng)、道路交通、行政村等幾個層次。點擊某一工程項目時，除用高亮顯示該工程外，還可顯示其相應(yīng)的圖形以及所有與之有關(guān)的工程項目。

（2）開發(fā)基于GIS的灌區(qū)管理決策支持系統(tǒng)并推廣

開發(fā)了灌溉優(yōu)化配水決策支持系統(tǒng)，對灌區(qū)作物組成進行統(tǒng)計分析；根據(jù)作物布局、日降雨與蒸發(fā)監(jiān)測統(tǒng)計表、確定灌區(qū)用水過程；當渠首配水量、水位限定時，確定各斗渠口配水計劃；并根據(jù)實時監(jiān)控系統(tǒng)對灌區(qū)的各骨干工程的流量、水位、開閘次數(shù)、平均流量、工程總引水量進行分析統(tǒng)計等。針對江蘇洪金、周橋、高郵等沿運河、洪澤湖、灌溉總渠大型平原自流灌區(qū)的特點，開發(fā)了灌溉調(diào)度決策系統(tǒng)，以全灌區(qū)自流灌溉面積最大為目標函數(shù)，采用系統(tǒng)優(yōu)化方法，確定不同水源水位條件下骨干渠道最優(yōu)運行控制方案。

（3）開發(fā)大型灌區(qū)灌排工程自動化控制系統(tǒng)與應(yīng)用推廣

開發(fā)大型灌區(qū)灌排工程自動化控制系統(tǒng)，對渠首（渠首閘、泵站）、主要配水工程等建立自動控制、監(jiān)控、量測系統(tǒng)，并進行規(guī)范化研究與推廣。主要包括：實現(xiàn)灌區(qū)區(qū)內(nèi)墑情、水情、雨情的數(shù)據(jù)自動采集和處理系統(tǒng)；渠首（渠首閘、泵站）、主要配水工程等建立自動化控制、監(jiān)控、量測系統(tǒng)；報警及保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)在洪金、周橋、高郵等沿運河、洪澤湖、灌溉總渠等20多個大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造中推廣。

4.改革灌區(qū)管理體制，探索良性運行機制

開展“參與式灌溉管理”試點研究，推廣灌區(qū)管理所加農(nóng)民用水協(xié)會管理模式，對SIDD（自主管理灌排區(qū)）試點調(diào)研分析，分析“參與式灌溉管理”、“農(nóng)民用水者協(xié)會”在江蘇省的管理經(jīng)驗與得失，總結(jié)提高并推廣。自1998年以來，江蘇省先后在皂河、淮連、高郵等大型灌區(qū)開展了用水戶參與灌溉管理改革的試點工作，通過邊試點、邊規(guī)范、邊推廣，農(nóng)民用水戶協(xié)會從無到有，逐步發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全省已組建農(nóng)民用水戶協(xié)會276個，管理灌溉面積400多萬畝。

灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造節(jié)約了大量水資源，對當?shù)毓I(yè)與其他高用水行業(yè)的經(jīng)濟快速發(fā)展貢獻巨大。江蘇省正在開展其他高用水行業(yè)對灌區(qū)節(jié)水改造的補償機制研究與試點推廣，將進一步推動灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目的良性運行。

四、結(jié)語

大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目的實施，鞏固和加強了大型灌區(qū)作為糧食作物和經(jīng)濟作物主產(chǎn)區(qū)的地位，對促進江蘇農(nóng)業(yè)經(jīng)濟綜合發(fā)展，提高大型灌區(qū)經(jīng)濟效益具有重要作用，取得了顯著的社會、經(jīng)濟、生態(tài)效益。

大型灌區(qū)改造是一項系統(tǒng)性項目，展望下一步工作，需從規(guī)劃設(shè)計、項目管理、機制探索、新技術(shù)新材料運用等方面作出突破，秉承建設(shè)“節(jié)水型灌區(qū)、生態(tài)型灌區(qū)、現(xiàn)代化灌區(qū)”理念，積極探索灌區(qū)管理機制和運行機制，拓寬灌區(qū)投資渠道，使灌區(qū)改造從單一性灌區(qū)向綜合性灌區(qū)轉(zhuǎn)變，從工程建設(shè)型灌區(qū)向管理型、資源型灌區(qū)轉(zhuǎn)變，不斷使江蘇省大型灌區(qū)節(jié)水改造邁上新臺階