黃 彥,司振江,李芳花,黃福貴,邵東國(guó),李其光

(1.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黃河水利科學(xué)研究院引黃灌溉工程技術(shù)研究中心，河南 新鄉(xiāng) 453000；3.武漢大學(xué) 水利水電學(xué)院，湖北 武漢 430000;4.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250000)

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)既是國(guó)家穩(wěn)定的基礎(chǔ)也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先決條件[1]。新中國(guó)成立以來(lái)，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家始終高度重視灌溉工作，團(tuán)結(jié)和帶領(lǐng)全國(guó)人民開(kāi)展了大規(guī)模農(nóng)田水利建設(shè)和一系列水利改革，不斷完善灌排設(shè)施，提升灌溉管理水平以及灌溉保障與支撐能力，為發(fā)展現(xiàn)代灌溉奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。特別是近年灌溉事業(yè)的迅速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)糧食連續(xù)增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。但也必須看到，由于歷史欠賬多、薄弱環(huán)節(jié)多、積累矛盾多等原因，我國(guó)灌溉發(fā)展的總體水平仍不高，水資源短缺、灌溉總體用水水平不高、農(nóng)業(yè)抗御水旱災(zāi)害的能力仍不強(qiáng)，灌溉可持續(xù)發(fā)展的后勁仍不足等方面存在問(wèn)題[2-3]，與促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展、保障國(guó)家糧食安全、建設(shè)美麗中國(guó)的要求相比仍有較大差距[4]。為此，開(kāi)展了大型灌區(qū)節(jié)水關(guān)鍵技術(shù)研究與示范。

1 問(wèn)題與研究范圍

1.1 問(wèn) 題

“十二五”期間，國(guó)家把大型灌區(qū)節(jié)水改造擺在重點(diǎn)位置，提出完善灌排工程設(shè)施，提高灌區(qū)輸水、配水效率和灌排保證率，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，增強(qiáng)灌區(qū)運(yùn)行管理能力和水平，促進(jìn)提高農(nóng)業(yè)綜合效益和農(nóng)民增收等目標(biāo)，急需創(chuàng)新技術(shù)的支撐。

1.1.1 東北粳稻灌區(qū)

東北粳稻灌區(qū)面積占全國(guó)粳稻面積的43%，灌區(qū)多數(shù)為20世紀(jì)50年代以來(lái)所建，渠道工程老化、凍脹破壞十分嚴(yán)重，造成輸配水能力下降，灌溉水利用效率低。土地面積雖然大，但水稻格田大小是按照農(nóng)戶地權(quán)范圍、耕種要求和地形條件形成的，大多數(shù)為0.067～0.333 hm2不等，格田碎片化狀況較為普遍，土地平整精度不高，嚴(yán)重影響灌水生產(chǎn)效率和機(jī)械化作業(yè)，且田間缺少規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化工程，田間用水浪費(fèi)。農(nóng)民灌溉多采用淹灌方式，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，在水資源用水總量不變的前提下，擴(kuò)大水田面積，急需尋求節(jié)水灌溉方式，提出綜合節(jié)水技術(shù)。

1.1.2 南方河網(wǎng)灌區(qū)

南方河網(wǎng)灌區(qū)地形復(fù)雜，溝、渠、塘、堰集中交錯(cuò)分布，受農(nóng)業(yè)面源及生活點(diǎn)源污染導(dǎo)致水污染十分嚴(yán)重，急需為控制水體污染提供技術(shù)措施。南方灌區(qū)雖降雨豐沛、水資源豐富，但農(nóng)業(yè)灌溉長(zhǎng)期存在浪費(fèi)，排水量大，必須提高農(nóng)業(yè)供水效率和效益，提出用水精量管理辦法。另外，大型灌區(qū)的管理水平不高，灌區(qū)缺少系統(tǒng)的量測(cè)水監(jiān)測(cè)設(shè)施，用水精量管理困難，高峰期缺少合理調(diào)度方案，急需用現(xiàn)代信息化管理手段，提高灌區(qū)管理水平。

1.1.3 華北引黃灌區(qū)

