（水利水电工程专业论文）茶陵县小型农田水利工程规划设计问题研究.pdf

独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 亏伊人生 日期：州f 年6 月5 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行 信息服务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留 在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名：咖人易 日期：加，f 年6 月盱日 指导教师签名：乡髟谚之巳 日期：剜f 年6 月t j 日 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系 列数据库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规 定享受相关权益。 学位论文作者签名：彳矸下久磅 日期：加f | 年6 月i 弓日 指导教师签名：多矛锗之二 只期：矽，年6 月f ，日 摘要 水利是农业的命脉。兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步， 历来是治国安邦的大事。不仅事关农业农村发展，而且事关经济社会发展全局； 不仅关系到防洪安全、供水安全、粮食安全，而且关系到经济安全、生态安全、 国家安全。 由于我国地域广阔，气候、水文条件差别极大，社会经济发展状况也极其不 同，所面临的水问题及水利基础设施的状况也差异悬殊。各地区小型农田水利工 程建设情况总是千差万别，迫切需要补充和完善小型农田水利工程规划设计理论 和方法，为今后科学规范小型农田水利工程规划设计起到重要作用，具有重大理 论意义和工程实用价值。 该论文结合茶陵县小型农田水利工程建设实际，通过查阅有关文献，综合分 析研究了国内外灌溉与排水工程的发展历史和现状，总结出对我国现行灌溉与排 水建设的可借鉴之处和重要启示。对我国已经开展的灌溉与排水总体情况进行了 分析，总结出我国农田水利工程的成效和存在的问题。通过现场调查研究该地区 实际工程，走访当地技术人员和群众，收集有关数据、图片和资料，通过查阅有 关灌溉与排水理论资料，采用定性和定量相结合、多学科综合分析等方法，分析 研究了该县各种工程规划设计影响因素和所建工程多年运行情况；对该县以茶陵 县岩口灌区为案例的水量平衡计算进行了分析；对该县小型农田水利工程规划设 计中存在的各种问题，有针对性地提出了一些合理解决方案和建议，补充和完善 了工程规划设计中的一些方法、原则和理论，对今后指导该县和相似地区小型农 田水利工程规划设计有一定的参考作用。 关键词：茶陵县，小型农田水利工程，规划设计，问题，研究 a b s t r a c t w a t e rc o n s e r v a n c yi st h el i f e l i n eo fa g r i c u l t u r e b e s i d e sb u i l d i n gw a t e r c o n s e r v a n c yp r o j e c t sa n de l i m i n a t i o no fw a t e rd a m a g e ，w a t e rc o n s e r v a n c yi sa m a t t e ro f h u m a ns u r v i v a l ，e c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，a n ds o c i a lp r o g r e s s ，a n dw h i c hh a sa l w a y s b e e nam a j o re v e n to fr u l i n gt h ec o u n t r ya n dk e e p i n gp e a c e a n di ti sn o to n l yr e l a t e dt o t h ed e v e l o p m e n to fa g r i c u l t u r ea n dr u r a la r e a s ，b u ta l s ot h eo v e r a l ld e v e l o p m e n to f e c o n o m ya n ds o c i e t y ；n o to n l yf l o o dc o n t r o l ，w a t e rs a f e t y , a n df o o ds e c u r i t y , b u ta l s o e c o n o m i cs e c u r i t y , e c o l o g i c a ls e c u r i t ya n dn a t i o n a ls e c u f i t y b e c a u s eo fav a s tc o u n t r y , i ti sv e r yd i f f e r e n tf r o mt h ec l i m a t e sa n dh y d r o l o g i