我国北方地区雨水集蓄与节水灌溉技术.doc

我国北方地区雨水集蓄与节水灌溉技术 一、雨水资源开发利用的前景广阔 我国是一个水资源不丰富的国家，人均占有量和单位面积耕地占有量仅为世界平均占有量的1/4和3/4，被联合国列为世界13个贫水国之一，再加上水土资源分配组合极不平衡，南北方相差十分悬殊。进入20世纪90年代以来，干旱日益严重，全国年受旱面积达2700万hm2左右，每年因旱灾粮食减产700亿kg左右。特别是西北地区，多数地方的年降雨量在400mm以下，且降雨年际年内分配不均，多集中在6-9月，并以暴雨形式出现，造成水土流失和无效蒸发，雨后又无水灌溉，大旱之年连人畜吃水也困难，群众生活较贫因。但这些地区却是我国重要的农牧业区，光热条件好，可供开发的耕地和草地资源潜力很大，而水资源短缺制约着这些资源优势的发挥。由于地形和经济条件的限制，这些地区兴建骨干水利工程不但投资大，工期长，施工难度大，带来的生态环境问题多，而且难以全面解决灌溉问题。因此，如何充分利用当地唯一有潜力的降雨资源，发展有限灌溉(灌关键水、救命水)，提高作物产量，促使农牧民脱贫致富，不但是当地迫切需要解决的问题，也是我国农业生产中一个带战略性的问题。 自80年代以来，国外雨水利用得到迅速发展，不仅少雨国家(如以色列等)发展较快，且一些多雨国家(如东南亚国家)也得到发展，利用范围也从生活用水向城市用水和农业用水发展，一些工业发达国家(如日本、澳大利亚和美国等)都在积极开发利用雨水。我国雨水利用也有着悠久的历史，西北黄土高原等干旱半干旱山区和塬区人民在同干旱作斗争的过程中，创造了许多雨水集蓄利用技术，如修建土窖、大口井、坎儿井和蓄水塘等工程设施外，还改进了如修筑梯田等传统的就地蓄雨措施，发挥了很大作用。但由于生产力水平和技术条件的限制等原因，这些措施还不能从根本上解决降雨相对集中而作物需水期分散的矛盾，只能是被动抗旱，农业生产仍未摆脱“靠天吃饭”的局面。进入90年代以来，由于北方干旱日益严重，水资源日益紧缺，在国际雨水集流事业的推动下，国家重视了雨水利用和水资源持续发展的研究，一些省区发展较快，如甘肃的“121雨水集流工程”、内蒙古的“112集雨节水灌溉工程”、宁夏的“窖水蓄流节灌工程”，还有陕西、山西、河南、河北等省。这些省区雨水利用技术的研究与应用，取得了一批成果，产生了明显的经济效益、社会效益和生态效益，显示出强大的生命力。 我国是一个农业大国，广大的农村，上亿个农户，房前屋后庭院面积极大，还有场院、村庄道路和田间道路，有的地方还有山坡地等，为集雨创造了有利条件。由于雨水利用工程一般规模小，较分散，不会造成不利的环境影响，且有利于保护生态环境。根据国内经验，降雨在250500mm的农业地区为雨水利用高效地带。国外节水农业先进水平也表明，每立方米降雨可产生2-2.5kg的谷物。因此，凡有效降雨在250mm以上的地区，都可开发雨水资源，除解决生活用水外，因地制宜实施节水灌溉，做到秋蓄春用，长蓄短用，变被动抗旱为主动抗旱，这是我国水资源可持续利用的一个有效途径，开发利用前景十分广阔。 二、雨水资源的高效利用途径 由于条件的限制，过去广大群众对雨水利用仍停留在自发阶段，雨水资源既没有形成规模利用，也没有产生规模效益。一方面造成水资源的浪费，另一方面又长期受到水资源短缺的困扰。随着水资源日益紧缺，用水矛盾不断加剧，雨水作为干旱、半干旱地区可利用的潜在水资源，引起水问题专家、学者的兴趣，并深入开展研究，取得一批有意义的成果，一些地方政府重视和支持使其开发利用的深度和广度不断发展，使雨水资源化和持续开发利用得以广泛实现。 1.修筑梯田，拦蓄雨水，发展雨养农业 干旱、半干旱地区由于地形复杂，沟壑多，土层薄，保水保肥能力差，降雨产生的径流很快下泄，冲刷土壤，雨后又容易干旱，农作物产量低而不稳。因此，必须采取工程措施，修筑高标准梯田。为了更好地拦截雨水，一般采用沟畦种植技术。这样，就能增加土壤有效水分储量，增加抵御干旱能力，再配上农业耕地措施，如抗旱种子，增施有机肥料，土膜覆盖等，不仅能增加农业产量，且能防止水土流失，减少泥沙对河流的危害。 2.利用庭院、场院和屋顶面集雨，发展庭院经济 农户房前屋后和村边地头，一般都有经过碾压的庭院和场院，屋顶面多是水泥石灰土和瓦，为收集雨水创造了条件。根据当地降雨量、降雨强度和集雨面积的大小，在庭院内、场院边或地头修建蓄水设施(水窖和水窑)，汛期拦蓄雨水并存储起来，除解决人蓄饮水之外，还可利用有限的水源发展庭院经济。