華北引黃灌區(qū)近年來(lái)因黃河多次出現(xiàn)斷流，引水能力下降，農(nóng)業(yè)灌溉保證率明顯降低。隨著上、中、下游灌溉面積的不斷擴(kuò)大，用水緊張現(xiàn)象日益突顯。同時(shí)，季節(jié)性缺水比較嚴(yán)重，灌溉期需水量大，來(lái)水不能滿足要求，需要地下水補(bǔ)充。輸配水工程多為土渠，田間灌溉多采用傳統(tǒng)的地面灌溉，渠道、管道受黃河水泥沙淤堵影響嚴(yán)重，造成農(nóng)田灌溉水利用率低下。灌區(qū)管理比較粗放，灌溉管理工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)，存在協(xié)調(diào)配水、灌溉管理等方面的服務(wù)意識(shí)不強(qiáng)等問(wèn)題。

1.2 研究范圍

以提高水資源利用效率和糧食增產(chǎn)為目標(biāo)，以糧食主產(chǎn)區(qū)示范工程為載體，依據(jù)不同類型灌區(qū)的具體條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，選擇黑龍江省、河南省、湖北省、山東省為代表，分別建立了不同類型的示范工程，將既有技術(shù)和創(chuàng)新技術(shù)集成應(yīng)用，建立適宜類型區(qū)的節(jié)水技術(shù)集成模式，為大型灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)提供樣板工程和技術(shù)支撐。

2 取得的成果

2.1 東北粳稻灌區(qū)節(jié)水高產(chǎn)工程示范

2.1.1 規(guī)模化田間綜合節(jié)水技術(shù)模式

(1)裝配式混凝土系列產(chǎn)品選擇與定型。為了滿足灌區(qū)田間支渠控制面積不同的需求，研制了300、400、500、600、700、800、1000型7種裝配式混凝土矩型渠定型產(chǎn)品，考慮了構(gòu)件制作、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、安裝等因素，確定渠道單節(jié)長(zhǎng)度為2 m。為實(shí)現(xiàn)田間工程標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化，開(kāi)發(fā)配套了分水、陡坡、一體化閘門、蓋板、L型渠、跌水等系列化產(chǎn)品。優(yōu)選了材料配合比，使產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)到C50、F300標(biāo)準(zhǔn)。按300型渠道計(jì)算，每延長(zhǎng)米304元，包括建設(shè)期投入、占地成本和運(yùn)行期成本，較傳統(tǒng)混凝土板渠道節(jié)省投資15%以上，且使用年限在30 a以上。創(chuàng)建了3條裝配式混凝土矩型渠生產(chǎn)線，具有年生產(chǎn)45萬(wàn)m3混凝土制品的能力，在黑龍江省推廣應(yīng)用了30多萬(wàn)延長(zhǎng)米。

(2)田間標(biāo)準(zhǔn)化工程建設(shè)與示范。按照工程節(jié)水、技術(shù)節(jié)水、管理節(jié)水、灌區(qū)水文化集成建設(shè)的原則，打造高標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)?；⑸鷳B(tài)化的節(jié)水灌溉示范工程。對(duì)于支、斗渠以下建議采用矩型渠道，提高施工工效和輸配水利用效率，延長(zhǎng)渠道使用壽命。應(yīng)用矩型渠道的田間格田規(guī)模一般在低平原區(qū)推薦50 m×50 m、50 m×100 m、100 m×100 m;高平原及丘陵漫崗區(qū)推薦50 m×50 m。增設(shè)田間道路，間距200～300 m，便于農(nóng)機(jī)作業(yè)。斗、農(nóng)渠間距200 m建一處生物通道。示范區(qū)建成后土地利用率提高1.5%以上，水稻產(chǎn)量增加5%左右，為解決農(nóng)田工程“最后一公里”，實(shí)現(xiàn)田間工程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)提供技術(shù)支撐和保障。

