[科普中國(guó)]-灌溉效率

簡(jiǎn)介

水分是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為重要的條件。對(duì)于干旱區(qū)來(lái)說(shuō)，由于天然的降水量較少，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴(lài)于灌溉。對(duì)于一個(gè)灌溉系統(tǒng)的灌溉效率，通常采用渠系水利用系數(shù)（輸水效率）、田間水利用系數(shù)（田間灌水效率）、灌溉水利用系數(shù)（灌區(qū)灌溉效率）來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中，渠系水利用系數(shù)（進(jìn)入田間的凈水量與自水源引水量的比值） 表示輸水過(guò)程中的水分利用效率，田間水利用系數(shù)（貯存在作物根系層的灌溉水量與進(jìn)入田間凈水量的比值） 表示農(nóng)田灌水過(guò)程中的水分利用效率，灌溉水利用系數(shù)（貯存在作物根系層的灌溉水量與自水源引水量的比值） 則表示輸水、灌水 2 個(gè)過(guò)程的綜合水分利用效率1。

灌溉灌溉是人工補(bǔ)充農(nóng)田作物生產(chǎn)所需水分的技術(shù)措施；必須完成 4 個(gè)過(guò)程: 修建取水工程 ， 從不同的水源，引取額定的灌溉水量作為灌溉用水；把引取的灌溉水量通過(guò)各級(jí)大小渠道分配到田間進(jìn)水口；把進(jìn)入到田間的灌溉水量采用各種灌溉方法供給作物；作物消耗水， 即作物根系從土壤中吸取水分供其生產(chǎn)， 最后形成實(shí)物產(chǎn)量。因此，主流節(jié)水概念是，在農(nóng)田灌溉過(guò)程中采取各種工程措施或非工程措施，減少和防止水量的流失和損耗，使水從水源地流入農(nóng)田到被作物吸收利用過(guò)程的損失減少到最低限度，并符合農(nóng)作物生產(chǎn)、發(fā)育對(duì)水的需求。從廣義上講，涵蓋著農(nóng)業(yè)水資源的合理開(kāi)發(fā)利用及保護(hù)技術(shù)，節(jié)水工程技術(shù)， 節(jié)水農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)，節(jié)水管理技術(shù)等方面的內(nèi)容。

流域灌溉效率以流域?yàn)槌叨鹊墓喔刃侍岣叩墓?jié)水措施主要在于“ 資源型”和“ 效率型”節(jié)水，即指減少無(wú)效蒸騰蒸發(fā)量和其他不可回收水量或者降低平均單位糧食產(chǎn)量的凈耗水量，即所謂的“ 真實(shí)節(jié)水”。IWMI 提出了流域灌溉效率的概念。流域尺度上來(lái)看，以農(nóng)田為尺度的節(jié)水灌溉措施對(duì)于節(jié)約和高效利用流域水資源的作用常常要大打折扣。尤其是對(duì)于封閉的或接近封閉的流域，節(jié)水是相當(dāng)困難的，因?yàn)樗Y源在各用水戶(hù)之間已達(dá)到均衡。一個(gè)部門(mén)用水的增加，會(huì)引起其他用水部門(mén)的減少。部門(mén)水資源分配是一個(gè)零和博弈。常常因?yàn)榉寝r(nóng)業(yè)部門(mén)的水資源邊際收益大于農(nóng)業(yè)部門(mén)，水資源分配趨向于非農(nóng)部門(mén)。灌溉用水受到水短缺的嚴(yán)重威脅，一個(gè)流域的農(nóng)業(yè)用水的總產(chǎn)出有可能會(huì)下降，這會(huì)間接影響到一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的糧食安全。我國(guó)內(nèi)陸河流域部分地區(qū)已經(jīng)接近于這種狀態(tài)，這時(shí)只能采用真實(shí)的節(jié)水技術(shù)。為了理解流域灌溉效率，可以假設(shè)有一個(gè)理論上的流域。在有人類(lèi)活動(dòng)以前， 流域水資源可以通過(guò)流域入海水量進(jìn)行估計(jì)。然后開(kāi)始修建取水設(shè)施用以滿(mǎn)足灌溉、飲水、工業(yè)需要，人類(lèi)開(kāi)始影響流域水循環(huán)過(guò)程。第一工程的取水量為天然水用水量。這些用水量有一部分被直接消耗進(jìn)入大氣，而余下部分排回河道中。隨著時(shí)間的推移，假如在第一個(gè)取水設(shè)施的上游又修建了一取水工程， 其用水量有一部分用于直接消耗，一部分回流到河道中， 形成回歸水。 下游的取水設(shè)施就可能取用了原河道中的天然水與上游的回歸水。新建的水利工程越多， 天然水的開(kāi)發(fā)程度越高，回歸水利用系數(shù)也就越高。天然水用水量隨著水利設(shè)施的修建而增加，流域內(nèi)所有的水資源消耗量會(huì)越來(lái)越接近流域的最大可利用水量。即使是流域水資源開(kāi)發(fā)利用率達(dá)到 100%，流域天然水也不可能全部被直接消耗，總有一部分水會(huì)排入海洋或沼澤地。這時(shí)，流域水資源回用系數(shù)提高，水質(zhì)問(wèn)題變得突出。由于洗鹽、沖沙等生態(tài)用水的需要，最大可利用水資源量應(yīng)包含生態(tài)需水量。因此，從流域范圍來(lái)看，減少水短缺的根本性問(wèn)題在于提高流域水生產(chǎn)率。對(duì)灌溉農(nóng)業(yè)來(lái)講，提高產(chǎn)量不外乎 3 方面：①開(kāi)發(fā)消耗更多的天然水；②提高已開(kāi)發(fā)利用天然水的有益消耗；③提高單位消耗水的產(chǎn)出。水資源已經(jīng)達(dá)到最大可利用量的流域，增加水資源總產(chǎn)出的辦法是提高流域水資源的利用效率2。