如种植业、养殖业和小型加工业。实践证明，这是山区人民脱贫致富奔小康的一个有效途径。同时也改善了山区农村的卫生条件，减少疾病，提高了健康水平。 3.利用坡地、道路集雨，发展大田作物的灌溉 一般的地区坡地较多，乡间都通柏油路或石子路，还有不少土质的田间路，这些坡地、道路可以直接收集或经过改造后收集雨水。一般土质道路要进行平整碾压，并设置向路边排水的横向坡度。有的荒坡要对原土进行夯实，夯实后的干容重不小于1.5t/m3。若天然集雨面不足时，可修建人工防渗蓄水工程(水窖或水窑)，水窖(旱井)一般蓄水3050m3，水窑一般蓄水100200m3，再配上适宜的灌溉系统，即可进行大田作物(粮食、瓜类等)的灌溉，由于水量有限，一般采用灌关键水或救命水的办法。 4.结合小流域综合治理，发展农林业灌溉 在山丘地区，结合小流域治理工作，将水土保持和集雨灌溉有机地结合起来，通过集、拦、引、蓄、灌等综合措施，充分利用本流域内的雨水资源，发展大田作物或林地的灌溉，既保护了水土，又促进了山区农林业的发展。 三、雨水利用的适宜节水灌溉技术 由于受地形、降雨资源和经济条件的限制，不可能用传统的地面灌水方法和某些节水灌溉方式，也不可能进行充分灌溉，只能实施灌关键水或救命水的局部灌溉方式，最大限度地发挥灌溉水的效益。现介绍几种： 1.微灌技术 微灌(包括滴灌、微喷灌、涌泉灌)由于具有省水节能、增产优质、适应性强，可充分利用小水源等特点，最适合雨水利用中采用。由于多以一口窖(窑)为一灌水系统，控制面积不大，规划布置及设计计算较简单，除对面积较大的窖群要统一考虑规划设计外，一般不需繁琐计算。 (1)选择适宜的微灌形式。根据窖(窑)区地形、土质、作物等情况，选择适宜的灌水方式。对于菜园(包括塑料大棚和日光温室)，适宜用滴灌。对于果园，适宜用滴灌、微喷灌和涌泉灌。蒸发量大的地方，不宜用微喷灌。对于庭院种植的花卉、食用菌等，可考虑用微喷灌。对于粮、棉、瓜类作物，适宜用滴灌。 (2)选择微灌类形。为节省投资，有条件的地方，首先考虑自压方式，没有自压条件时，根据经济和电源状况，考虑用人工手压泵或微型电泵抽水。根据控制面积、作物种类选用固定式或移动式类型。果园、花卉、食用菌、瓜类等，因行距较宽或灌水次数较多，经济效益又高，一般采用固定式。对于大田粮、棉等密植作物或一些面积较小的庭院种植业，多采用移动式。目前有两种移动模式，即一套微灌系统，2口窖，控制约0.27m2(4亩)地，首部用手压泵作动力；或一套微灌系统，4口窖，控制约0.53hm2(8亩)地，首部用微型电泵作动力。移动时，一条毛管可横向移动数次，一组毛管可移到另一处。对电泵系统，为了不停泵，可备用一组毛管，当一组灌完后，先开备用的一组灌水，再等已停灌的一组毛管水放空后，移到另一处要灌的地方，如此反复移动，直到一口窖(窑)所控制的面积灌完后，再将整套微灌系统移到另一窖(窑)继续灌溉。 2.抗旱坐水种技术 北方干旱、半干旱地区，在作物播种时期由于雨水少，土壤墒情差，往往造成出苗晚或缺苗断垅，甚至不出苗，严重影响农业生产。为了保证出全苗、出壮苗，采用一种称为坐水种的方法。作业程序是刨穴(或开沟)、注水、点种、施肥、覆盖和镇压。采用这种方法，可以适时播种，提高播种质量，达到苗齐苗壮的目的，出苗率可达95%以上，并能提高抗旱能力，提高肥效，促进早熟增产。据宁夏试验，玉米可增产16%左右。 3.地膜集流穴灌技术 该技术是在抗旱坐水种的基础上进行的，其作业程序为盖膜；放风；放苗至地膜外；将播种坑扩大为30cm直径的锅形集流坑穴；用砂子封闭播种坑；通过锅形集流坑穴的低洼集水作用收集降雨时降到其它部位地膜上的水，达到集流穴灌的目的。 4.注射灌溉技术 采用特制的灌水器，直接向根区土壤注水(或水肥溶液)的一种方法。目前宁夏是借用LYJ型追肥枪，安装在农用喷雾器上，依靠喷雾器的打气压力，通过喷咀将水注入到作物根区。其特点：一是灌水、追肥、根区施药可以一次完成；二是适宜干旱地区的果树、瓜类、玉米等稀植作物灌关键水；三是可根据作物长势情况进行定量灌溉，苗期少灌、浅灌、旺盛期多灌、深灌。灌水定额仅2-3m3/0.067hm2，一般每株(处)每次注水0.51.0kg。 5.瓦罐渗灌技术 瓦罐渗灌的灌水器是用不上釉的粗粘土烧制成，四周有微孔(也有在罐壁按一定间距钻1mm微孔的)，灌水时需