辽河流域农田灌溉发展对策研究

2021-01-14 02:02胡春媛方书义
水资源开发与管理 2021年12期
关键词:灌溉面积用水量节水

胡春媛 陆 超 方书义

(1.松辽水利委员会流域规划与政策研究中心,吉林 长春 130021;2.嫩江尼尔基水利水电有限责任公司,黑龙江 齐齐哈尔 161005)

辽河流域是我国重要的商品粮基地,2019年流域农田有效灌溉面积占到耕地面积的41.71%,农田灌溉用水量占农业总用水量的90.00%以上,占用水总量的60.00%以上,占比较高,且现状水资源开发利用程度已超过60.00%,特别是西辽河流域,已经引起一系列水生态问题。因此,摸清现状流域农田灌溉现状存在的问题,有针对性地分区域制定对策,提高用水效率,缓解流域水生态问题,对推动流域农业高质量发展具有重要意义。

1 流域概况

辽河源头为河北省境内的七老图山脉的光头山,分别流经河北、内蒙古、吉林、辽宁4省(自治区),全长1345km。辽河流域位于我国东北地区的西南部,东经116°5′~125°3′、北纬40°3′~45°2′之间,东邻吉林段松花江、鸭绿江流域,西邻内蒙古高原,南邻滦河、大凌河流域及渤海,北邻松花江流域,流域总面积为22.11万km2,其中山丘区面积为12.66万km2,平原区面积为9.45万km2。辽河流域包括4个水资源二级区,分别为西辽河、东辽河、辽河干流和浑太河。

流域多年平均降水量在300~1000mm之间,由东向西递减,东部山区可达1000mm,西北部的内蒙古草原仅为300mm。降水年内分配不均,6—9月降水约占全年降水的70%~85%。流域多年平均蒸发量约在500~1200mm之间,差别较大,由西南向东北递减。其中,西辽河上游的老哈河蒸发量最大,可达1200mm;中部辽河平原地区次之,在800~1000mm之间;东部山区最少,在500~800mm。流域人均水资源占有量为651m3,耕地亩均水资源占有量为333m3,属于水资源相对贫乏的地区。

按照2010—2019年年供水量的平均值来计算,流域水资源开发利用率为67.50%,其中地表水开发利用率为44.00%,平原区浅层地下水开发利用率为93.80%。辽河流域水资源短缺,水资源开发利用率偏高,地下水开发利用率除辽河干流外,均在90.00%以上,特别是西辽河流域,地下水已出现超采情况。

2 农田灌溉发展现状

2.1 农田灌溉现状

2010—2019年《松辽流域水资源公报》显示,辽河流域平均耕地面积为7851.38万亩,农田有效灌溉面积为3275.20万亩,农田实灌面积为2677.46万亩。其中水田面积为842.02万亩、水浇地面积为1528.09万亩、菜田面积为307.35万亩,农田有效灌溉面积占到耕地面积的41.71%。

2010—2019年辽河流域农田灌溉平均总用水量约100.00亿m3,西辽河、辽河干流、浑太河流域农田灌溉用水量基本上呈逐年下降的趋势。2010—2019年流域农业平均用水量约108.11亿m3,农田灌溉平均用水量占农业用水量的91.51%,其中水田用水量为60.12亿m3,占比较大。

流域内大部分灌区分布在河流两岸的冲积平原和河谷平原上,辽河流域现状30万亩以上的大型灌区有14个。其中,内蒙古自治区有6个,分别为山湾子灌区、甸子灌区、舍力虎灌区、西辽河灌区、英金河灌区、莫力庙灌区;辽宁省有7个,分别为大洼灌区、盘山灌区、开原灌区、浑浦灌区、浑沙灌区、灯塔灌区、营口灌区;吉林省有1个,为梨树灌区。设计灌溉面积共计720.0万亩,农田有效灌溉面积共计573.6万亩,实灌面积共计482.7万亩。流域现状大型灌区灌溉水利用系数除英金河灌区为0.4外,其他灌区均在0.5以上,灌溉水源主要以地表水为主。

