国外现代节水灌溉技术应用综述
宋文妍,李东晗 (黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨 150080)
摘 要:采用节水和节能的灌水方法是当今世界灌溉技术发展的总趋势。文章就几个典型的国家应用节水灌溉技术作了介绍并谈了对此的体会。
[作者简介]宋文妍(1976 - ) ,女,黑龙江绥化人,工程师;李东晗(1974 - ) 男,黑龙江克山人,工程师。
在我国,农业历来是用水“大户”,近年来,在农作物灌溉中各国都不同程度地重视了节水,从而促进了节水技术的发展。
本文就节水灌溉技术应用较为成熟的几个典型国家作一简述,以求窥其一斑;并谈��点体会。
1 现代节水灌溉技术
在农业灌溉过程中,水的损失大体分为两个部分:一是从水源到田间的输送过程中的渗漏、蒸发损失;二是田间灌水过程中的损失。目前世界上通称的节水灌溉主要包括两个含义:一是根据作物生长发育的需要,适时适量供水进行灌溉;二是把灌溉水两部分的损失降低到*低限度,提高水的利用率。目前采用的节水灌溉方法有喷灌、滴灌、微喷及渗灌等几种。
2 美国的节水灌溉
2. 1 美国的农业灌溉概况
美国土地面积936 万Km2 ,耕地约占19 % ,人口2. 55 亿,人均土地及耕地为3. 7hm2 和0. 73hm2,分别为我国的8 倍和4. 7 倍。美国的灌溉面积占总耕地的12. 5 %。近十几年来,节水喷灌和滴灌在逐年增加,喷灌面积约0. 87亿hm2 ,占总灌溉面积的37 %。
对美国的农业灌溉可以概括的突出印象是,宏观管理上有序可控;微观具体灌溉管理上不同程度的自动化;以灌溉排水为主综合治理盐碱化;为排水再利用建造蒸发池。
2. 2 美国的农业灌溉措施
(1) 推广节水的喷灌、滴灌技术,喷灌比地面灌可节水20 %～30 %;滴灌可节水30 %～50 %,滴灌技术是美国从以色列引进的,并在美国得到了充分发展。
(2) 改进地面灌溉技术,间歇灌和改进的沟灌,收到了省水和匀灌的效果。改变农民习惯的灌次少、灌量大为多次少灌,取得了好的收成。
(3)提高农田平整水平。美国地多人少,灌溉地块大,土地平整对节水作用很大。他们用联结激光设备的平地机组,每年秋后进行一次平整土地,不平度可控制在10～15mm之间。田块的倾斜等都通过平整予以解决。
(4)渠道衬砌和管道输水。大型渠道大部分用混凝土衬砌,田间的支渠、斗渠也予以衬砌。有的采用暗管输水、减少蒸发和渗漏损失,但造价颇高,约为衬砌的5倍。还有用多孔阀门管取代田间输水毛渠,*大限度地减少输水损失。
(5) 无衬砌渠道,用拖拉机拖除渠道中的杂草或养鱼吃草,解决水流滞缓,减少渗漏损失。
(6)使用污水和咸水灌溉,节省河水和地下水;注重水的质量和水的有效利用技术的研究和开发,使灌溉水高质高效利用。
3 以色列的节水灌溉
以色列位于地中海东岸,总面积2. 2 ×104km2 ,地形狭长,南北长400km ,东西宽45～50km,除西部沿海有不足总面积1/ 5的平原外,其余为高原、河谷、沙漠和山区,其中沙漠面积占国土面积一半多。其气候属典型的地中海亚热带气候,大部分地区年平均气温在20℃左右。
以色列是一个缺水国家,水资源十分贫乏,境内常年有水的仅一条约旦河,集雨面积包括3 条支流共1600km2 ,年径流量5. 2 亿m3,国内多年平均降雨量为19. 33 亿m3 ,其中60 %蒸发掉,35 %渗漏入土,只有5 %形成地表径流,而年用水量却需20 亿m3左右,水量分配,以1995 年为例灌溉用水为13 亿m3 占65 % ,工业用水1. 36 亿m3 ,家庭民用5. 56 亿m3,可利用水量,其中4 亿m3 来自加里利湖,12～14 亿m3 来自地下水,城市污水净化再利用于农业2 亿m3 ,还有海水净化700万m3。以色列的主要水源在该国北部,但需要灌溉的耕地却在南部,因此农业灌溉首先面临水的调度问题。即必须北水南调。由于地形北低南高,因而不得不提水灌溉,专用混凝土管输水,管道都埋设在地面下。为了节约用水,采用雾喷、滴灌,现已基本滴灌化。
