河套灌区田间节水技术的适宜性评价

　　第六章 河套灌区农业节水技术的适宜性评价

　　6.1 河套灌区节水技术发展基础条件及发展现状。

　　地处干旱区的河套灌区属于中国特大规模灌区，其农业生产高度依赖农田灌溉，每年的灌溉引水量达 50 亿 m?.近年来，灌区农业、社会经济的发展和国家对黄河流域水资源的调配，使灌区农作物灌溉和水资源短缺的矛盾日趋严重，推广节水技术，降低农业用水总量是河套灌区农业发展必经之路和有效措施。

　　6.1.1 河套灌区节水技术发展基础条件。

　　（1）社会经济状况。

　　河套灌区地处黄河上中游地区内蒙古段北岸的冲积平原，归属于巴彦淖尔盟，灌区引黄控制面积达 1743 万亩，其中有效灌溉面积 861.54 万亩，灌区横跨巴市的 7 个旗县，总人口 170 余万人，务农人员近 70%（国亮 2011）。

　　河套灌区为亚洲地区面积最大的属于一首制形式的灌区和我国三个特大型灌区之一,灌区的灌溉农业为整个巴彦淖尔市国民经济发展的基础。近年来，灌区农业逐渐进步，生产条件有效改善的同时，交通、电力、机械、食品加工等得到了较好发展。

　　（2）农业基础。

　　河套灌区为内蒙古地区乃至我国主要的商品粮、油的生产基地，主要农业生产为种植业。且以粮食作物的种植为主，包括小麦、玉米等粮食作物，以葵花、番茄为主的经济作物也占有相对重要的地位。在灌区气象条件下，对于农作物的种植处于一年一作有剩余，而一年两作又不足的状况，复种指数不大，套种比例相对较高。

　　（3）地形地貌。

　　灌区内整体地形平坦，西南地势高而东北低，整体坡度 0.125~0.2‰。农田土壤以砂壤土、壤土和粘土为主，土壤肥沃适宜灌区内农业生产并获得高产，同时土壤渗透性大导致了节水灌溉技术发展的必要性。因此，河套灌区农业生产条件改善的同时，进行适宜的节水灌溉引进工作，极利于灌区发展。

　　（4）水文气象。

　　灌区属大陆性干旱、半干旱气候，夏季高温干热，冬季严寒降雪少。年降水仅 139~222 mm,而年蒸发量高达 1999~2346 mm,全年日照时长为 3100~3300 小时。地区年均气温在 6~8 ℃范围内，平均相对湿度处于 40~50%之间。每年封冻期约达半年，最大冻深至 1.0~1.3 m.

　　（5）水资源的条件。

　　灌区的水源依靠过境引入的黄河水，每年平均过境的径流量达 296.9 亿 m3,水质优良。自从 20 世纪 60 年代初黄河流域上三盛公拦河闸和总干渠上的引水枢纽工程竣工，随之灌区又建成了具有七级渠道的完整输送配置水资源的灌排系统。

　　6.1.2 河套灌区节水技术发展现状调研。

　　2011 至 2014 年间不同调研小组对内蒙古河套灌区进行野外参与式调研，调研内容主要包括：拜访灌区管理部门，听取相关人员介绍，从整体上把握灌区的基本现状及存在的主要问题；收集河套灌区气象、水文、社会经济及水利统计等基础资料；深入农户和灌溉试验站，实地调查，了解当地实际种植结构、农田水利设施、节水技术发展情况。

　　现依据 2011 年~2014 年半结构访谈（灌区管理局访谈 4 次，基层农业、水利科技人员访谈 13 人，农户访谈 136 户）与问卷调查（有效问卷 258 份）结果进行编制并深入分析，得出目前灌区节水技术发展实际情况。

　　内蒙古河套灌区目前农业节水技术发展较好的是结构节水，包括调减高耗水作物、集中连片种植。灌区高耗水的粮食作物种植比例由 1960s 的约 90%下降到 2000s 的 50%以下，尤其是高耗水的水稻耕作面积在 1960s 的 6.29%,1980s 后就几乎不再种植。灌区种植的作物种类较多，集中连片种植便于斗农渠的轮灌，集中灌溉减少不必要的损漏。

　　由于灌区地下水位较高，灌区工程节水措施得不到灌区管理单位和农户的认可：渠道防渗由于地下水的顶托，难以进行衬砌，且极易受到冻胀破坏，精细地面灌或滴灌等田间节水工程，在工程实施后的 1-2 年内会显着减少灌溉定额，但随后的年份，由于这些区域地下水位会局部下降，地下水难以为作物所利用，导致灌溉次数增加，使用地表水的农户就可能无法及时得到灌溉而受到损失，灌溉次数的增加甚至造成按亩收费情况下的农户多交水费，因此田间节水技术发展缓慢。