2.2 存在问题

a.水资源较为紧缺,现状农业用水量超过总量控制指标。辽河流域农业用水量为105.7亿m3,已超出2030年的农业用水总量控制指标,水资源开发利用率高达66.4%。流域西部由于过度放牧和滥垦,很多地方的草地资源呈现退化、沙化和盐碱化现象。还有一些地方大量发展农田灌溉,甚至发展水稻,挤占了自然生态系统的用水,造成河流干涸,地下水位大幅下降,导致湿地萎缩,沙漠化和盐碱化加重。

b.缺乏渠系计量设施及灌溉用水价格机制。流域内大部分灌区未核定成本水价,小型农田水利工程普遍存在用水不计量的问题,由于大中型灌区大部分末级渠系缺乏用水计量设施,水费收取困难,有的灌区虽然设置了量水设施,但并未真正作为水费计收的依据。由于水费收取落实困难,造成灌区管护责任无法落实。

c.灌区管理制度不健全,管理水平尚待提高。灌区能否正常、高效运行,规范的管理制度和管理人员的素质、实际操作技术水平至关重要。缺乏规范的灌区管理制度和专业基层管理人员、运行维护资金投入不足已成为流域灌溉发展的“短板”。已实施的节水增粮工程效果显著,但随着建成面积逐年累加,每年生产性费用随之增加,由于农民自主投入很少,各级政府也没有稳定的后续投入,巩固成果压力愈来愈大,已经成为日后节水灌溉工程发展的重要制约因素,改革与管理任务仍然艰巨。在节水型社会建设方面,高效的节水管理体制机制尚未形成,政府调控、市场调节及公众多方参与的节水运行机制尚未健全,灌区管理任重而道远。

3 农田灌溉发展趋势分析

预测到2030年流域农田有效灌溉面积将达到3469.27万亩,农田灌溉总需水将达到114.48亿m3,仅农田灌溉就已超出农业总量控制指标2.46亿m3,在用水总量控制的前提下,到2030年流域水资源供需矛盾将更加突出。

因此,结合流域水资源特点,在农业供给侧结构性改革的推动下,未来流域农田灌溉必须从发展旱田节水灌溉,控制发展水田灌溉面积,同时还应考虑调整经济作物等其他方面。

a.西辽河:西辽河流域现状水田及水浇地灌溉面积均超出松花江和辽河流域水资源综合规划灌溉面积,因此应从逐步减少水田面积着手,调整农业种植结构,同时进行灌区续建配套和节水改造,并大力发展现代高效节水灌溉技术。

b.东辽河:东辽河流域主要从严格控制水田灌溉面积着手,发展现代高效节水农业。

c.辽河干流:辽河干流现状水田及水浇地灌溉面积均超出松花江和辽河流域水资源综合规划灌溉面积,因此应调整农业种植结构,减少水田种植面积的同时发展现代高效节水灌溉技术,做好渠系衬砌,减少灌溉用水量。

d.浑太河:浑太河流域针对旱作农业,应注重采用现代高效的节水灌溉技术,以更少的用水量获取更大的产量和收益,是今后农业灌溉发展的必然趋势。现代高效节水灌溉措施主要有喷、微、管灌技术等,节水的同时还可以实现灌溉与给药给肥相结合。此外,在发展高效节水灌溉、增加粮食产量的同时,要注重项目所在区域的地下水资源条件,以水定产,控制新增灌溉面积,实现深层承压水不开采,浅层地下水不超采。

4 对策措施

针对辽河流域各二级区水资源特点,结合用水总量控制要求,未来农田灌溉发展的主要方向是调整种植结构、大力发展现代高效节水农业、加强农田灌溉管理及加强农田灌溉节水科技创新等。