(3)防滲、防凍脹技術(shù)模式。配套應(yīng)用了兩種新型防滲、防凍脹材料，一種為EPS輕質(zhì)材料，性能達(dá)到C30、F200，密度為1500 kg/m3，不同密度的EPS顆粒輕質(zhì)土墊層對(duì)混凝土矩型渠起到了不同的保溫效果，有效抵抗地基土凍脹對(duì)混凝土矩型渠的破壞與影響。另一種為GCL材料[5]，進(jìn)行了滲透、凍融及干濕循環(huán)試驗(yàn)測(cè)試，GCL防滲材料的鋪設(shè)大大降低了渠床凍前含水率，從而減小渠基土的凍深與凍脹量，減輕土體凍脹融沉對(duì)防滲防護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞。

(4)田間節(jié)水灌溉技術(shù)及水肥一體化。田間灌水采用控制灌溉技術(shù)，突破了稻田水層管理的傳統(tǒng)觀念，灌水上限為小于30 mm的淺薄水層，下限為土壤飽和含水率的60%～90%，水稻返青以后除噴藥施肥等生產(chǎn)性用水和灌溉初始期保持水層外，其余時(shí)間田面基本無(wú)灌溉水層。提出了以控制灌溉模式為基礎(chǔ)[6-7]，分段施肥比例為基肥∶蘗肥∶穗肥∶花肥=4.5∶2∶1.5∶2，插秧密度為21穴/m2時(shí)為最優(yōu)組合模式。技術(shù)模式較充分灌溉方式可提高產(chǎn)量13.06%，水分生產(chǎn)效率可提高21.14%。

2.1.2 井渠結(jié)合管道化節(jié)水示范工程

為了解決寒地水田灌區(qū)渠系水利用率低、用水精量控制能力差等問(wèn)題，研究了低壓管道灌溉技術(shù)模式，提出了適宜的管道材料及標(biāo)準(zhǔn)。

(1)篩選了適宜寒冷地區(qū)抗凍脹破壞的管道材料。篩選出了超高分子量聚乙烯膜片管、竹基纏繞復(fù)合管、PE管3種新材料管材，作為季節(jié)性凍土區(qū)凍土層內(nèi)埋設(shè)的優(yōu)選材料。對(duì)選出的管道材料進(jìn)行了環(huán)剛度、線膨脹系數(shù)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，超高分子量聚乙烯膜片管、竹基纏繞復(fù)合管在低溫下的性能較為優(yōu)異，可以用于寒冷地區(qū)灌區(qū)輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)。通過(guò)反復(fù)凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)，確定季節(jié)性凍土區(qū)管道埋深為0.6～1.0 m[8-9]。形成了東北粳稻灌區(qū)輸水管道系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)體系，解決了北方“管代渠”的重大難題，灌溉水利用效率可提高到0.84。自流式管道灌溉大幅節(jié)約耗電成本，較加壓式灌溉減少耗電50%以上。

(2)管道化節(jié)水示范工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在管材性能試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，確定了季節(jié)性凍土區(qū)低壓管道灌水系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法；確定了灌溉制度、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、管道埋深、管道施工等設(shè)計(jì)指標(biāo)；提出了工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案，根據(jù)黑龍江省灌區(qū)水源狀況及管理方式，管道樹(shù)枝狀鋪設(shè)，采用自然壓灌溉和加壓灌溉兩種方式。自然壓灌溉管網(wǎng)規(guī)模不宜超過(guò)53.333 hm2，加壓灌溉管網(wǎng)規(guī)模不宜超過(guò)80.000 hm2。管網(wǎng)宜采用兩級(jí)布設(shè)。田間固定管道長(zhǎng)度，宜為90～150 m/hm2。支管走向宜平行于作物種植方向，支管間距平原區(qū)宜采用50～100 m，單向灌水時(shí)取較小值，雙向灌水時(shí)取較大值。干管管徑不宜超過(guò)800 mm，田間出水口管徑宜為75～100 mm，單口灌溉面積宜為0.25～0.50 hm2，單向灌水取較小值，雙向灌水取較大值。防凍脹措施為當(dāng)?shù)叵滤谇滓韵碌穆裆畲笥诨虻扔诘叵滤绊憙鼋Y(jié)鋒面的臨界值，且無(wú)傍滲水補(bǔ)給時(shí)，在管道下鋪設(shè)防滲土工膜，管道與膜料間可用粗砂做過(guò)渡層。