　　随着黄河水资源供给和需要之间矛盾的日益突出，传统地面灌溉的改进技术，有效提高灌溉水利用系数，对缓解河套灌区水资源短缺、保持灌溉农业的实现可持续发挥极大作用。近年来河套灌区通过采用平地缩块改造畦田技术、井灌区低压管道输水与波涌闸管灌溉技术、秋浇覆膜灌溉等灌水方法，使地面灌溉技术得到很大的改进，有效地提高了灌溉水利用系数，同时也提高了灌区地面灌溉的自动化能力，保证了节约、高效率用水的同时并减少能耗的灌溉目标的实现。

　　本文选取河套灌区发展相对较好及已有研究提倡引进的田间节水技术进行综合的田间节水技术适宜性评价。具体技术包括：沟灌、秋浇覆膜、立体种植、平地缩块改造畦田、低压管道与波涌灌溉结合、滴灌。

　　6.2 河套灌区节水技术适宜性评价指标的选取。

　　考虑到内蒙古河套灌区的实际情况及数据可获取的情况，进行节水技术的适宜性评价的指标选取，各项指标的特征值。

　　6.3 河套灌区田间节水技术的适宜性评价。

　　利用基于 RAGE-PPE 模型对河套灌区节水技术进行适宜性评价，选取以 0.05、0.95为界点对不同技术指标值进行分段，并在各段内随机生成 20 个指标样本 （i ,j）x*,并对指标集 （i ,j）x*归一化处理得到 x （i ,j），i=1,2, …60, j =1,2, …13,对新生成分段样本构建 PPE 模型。评价样本为 9 个，评价指标为 13 个。RAGA 过程本研究选定父代初始种群规模为 400,优秀个体数目选定为 25 个，交叉及变异概率为 0.80,加速次数为 20次（以上操作具体程序见附表 1），用 RAGE-PPE 模型中的式 5-5~5-6 得出最佳投影方向为：a=（0.3923,0.3259,0.3836,0.3888,0.3693,0.3633,0.3879,0.3640,0.3305,0.3733,0.2717,0.3175,0.4086）。

　　最佳投影方向的各项分量值体现对应评价指标的权重情况，也就是反映了它们对于河套灌区节水技术适宜性的影响程度。从最佳投影方向的分量值大小可以清晰的看出水质适宜性、土壤适宜性、生产管理体制、作物适宜性、单位面积净收益、气候适应性、节水主体经济承受能力、省工程度对灌区节水技术的适宜性影响较大。这与河套灌区自然降水稀少且与区内作物需水极不匹配，目前极度依赖引黄灌溉以维持农业生产，同时灌区大部分农田属于盐碱地，造成了灌溉水源含杂质及土壤对作物的限制，调研结果显示灌区内农户老龄化严重等现状都成为了影响节水灌溉技术在地区的适宜性的主要因素的现状相符。

　　而土壤水库调蓄能力、政府扶持力度、地形适宜性、节水量、增产效果对于灌区节水技术的适宜性影响不大，这是因为灌区内地形平坦，农田土壤肥沃适宜灌区内农业生产并获得高产，同时整个地区普遍偏高的土壤渗透性导致了节水技术发展的必要性，对具体技术的适宜性作用偏小。而对于农户所关心的增产效果必须是在保证产量至少不降低基础上节约用水的基础上，换句话说农户更关心的是节水技术对于作物的总产量的影响。另外，节水量定为区间指标，农业生产过程中此指标并非越大越好，而是在保证作物产量及不影响生态环境保护基础上有效节约。

　　从以上对模型结果的分析可以看出模型所确定的各评价指标权重与灌区实际情况基本相符，相对客观，这也检验了模型的准确性。

　　6.4 河套灌区田间节水技术的适宜性评价的结果。

　　根据所得投影方向值，将河套灌区各评价样本代入式 5-1 得出灌区各项节水技术的投影值 z （i），其计算结果为：

　　z （i）沟=1.6497z （i）秋=6.0580z （i）立=5.8828z （i）平=7.130z （i）低=3.6179z （i）滴=0各投影值 z （i）体现了各项田间节水技术对于河套灌区现行情况下的适宜情况，从各技术对于河套灌区适宜性评价样本的投影值可以看出，目前各田间节水技术针对于河套灌区的适宜性为平地缩块改造畦田>秋浇覆膜>立体种植>低压管道与波涌灌溉结合>沟灌>滴灌。根据模型结果得出：平地缩块改造畦田、秋浇覆膜、立体种植、低压管道与波涌灌溉结合、沟灌技术在河套灌区的适宜性较好，可适当推广，而目前发展较快的节水新技术滴灌，可能由于河套灌区的经济投入能力有限及作物种类等原因未表现出较好的适宜性，随着灌区农业的快速发展，可能会为其推广提供条件。