4.1 调整种植结构

辽河流域属于水资源相对贫乏的地区,结合流域自身水资源条件,迫切需要对农作物种植结构进行调整。

a.调整玉米种植结构,重点发展加工、养殖业专用型玉米品种。重点调减玉米低产区(小于5.25t/hm2)玉米面积,改种大豆,建立玉米、大豆轮作制度。加快研发适用于淀粉加工的高质量、高单产的加工型玉米品种和适用于养殖业需求的高蛋白青储玉米品种。调减普通玉米,发展收获前水分降低快、含水量低、与畜牧业和加工业需求相适应的专用型玉米品种,重点在辽河平原建设食用、饲用、种用和加工等专用玉米种植基地。以青储玉米替代籽粒玉米,可减少一次灌水。

b.稳定大豆种植规模,重点发展高油大豆生产。由于在中国大豆属于低产作物,而且它的经济收益相比其他作物效益较低,所以农民种植意愿低,随着大豆的需求不断增长,国内供给却不断下降。国际上许多国家加强了对转基因农产品的管理及限制。大豆是辽河流域主要种植的农作物之一,未来应鼓励农民种植大豆,发挥东北地区的地缘优势,在辽河平原划定非转基因大豆保护区,采取隔离措施,加大对辽河平原大豆非转基因优势的保护。

c.控制发展水稻的种植规模,充分发挥优质稻米的生产优势。辽河流域是我国优质稻米的主产区,近几年,受市场需求拉动及农业供给侧改革的推动,东北地区水稻种植发展迅速,已超水资源综合规划灌溉面积,主要分布在西辽河和辽河干流流域。在水资源紧张的辽河流域,应结合流域水资源特点,控制发展水田面积,特别是超规划水田灌溉面积的西辽河和辽河干流,应适当调减水田种植面积,逐步将不适宜发展水田的地块改为种植水浇地。与此同时也要重视经济作物、蔬菜和其他作物的发展。改进种植制度,选择适宜作物,开展与小麦、大豆、玉米、甜菜等作物间种,以实现在同一生长期内多种多收。

4.2 大力发展现代高效节水农业

4.2.1 工程措施

据相关资料介绍,美国早在20世纪20年代就开始应用管道系统取代渠道系统进行灌溉,目前约有一半大型灌区实行了管道输水[1]。20世纪60年代初期日本首先在旱作物灌溉系统中用管道取代斗、农渠,到80年代中期,新建灌区的灌溉渠系半数以上都实现了管道化[2]。

由于辽河流域灌区规模较大,发展管道灌溉系统配套资金有限,因此,可优先考虑在配套设施较完善的灌区,积极推广管道灌溉。新建灌区必须按节水灌溉技术规范设计、配套到位。

近年来,辽河流域按照东北四省区节水增粮行动计划,大力发展高效节水灌溉。自2012年以来,辽宁省已完成高效节水灌溉面积600万亩,其中,辽河流域完成301万亩,工程建成以后,发挥了重要的抗旱保收作用。尤其在2014年、2015年的夏季全省发生重大旱灾时,以节水增粮行动工程为龙头,极大地发挥了农田灌溉工程的节水保产作用,有效减少了旱灾所造成的农业生产损失。2030年辽河流域规划水浇地有效灌溉面积达1598万亩,其中西、北部水浇地有效灌溉面积达到1380万亩,经分析,规划发展现代高效节水灌溉农业的面积约为1200万亩,节水量约13亿m3,节约水量可用来改善生态环境[3]。

辽河流域规划有灌溉任务的大中型水库7座,坝址控制流域面积为32304km2,总库容为82066万m3,兴利库容为50310万m3,主要分布在西辽河流域,这些工程的建设为稳定流域粮食生产提供了工程保障。

4.2.2 技术措施

目前流域部分区域实行水稻淹灌,部分灌区采用浅水灌溉,有关试验研究表明,采用浅水灌溉比水稻淹灌可减少约一半的用水量,采用湿润灌溉比浅水灌溉可减少田间用水量10%~15%,采用控制灌溉比浅水灌溉可减少田间用水量约20%~30%;在易内涝地区,发展水稻旱种和旱稻,用不到一半的常规灌水量可获得常规水稻单产的7~8成。