2.2 南方河網(wǎng)灌區(qū)生態(tài)水利技術(shù)示范

2.2.1 灌排系統(tǒng)生態(tài)節(jié)水減排模式

(1)建立了不同尺度水轉(zhuǎn)化機(jī)制。設(shè)置典型田、核心區(qū)和輻射區(qū)三個(gè)不同尺度的水平衡要素監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，分析水分生產(chǎn)率的尺度效應(yīng)，提出溝、塘系統(tǒng)對(duì)提高農(nóng)業(yè)用水效率有較顯著的作用；有溝、塘系統(tǒng)的中等尺度區(qū)域比單獨(dú)的田塊農(nóng)業(yè)用水效率高，由于灌溉回歸水的重復(fù)利用提高了灌溉水利用效率。研究表明，輻射區(qū)由于回歸水利用率較高，需要灌溉水較少，使其單方灌溉水糧食產(chǎn)量較高，達(dá)到了2.85 kg/m3。

(2)建立了區(qū)域污染物消減機(jī)制。應(yīng)用農(nóng)田—生態(tài)溝渠一體化的減污模式，在養(yǎng)分平衡的基礎(chǔ)上，研究示范區(qū)N、P運(yùn)移消減規(guī)律，總結(jié)了不同形態(tài)的污染物時(shí)空變化規(guī)律以及所用模式的減污效果[10-11]。養(yǎng)分在稻田-排水溝中積累，保持在農(nóng)田系統(tǒng)中，養(yǎng)分負(fù)荷削減率達(dá)到22%以上。

2.2.2 灌區(qū)用水信息監(jiān)測(cè)與管理技術(shù)模式

提出了適合南方河網(wǎng)灌區(qū)水平衡動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與用水管理技術(shù)。在示范區(qū)布設(shè)水平衡信息監(jiān)測(cè)網(wǎng)，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)模型，開(kāi)發(fā)灌溉系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)配系統(tǒng)，為實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)以及動(dòng)態(tài)配水模塊提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)。實(shí)踐證明，系統(tǒng)配水可以大大節(jié)約灌溉用水量，節(jié)水率顯著提高。漳河灌區(qū)楊樹(shù)垱0.3073 萬(wàn)hm2中稻試驗(yàn)表明，運(yùn)用該系統(tǒng)配水可以節(jié)約灌溉用水量98.78萬(wàn)m3，節(jié)水率為15.12%。

2.2.3 節(jié)水減排再利用模式

提出了灌排溝塘系統(tǒng)排水再利用技術(shù)模式。田面水和滲漏水中不同形態(tài)氮磷濃度在藕塘水和魚(yú)塘水灌溉間的差異不顯著，表明排水再利用水源中氮磷含量在一定范圍內(nèi)的變化不會(huì)增加再排水中氮磷含量。采用Penman-Monteith公式和作物系數(shù)法并考慮稻田滲漏與降雨有效性條件下應(yīng)用水量平衡估算水稻灌溉需水量，改進(jìn)SCS模型估算排水量，再以塘堰為對(duì)象建立調(diào)蓄排水和灌溉需水的水平衡演算模型[12-13]。采用該水平衡演算模型設(shè)計(jì)的排水再利用工程可補(bǔ)充高達(dá)20%的作物灌水量。

2.3 引黃灌區(qū)井渠雙灌節(jié)水技術(shù)示范

2.3.1 多水源聯(lián)合運(yùn)用的水資源調(diào)度與調(diào)控模式

(1)基于灌區(qū)多水源聯(lián)合調(diào)度模型的聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)了“灌區(qū)多水源相互轉(zhuǎn)化協(xié)調(diào)模型”及“灌區(qū)多水源多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)配模型”。根據(jù)河南省中牟縣三劉寨灌區(qū)的實(shí)際情況開(kāi)發(fā)了基于地下水動(dòng)力學(xué)的多水源聯(lián)合調(diào)度決策支持系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)田間土壤水分、地下水位等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)提取，可快速、準(zhǔn)確地分析各種灌水比例的地下水位的變化情況，提高了灌區(qū)管理水平，解決了空間優(yōu)化配水問(wèn)題。優(yōu)化后灌區(qū)灌溉總費(fèi)用減小74.31萬(wàn)元/a，達(dá)到了灌溉多水源空間配置、降低灌溉費(fèi)用及改善灌區(qū)地下水環(huán)境的目的。