　　6.5 河套灌区节水技术适宜性提升的途径与措施。

　　随着河套灌区农业发展，水资源短缺和农作物灌溉之间的矛盾问题日益突出，发展节水技术势在必行。目前河套灌区农业用水中主要存在渠系衬砌率低，配套建筑物破坏严重，输水损失较大；田间多为大畦漫灌，灌溉用水效率低；农民用水者管理协会有待完善，仍主要采用按亩收费，农田用水管理不到位；由于销路、价格等市场风险及农业收入比例较低等原因，部分农户对于种植结构调整积极性不高，高耗水作物种植面积较大；农户节水意识淡薄，对于农业节水技术重要性认识不足等主要问题。

　　依据现存问题提出具体提升节水技术适宜性的途径与措施如下：

　　6.5.1 加大衬砌及设备检修力度，减少输水损失。

　　灌区农田灌溉用水效率的提高，要从灌水方法传统、灌溉工程破损严重、灌溉管理不到位三个方面分别采取相应措施。首先在对灌区深入调查基础上，因地制宜地改变以往灌区大范围大水漫灌的灌水方法，对于田间灌溉工程破损问题，水利部门应该安排技术人员进行定期维护检修，对于人为因素应有合理的奖惩制度，引起农户的高度重视。

　　对于渠系分水配水应该制定相应的规章制度，减少上下游分水不均及拦截下游用水等状况。通过以上有针对性的措施有效提高灌溉用水效率，从而提高节水技术在灌区的适用性。

　　6.5.2 推广节水技术，提高灌溉用水效率。

　　在推广节水技术的过程中应当积极推广新型节水技术，以取代传统通用的低效的大水漫灌的灌水方法，合理减少作物生育期的灌水量，提高灌溉水有效利用率，在原有资源量的基础上创造出更高的综合效益。

　　6.5.3 完善农民用水者协会对农业用水的管理。

　　灌区农民用水者管理协会应实行"总量控制，定额管理"的用水管理制度，将用水指标逐级分配到各渠道口，完善支渠以下渠道的测流、量水设施，实行小水费核算单元，运用水价这一经济杠杆作用来提高农户的节水意识。而对于渠系供水量小的情况，严格制定农业用水制度，严禁上游农户为了满足农田的灌水需要，向政府上交一定费用进行下游给水的截断现象的发生。

　　6.5.4 降低市场风险，鼓励种植结构调整。

　　灌区内农户养殖业及兼业总收入大于等于种植业收入，种植业产出被分割直接导致灌区内农户对种植业的积极性降低而且部分农户对于所提倡的种植结构调整积极性不高，高耗水作物种植面积较大。为此，当地政府应该宏观调控粮食价格，扩大农作物销路，尤其对于那些高耗水作物，政府应该制定并实施相关鼓励政策，降低销路、价格等市场风险，消除农户心理顾虑。

　　6.5.5 加大农业指导及节水技术知识普及力度。

　　针对灌区农户对节水技术的认识不足而导致技术适用性不强，我们应该：（1）加大科技投入，积极探索适宜灌区作物及种植经营模式的节水技术体系，为节水技术的推广应用打好基础。（2）灵活变换技术培训的方式，加大对技术的实践指导力度，提高技术在农户中的推广率、转化率，进而使农户能够更好的对技术进行接受、理解及应用。（3）创建试验田，创办"示范村",开展农户参观及实时实地问答活动，让农户深入了解技术的成本、收益及对于当地的适应性等方面内容，消除农民对节水灌溉技术的顾虑，使农户从心理上接受并采用（4）对引进的节水技术进行配套服务，下派专门技术人员到田间对农户进行前期施工、设备安装及运行、后期监测维修、灌溉制度等具体指导。

　　6.6 本章小结。

　　本章根据内蒙古河套灌区实际情况及发展节水技术发展中存在的问题，提出 6 种田间节水技术及 13 项适宜性评价指标，对灌区田间节水技术的适宜性展开评价，其评价表明：6 种技术在河套灌区的适宜性：平地缩块改造畦田>秋浇覆膜>立体种植>低压管道与波涌灌溉结合>沟灌>滴灌。依据模型结果得出：平地缩块改造畦田、秋浇覆膜、立体种植、低压管道与波涌灌溉结合、沟灌技术在河套灌区的适宜性较好，可适当推广，而目前发展较快的节水新技术滴灌，可能由于河套灌区的经济投入能力有限及作物种类等原因未表现出较好的适宜性，随着灌区农业的快速发展，可能会为其推广提供条件。

　　并提出可采取加大衬砌及设备检修力度，减少输水损失；推广节水技术，提高灌溉用水效率；完善农民用水者协会对农业用水的管理；降低市场风险，鼓励种植结构调整；加大农业指导及节水技术知识普及力度等措施提高农业节水技术的适宜性。