因此,提高灌水技术应以水稻节水灌溉技术为重点,优先采用控制灌溉和湿润灌溉技术,以节约用水量,同时大力推行旱种水稻、旱田坐水种,推广旱坡地综合治理技术,发展旱塬设施农业和果树种植,提高单方水的产出效率。

4.3 加强农田灌溉管理

a.加强农田水利基础设施维修养护工作。近年来,国家对水利基础设施的投入较大,较大灌区已经基本实现配套完善,对于这些灌区,在日常管理工作中应加大对灌区灌溉基础设施维修资金扶持力度,全面提升已建工程的完好率;相关省区发展农田水利项目要结合本地实际情况,做到新建与改善相结合,建设与管理并重。对于农田灌溉基础设施相对不完善的地区,要加强排查,尽可能利用现有的水利基础设施,从而节约成本,避免重复修建。

b.建立科学合理的农业用水价格体制机制。按照节水优先原则,为在降低农民水费支出基础上保障灌溉排水设施工程能够良性运行[4],在测算农业供水成本时,应综合考虑水资源条件、运营成本和广大用水户对水价的承受能力等因素,合理制定农业水价。倡导利用经济杠杆作用促进农民节水,强化农业水价制定、计量收费与使用监管。大中型灌区骨干工程的农业供水价格原则上应达到能够维持其运行维护成本水平;大中型灌区末级渠系和小型灌区农业供水价格应达到成本水平,有条件的地区应达到补偿成本,适当盈利的水平[5]。对于水资源紧缺的西辽河流域,可以在农业取用水计量设施安装较为完善的大型灌区率先实行水价分级和超定额累进加价制度,然后逐步推广至全流域。

c.加强农田灌溉用水管理。流域应实施水资源优化配置、统一管理和定额灌溉供(取)水制度;在地下水水量、水质条件均较好的地区可采取井灌与渠灌相结合的灌溉方式,实现地表水、地下水、土壤水联合运用[6]。在西部水资源缺乏地区可建立地下水限额开采制度。在井灌区可推广地下水取水计量和智能监控系统;渠灌区应逐步实现计量到斗口,有条件的地区应计量到田间地头。

d.加强灌区基层管理人员队伍建设。进一步完善和强化基层管理人员的技术培训工作,每年定期对灌区管理人员进行线上或线下的集中培训,提高管理人员素质,提升灌区管理水平。

4.4 加强农田灌溉节水科技创新

充分发挥现代科学技术作用,依靠科技创新,提高农田灌溉节水设施的设计、设备、技术、服务、节水方案、施工、维修与管理水平,加快农田节水灌溉的规范化、精准化、产业化、市场化和社会化。在引进国外先进节水技术的同时,要注重与当地实际相结合并加以创新,形成与辽河流域不同区域水资源、气候、地质条件相适应的农田节水灌溉方式。此外应加强节水农业方面的基础科学研究,强化农业节水科技创新和成果转化、加大农田节水灌溉设施的普及力度。在汲取其他灌区先进的现代化管理理念、经验基础上,探索建立本流域智慧农田水利管理新模式。做到不仅为广大农民提供合格的节水设备,而且提供最佳投入产出节水方案,有效调动农民节水积极性。

5 结 语

辽河流域是我国重要的商品粮基地,现状水资源开发利用程度过高已经引起一系列水生态问题,为保障国家粮食安全和流域生态环境良好发展,必须因地制宜、分区施策,使水资源得以合理高效利用。本文针对不同区域水资源特点和存在的问题,从调整种植结构、发展现代高效节水农业、加强农田灌溉管理及节水科技创新等方面提出了对策措施,对缓解流域水生态问题,推动流域农业高质量发展具有重要意义。

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