c a l c o n d i t i o n st ot h es o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dt ot h ef a c i n gw a t e ri s s u e sa n d t h es t a t u so fw a t e ri n f r a s t r u c t u r e si nc h i n a t h ep r o b l e m so ft h es m a l lw a t e rp r o je c t s a l w a y sv a r yw i d e l ye v e r y w h e r ei na r e a s t h ep r o b l e m sa n dm e t h o d so fp l a n n i n ga n d d e s i g n i n gs m a l lw a t e rp r o j e c t sn e e dt ob es u p p l i e da n di m p r o v e du r g e n t l y t h e yp l a ya n i m p o r t a n tr o l ei ns c i e n t i f i c a l l ys t a n d a r d i z i n gp l a n n i n ga n dd e s i g n i n go fs m a l lw a t e r c o n s e r v a n c ye n g i n e e r i n go fa g r i c u l t u r el a n da n da r eo fg r e a tt h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c ea n d o f p r o j e c tp r a c t i c a lv a l u e t h i sp a p e ri sc o m b i n e dw i t ht h er e a l i t yo fc o n s t r u c t i o no fs m a l lw a t e rc o n s e r v a n c y e n g i n e e r i n go fa g r i c u l t u r el a n di nc h a l i n gc o u n t y b yc o n s u l t i n gt h er e l a t e dl i t e r a t u r e s ， c o m p r e h e n s i v es t u d yh a sb e e nd o n eo nt h eh i s t o r yo fd e v e l o p m e n ta n dp r e s e n ts i t u a t i o n o fi r r i g a t i o na n dd r a i n a g ew o r k sa th o m ea n da b r o a d ，a n di m p o r t a n ti n s p i r a t i o n sa n d r e f e r e n c e sh a v eb e e ns u m m a r i z e df o rt h ee x i s t i n gc o n s t r u c t i o no ft h ei r r i g a t i o na n d d r a i n a g ei nc h i n a b yt h ea n a l y s i so ft h eo v e r a l ls i t u a t i o n so fi r r i g a t i o na n dd r a i n a g e c a r r i e do u ti nc h i n a , t h ee f f e c t i v e n e s sa n de x i s t i n gp r o b l e m so fs m a l l w a t e r c o n s e r v a n c ye n g i n e e r i n go fa g r i c u l t u r el a n dh a v eb e e ns u m m e du p b ym e a n so f i n v e s t i g a t i o na n d r e s e a r c ho ft h ef i e l de n g i n e e r i n gi nt h er e g i o n , v i s i t i n gl o c a l t e c h n i c i a n sa n dp e o p l e ，c o l l e c t i n gd a t a , p i c t u r e sa n di n f o r m a t i o n ，c o n s u l t i n gr e l a t e d t h e o r ya n di n f o r m a t i o no ni r r i g a t i o na n