(2)灌區(qū)需用水信息監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。灌區(qū)需用水信息監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)井灌溉設(shè)備以及土壤含水量、灌區(qū)渠道水位、灌區(qū)地下水位等監(jiān)測(cè)設(shè)備遠(yuǎn)程控制的結(jié)構(gòu)化管理，對(duì)土壤含水量、渠道水位、地下水位、氣象信息，以及農(nóng)戶種植信息等相關(guān)信息的有效管理，實(shí)現(xiàn)土壤墑情、地下水位滾動(dòng)預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域灌溉需水量預(yù)測(cè)，能夠針對(duì)農(nóng)戶、斗渠分析用水(電)量、水費(fèi)、用水定額、水分生產(chǎn)率等指標(biāo)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)平臺(tái)等發(fā)布信息及收集農(nóng)戶產(chǎn)量信息。

(3)建立了作物灌溉需水分析模型。根據(jù)用水高峰期黃河下游以旬為周期的水量調(diào)度規(guī)定，建立了基于水量平衡原理的作物灌溉需水預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)未來(lái)10 d灌溉需水的逐日預(yù)報(bào)，為及時(shí)灌水提供了可操作方法。據(jù)此，灌區(qū)輸配水工程布局可采用河水、井水獨(dú)立輸水布置，亦可采用雙水源聯(lián)合輸水布置。

2.3.2 井渠雙灌區(qū)的節(jié)水技術(shù)模式

在引黃斗渠附近合理布局機(jī)電井，滿足雙水源灌溉及井水入渠需求。對(duì)灌區(qū)畦田進(jìn)行平整和標(biāo)準(zhǔn)化改造，田間采取蓄水保墑措施，增大雨水滲漏量，減少田間降水徑流。采用需水信息提取及需水模型預(yù)測(cè)技術(shù)，滾動(dòng)預(yù)測(cè)未來(lái)降水、墑情變化，科學(xué)測(cè)算灌區(qū)灌水需求。確定了灌區(qū)黃河水、地下水用水比例，合理調(diào)配灌溉水源，保持灌區(qū)適宜地下水埋深，調(diào)度方法可以節(jié)約灌水成本72.87萬(wàn)元/a。

2.3.3 井渠雙灌區(qū)田間管理技術(shù)模式

根據(jù)井渠雙灌區(qū)雙水源灌溉及不同水源入田流量情況，以灌水均勻度、灌水效率不低于0.85作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。分析不同改水成數(shù)情況下，畦長(zhǎng)或單寬流量的改變對(duì)灌水質(zhì)量的影響，找出適宜的畦田規(guī)格和對(duì)應(yīng)的灌水技術(shù)要素參數(shù)。提出引黃灌區(qū)井渠雙灌區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化畦田建設(shè)模式，即不同機(jī)電井分布條件下的田間輸配水工程布局和不同畦田長(zhǎng)度的畦田灌水技術(shù)要素的合理組合。結(jié)合農(nóng)用機(jī)具工作幅度，提出了引黃灌區(qū)井渠雙灌區(qū)適宜畦田規(guī)格為：畦長(zhǎng)60～80 m，畦寬2.4 m，畦埂高0.25 m,底寬0.4 m，適宜單寬流量范圍是2.9～3.4 L/(s·m)，改水成數(shù)0.9。