以色列的灌溉遵循利用一切可利用的水资源及污水净化重复利用的原则: (1)凡能利用的水尽量不使其西流入地中海,东流入死海,即使入海,在入海前加以利用; (2)将单位面积灌溉的水量控制到*低限度,**发展喷滴灌节水技术; (3) 输水管道化,管路联网将水送往中部和南部; (4)依靠法制、全方位节约用水,依靠法律促进节水。他们制定了水法、水灌溉控制法、排水控制法等。(5)在节流的同时,还采取人工降雨、海水净化和废水处理等开源措施。以色列每年产生污水3. 59 亿m3 , 94 %被净化,其中被处理利用的占80 %。
4 西班牙的节水灌溉
西班牙国土面积50 万km2 ,人口4000 万,西北部气候温和,雨量充沛,降雨*多地区的年降水量为1500mm,东南部属地中海气候,冬季温暖湿润,夏季干旱炎热。国内一半地区的年降雨量小于500mm ,降雨*少地区的降水量仅150mm,国内多数地区农业需灌溉,喷滴灌约占国内灌溉面积的近一半。现介绍干旱少雨的穆尔西亚市的灌溉情况。该地区年降雨仅200mm,干旱缺水程度与我国西北相似(但冬季暖和) ,农田灌溉有以下特点: ①除少数管道输水方式尚待改造外,大部分采用滴灌;②由于缺水,基本上不种粮食,灌溉对象全部为经济价值高的蔬菜和水果等;③为解决灌溉水源供水不及时的问题,几乎所有农户都在自己的田块里建一个或几个小型蓄水池,调蓄水量。
农民的温室大棚蔬菜和露地甜瓜,多用滴灌或微灌。大棚西红柿每年套种,种两茬,一茬生长期9 个月,采摘期6 个月,产量高达15～18.75 万kg/ hm2 ,或者种两茬蔬菜、一茬甜瓜,平均年用水12000m3/ hm2。灌溉水源一是从附近河流引水,二是打井提取地下水。此外还有一个规模较大的海水淡化厂,也可补充灌溉水源的不足。
5 几点体会
以上几个国家的节水灌溉在技术上与推广应用上都达到了很高的水平,感触很深。主要是政府重视科技,即先进的科学技术一旦被人们掌握就可以改变艰苦的环境,造福于人类。普遍的水忧患意识可以使人们设法改变生产条件。具体地有以下几点体会:
(1)有一个高效率的管理体制,以色列国家的水资源管理机构,集规划、建设、管理、服务于一身,它从水资源的科研、开发、处理、利用到水质的控制、保护、贯穿于水资源生产、使用的全过程。从天上的云,地面的水,到地下的水,围绕水资源存在的不同空间和不同形态,集城建、水利、气象、科研等行业于一体。
(2)有一个高科技的节水灌溉系统,以色列由于地形复杂,采用地面自流灌溉十分困难,为*大限度地利用有限的水资源,从水源到供水基本上是全程管道输水,再通过喷(雾)灌、滴灌(也是管道) 送到田间,消除了输水过程中的渗漏和蒸发损失,现已基本滴灌化,而且全部通过计算机来控制。
(3) 有一个高投入作支撑,例如,以色列每年在人工降雨(包括科研及实施人工降雨等) 方面的资金投入达200 万美元,每年有6000万m3 的水是人工降雨产生的,产生的社会效益达1500 万美元。
(4)有一支高素质的人才队伍,以上各国的文明程度较高,无论是公共场所、交通道路、车站广场,还是路边田头,凡是有供水设施的地方,都没有任何标语板,也没有保卫人员看护,看不到一处因为人为的损坏供水设施的现象。相关部门人员对自己的设施和部门情况如数家珍,体现了他们良好的职业道德和敬业精神。