dd r a i n a g e ，t h ec o m b i n a t i o no fq u a l i t ya n d q u a n t i t y , a n dm u l t i d i s c i p l i n a r yc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i se t c ，t h ea n a l y s i sa n dr e s e a r c h h a sb e e nd o n eo fv a r i o u si n f l u e n c i n gf a c t o r so fe n g i n e e r i n gp l a n n i n ga n dd e s i g n i n ga n d t h eo p e r a t i o no fc o n s t r u c t e dw o r k si nt h ec o u n t yf o rm a n yy e a r s a st h ec a s eo fy a n k o u i r r i g a t i o na r e a si nc h a l i n gc o u n t y , w a t e rb a l a n c e i sa n a l y z e d s o m et a r g e t e dr e a s o n a b l e s o l u t i o n sa n dr e c o m m e n d a t i o n sh a v eb e e np u tf o r w a r d ，a n ds o m eo fm e t h o d s ，p r i n c i p l e s ， a n dt h e o r i e sh a v eb e e ns u p p l i e da n di m p r o v e df o re x i s t i n gp r o b l e m so fp l a n n i n ga n d l a n di nt h ec o u n t y i g n i n go ft h es m a l l s i m i l a ra r e a si nt h e k e y w o r d s ：c h a l i n gc o u n t y ；s m a l lw a t e rc o n s e r v a n c ye n g i n e e r i n go fa g r i c u l t u r e l a n d ；p l a n n i n ga n dd e s i g n i n g ；p r o b l e m s ；r e s e a r c h 1 3 研究的方法4 1 4 研究的技术路线4 1 5 研究的主要内容5 第二章农田水利发展概况及存在的问题6 2 1 国外研究历史与现状6 2 1 1 国外灌溉概述6 2 1 2 国外排水事业1 0 2 1 3 世界灌溉发展的趋势1 0 2 2 国内研究历史与现状1 0 2 2 1 农田水利发展的历程1 0 2 2 2 农田水利工程基本建设存在的问题1 2 第三章小型农田水利工程规划设计基础理论15 3 1 小型农田水利工程的定义1 5 3 2 小型农田水利工程规划内容15 3 3 灌区水量平衡计算研究路线1 6 3 4 小型农f f j 水利工程规划设计步骤l7 3 5 小型农田水利工程规划设计原则1 7 3 5 1 水源工程1 7 3 5 2 输水工程2 5 3 5 3 田间工程2 9 3 5 4 附属建筑物3 0 第四章茶陵县小型农田水利工程规划设计3 7 4 1 茶陵县概况3 7 4 1 1 自然情况3 7 4 1 。2 社会经济情况3 8 4 1 3 交通设施状况3 8 4 1 4 农业灌溉状况3 8 4 1 5 小型农田水利工程规划设计存在的问题4 0 4 2 水量平衡计算案例分析4 l 4 2 1 岩口灌区概况4 l ， 2 2 3 0 0 0 4 3 5 0 5 4 5 6 6 7 6 9 7 2 7 2 8 1 8 3 8 8 9 5 9 6 9 7 9 7 9 9 9 9 5 2 问题与建议一1 0 0 致谢1 0 1 参考文献1 0 2 在学期间发表的论著及取得的科研成果1 0 4 用自然和改造 自然的有效措施【1 1 ，根本目的在于改善农业生产条件，提高耕地产出，保障粮食生 产安全。一套科学、合理的规划设计方案是直接关系到农田水利工程建设成功的 重要前提条件，是一项基础性工作，具有重要作用。 农田水利工程的论文、专著种类多、范围广且系统强，对我国农田水利的规 划和设计有很强的指导作用；但由于我国地域广阔，气候、水文条件差别极大， 社会经济发展状况也极其不同，导致的水问题及水利基础设施的状况相差悬殊。 各地小型农田水利工程不尽相同，如水源点类型及位置、当地用水习惯、工程数 量及规模、农田分布情况、工程建设条件等基本是一个地方一种情况，难以统一 规划，且由于农田水利工程“分布范围广、数量多、规模小”的特点，造成大部 分工程基本处于无人管理状态，进一步削弱其效益的发挥。尤其在不同地区、不 同环境条件下应采取何种措施仍缺乏深入研究和理论基础。