2.4 華北引黃灌區(qū)管道輸水灌溉工程示范

2.4.1 引黃灌區(qū)規(guī)?；艿拦喔染C合節(jié)水工程模式

(1)引黃灌區(qū)管灌工程適宜規(guī)模。從引黃灌區(qū)的實(shí)際出發(fā)，分析了影響灌區(qū)造價(jià)的主要因素，在考慮管灌工程投資、運(yùn)行費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還考慮了同一輪灌組下給水栓出口壓力均勻性問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上以年凈現(xiàn)值最大為目標(biāo)建立了管網(wǎng)適宜規(guī)模優(yōu)化模型，基于Matlab軟件采用遺傳算法優(yōu)化求解，綜合分析確定了引黃灌區(qū)管灌工程適宜規(guī)模上限200.000～333.333 hm2[14]，下限為66.667 hm2。根據(jù)實(shí)例分析規(guī)模231.992 hm2的灌區(qū)，其最大效益為58.27萬(wàn)元。

(2)引黃灌區(qū)灌溉工程泥沙防淤措施。泥沙含量大是引黃灌溉工程最大的特點(diǎn)，隨著管道長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，挾沙水流中的泥沙也日積月累的淤積下來(lái)，管道的清淤工作會(huì)相當(dāng)困難。通過(guò)管灌工程泥沙試驗(yàn)，明確了在引黃灌區(qū)可通過(guò)采取使管內(nèi)流速不小于臨界不淤流速、在支管首端均設(shè)閘閥、在管網(wǎng)低處設(shè)置排水排沙設(shè)施、制定防淤堵運(yùn)行管理制度等措施適當(dāng)?shù)亟鉀Q管道輸水灌溉管網(wǎng)淤堵問(wèn)題。

2.4.2 基于規(guī)模化管道灌溉田間節(jié)水綜合管理模式

針對(duì)規(guī)?；芄喙こ踢\(yùn)行中存在的同一輪灌組給水栓流量差異較大的問(wèn)題進(jìn)行了田間測(cè)試，分析了流量、壓力與距離的關(guān)系，提出了分區(qū)輪灌組劃分的原則，較傳統(tǒng)輪灌組方式年省工2個(gè)，該灌溉方式解決了因傳統(tǒng)輪灌組劃分模式給水栓出水量不一、壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題，管理更加方便，灌溉效率更高。通過(guò)田間灌溉試驗(yàn)與模型模擬分析相結(jié)合的手段，研究得出田間水利用效率和灌水均勻度隨著單寬流量的增加，均呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，建議黃河下游引黃灌區(qū)管道灌溉適宜采取單寬流量為1.5 L/(s·m)，坡度為0.003，畦寬1.3～2.5 m，畦長(zhǎng)50～80 m，既可以節(jié)約灌溉水量，又可以降低管道灌溉工程投入。

2.4.3 基于管道灌溉工程運(yùn)行管理技術(shù)模式

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)運(yùn)行管理是提升節(jié)水農(nóng)業(yè)水平的關(guān)鍵措施。管道輸水灌溉工程技術(shù)先進(jìn)，投資相對(duì)較高，規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容較復(fù)雜，水源水質(zhì)要求較高，消耗能量較大，對(duì)管理人員的文化素質(zhì)要求也較高，所以該工程的運(yùn)行管理機(jī)制應(yīng)建立在統(tǒng)一管理層面，在成本核算的基礎(chǔ)上，合理定價(jià)、統(tǒng)一收費(fèi)、統(tǒng)一運(yùn)行、統(tǒng)一管理維護(hù)。配合現(xiàn)代化運(yùn)行管理，研發(fā)了一體化灌溉泵站、自動(dòng)閉合給水栓、管道灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)等[15-16]。根據(jù)華北引黃特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)行土地承包責(zé)任體制和土地流轉(zhuǎn)規(guī)?；?jīng)營(yíng)的趨勢(shì)，研究了農(nóng)業(yè)灌溉全成本水價(jià)，提出農(nóng)民用水者協(xié)會(huì)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站、政府+協(xié)會(huì)、集體股份合作制、企業(yè)化管理、單戶(聯(lián)戶)家庭等管理模式，加強(qiáng)了項(xiàng)目區(qū)的節(jié)水管理，為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的實(shí)施提供了平臺(tái)。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行業(yè)用水量大幅增加，供水安全和糧食安全已經(jīng)成為我國(guó)面臨的重大問(wèn)題。在東北平原灌區(qū)、引黃灌區(qū)和南方河網(wǎng)灌區(qū)建立現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程示范區(qū)，為灌區(qū)節(jié)水改造提供先進(jìn)的技術(shù)支撐，不僅有利于農(nóng)業(yè)自身的發(fā)展，也是國(guó)家糧食安全、供水安全保障的迫切需要。本成果的實(shí)施有助于提高水資源利用率、改善灌排條件、提高灌溉保證率，從而顯著提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，加快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

(1)東北粳稻區(qū)，圍繞灌區(qū)急需解決的技術(shù)與工程問(wèn)題，制定出了控制灌溉的新地方標(biāo)準(zhǔn)，完成了預(yù)制構(gòu)件定型及生產(chǎn)工藝確定，引進(jìn)了適應(yīng)寒地環(huán)境的超高分子量膜片管材，創(chuàng)新性地解決了區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)和所需產(chǎn)品中存在的不足。裝配式渠道產(chǎn)品和管道化工程的推廣使用，對(duì)東北粳稻灌區(qū)田間工程的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，起到了積極的促進(jìn)作用。

(2)南方河網(wǎng)灌區(qū)，建立灌區(qū)水平衡主要參數(shù)檢測(cè)、關(guān)鍵渠系控制閘站智能化控制，以及用水動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)。結(jié)合南方灌區(qū)降雨特點(diǎn)與灌排渠系狀況，建立了適合南方水土環(huán)境特性的田間水肥高效利用節(jié)灌、控排、再利用體系。集成了灌區(qū)水平衡動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與用水管理信息化技術(shù)、灌排系統(tǒng)節(jié)灌-控排-生態(tài)減污技術(shù)，以及灌排溝塘系統(tǒng)排水再生利用技術(shù)，對(duì)提高灌區(qū)水肥利用效率、促進(jìn)灌區(qū)增產(chǎn)增效、減輕農(nóng)業(yè)伴生污染、緩解水資源危機(jī)具有重要意義。

(3)引黃灌區(qū)，在水資源緊缺的引黃灌區(qū)，利用井渠雙灌區(qū)從井渠結(jié)合田間工程模式、田間灌溉技術(shù)改進(jìn)、多水源平衡利用調(diào)控、用水管理信息化技術(shù)等開(kāi)展技術(shù)集成與示范，為灌區(qū)提供了技術(shù)支持；在適宜發(fā)展規(guī)?；艿垒斔喔葏^(qū)，突出了引黃灌區(qū)多泥沙、大流量下泥沙淤積規(guī)律研究，確定管道輸水灌溉工程適宜規(guī)模和管網(wǎng)設(shè)計(jì)，制定了規(guī)?；艿拦喔裙こ谭謪^(qū)輪灌模式，提出的工程模式在引黃灌區(qū)類似地區(qū)得到了迅速推廣。

3.2 建 議

(1)在自流灌區(qū)大力推廣田間工程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，打造與美麗鄉(xiāng)村緊密結(jié)合的現(xiàn)代灌區(qū)。在提水灌區(qū)，建議采用低壓管道灌溉，提高灌溉水用水效率，同時(shí)，配套蓄水池，減少運(yùn)行成本。對(duì)東北粳稻灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)具有重要指導(dǎo)意義。

(2)在華北引黃灌區(qū)，對(duì)于提水灌區(qū)，因地制宜，發(fā)展管道化灌溉，制定科學(xué)的管理機(jī)制，提高灌溉水利用效率。在井渠雙灌區(qū)，提出適當(dāng)利用地下水灌溉，確定合理的地表水、地下水用水比例后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，可為黑龍江省三江連通工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)大力發(fā)展管道灌溉，是緩解華北地區(qū)農(nóng)業(yè)耕地緊張，提高灌溉效率的有效措施。

(3)針對(duì)南方農(nóng)業(yè)點(diǎn)源、面源污染嚴(yán)重，灌溉水浪費(fèi)現(xiàn)象，研究的灌排系統(tǒng)節(jié)灌-控排-生態(tài)減污技術(shù)及灌排溝塘系統(tǒng)排水再生利用技術(shù)等，對(duì)人口密集、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度過(guò)快南方灌區(qū)發(fā)展具有示范作用。