再加上时代和科技的 进步，新技术、新材料、新工艺层出不穷，原来的一些规划设计理念也相形见拙。 因此，本文提出小型农田水利工程规划设计问题并对其进行研究，符合我国实际 国情的需要。该问题的提出基于以下3 点原因。 1 1 1 基层现实需求 我国过去的农田水利工程特别是小型农田水利工程主要依靠农民投工投劳， 由于资金少、技术落后等原因，工程兴建因陋就简，基本上是“三边”工程：边 勘测、边设计、边施工，而且绝大部分小型农田水利工程是农民土法上马兴建， 缺乏系统规划设计，存在标准低、质量差，造成工程先天性不足，结果遗留许多 隐患。 许多工程由于规划设计不合理，没有按照基建程序办事，“半拉子工程 不少， 造成水少引不进来、水多排不出去，用水单位管理不便，在使用过程中不得不重 新截流、堵坝、开沟、放水，工程得不到有效运用，供水功能逐年下降，浪费大 量水资源，有的工程甚至不得不重新规划、设计、建设，浪费大量资源，工程效 益无法充分发挥。 以县级为例，目前小型农田水利工程规划设计出自多家：水利、农业综合开 发、计划发展、移民、扶贫办、国土等部门。就水利部门而言，能设计的单位搞 设计，不能设计的单位也设计；有些施工单位为了承揽业务也搞设计；农民为了 节省设计费，自己凭经验搞设计。导致许多工程的设计方案不尽合理，造成了投 2 第一章绪论 资的浪费，工程使用寿命短。造成了“年年有新修，年年有报废 的现象。 因此，相关部门亟需规范相应的小型农田水利工程规划设计原理、方法、原 则等，以供小型农田水利工程设计单位借鉴和参考。 1 1 2 新时期发展要求 国家根据新时期时代发展的要求，于2 0 1 0 年1 2 月3 1 日发布中共中央、国 务院关于加快水利改革发展的决定即2 0 1 1 年中央一号文件规定：力争通过5 年 到1 0 年努力，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。到2 0 2 0 年，全国年用水 总量力争控制在6 7 0 0 亿立方米以内，城乡供水保证率显著提高，城乡居民饮水安 全得到全面保障，万元国内生产总值和万元工业增加值用水量明显降低，农田灌 溉水有效利用系数提高到o 5 5 以上，“十二五”期间新增农田有效灌溉面积4 0 0 0 万 亩；重点区域水土流失得到有效治理，地下水超采基本遏制；水利投入稳定增长 机制进一步完善，有利于水资源节约和合理配置的水价形成机制基本建立，水利 工程良性运行机制基本形成【2 1 。 新时期大力兴办小型农田水利工程无疑是积极响应“一号文件的重要措施。 小型农田水利工程规划设计工作任务十分繁重，只有搞好了规划设计前期工作， 建设资金才会有明确可靠应用方向，才能保障相关资金落到实处，发挥最大效益， 进而为扭转水利建设滞后局面做出贡献。 1 1 3 建设茶陵县农田水利工程的需要 本文以湖南省茶陵县小型农田水利工程规划设计为研究对象。茶陵县位于湖 南东部，地处东经1 1 3 度2 0 分一1 1 3 度6 5 分，北纬2 6 度3 0 分- - 2 7 度7 分之间， 隶属株洲市，北抵长沙，南通广州，西接衡郴、东邻江西。总面积2 5 0 0 平方公里， 辖2 0 个乡镇和2 个办事处，总人口5 9 4 万。该县以农业为主，主要种植水稻。 截止2 0 0 8 年该县农民人均纯收入3 0 3 0 元左右，属于低收入、经济实力较弱的地 区；耕地面积4 2 8 6 万亩，人均耕地面积不到o 8 亩，其中水田面积3 6 1 7 万亩， 有效灌溉面积3 4 万亩，旱涝保收面积近2 5 万亩，分别占水田总面积的9 4 和 6 9 8 ；尚有易旱天水田、受涝渍害田和旱土6 6 9 万亩。该县农田水利工程建设 严重滞后，制约农业生产的发展。在茶陵县开展小型农田水利建设，对改善该县 农业生产条件、提高人民生活，促进经济社会持续发展具有现实意义。因此，选 择茶陵县作为研究对象，分析该地区经济社会发展和自然条件下的小型农田水利 工程规划设计，对于相似地区具有普遍的借鉴和参考作用。 第一章绪论 3 1 2 研究的意义 1 2 1 保障粮食安全 根据联合国粮农组织关于粮食安全的概念，实现粮食安全就是任何人在任何 时候都能够得到维持其生命活动所需的粮食( 食品) 。对中国这个农业大国而言， 保持粮食增长率是确保国家粮食安全的重要前提。民以食为天，中国人向来信奉 “手中有粮，心中不慌，【。因此，增加粮食的有效供给就成为实现粮食安全的先 决条件。粮食( 农业) 生产受来自社会、经济、政治、技术及自然资源条件的制约 和影响【2 】，其中，水利条件起着重要作用，“有收无收在于水 ，搞好直接与农田 相连的小型农田水利工程规划设计，使有限的资金投入到实处，减少不必要的损 失，充分发挥工程效益，使灌区规划设计安全、经济、科学，确保粮食生产丰收， 更好地服务三农，直接关系到国家粮食安全，国家稳定，民族生存问题，具有重 大意义。 1 2 2 增强抗旱涝灾害能力 洪涝灾害频繁仍然是中华民族的心腹大患，水资源供需矛盾突出仍然是可持 续发展的主要瓶颈，农田水利建设滞后仍然是影响农业稳定发展和国家粮食安全 的最大硬伤，水利设施薄弱仍然是国家基础设施的明显短板。随着工业化、城镇 化深入发展，全球气候变化影响加大，我国水利面临的形势更趋严峻，增强防灾 减灾能力要求越来越迫切，强化水资源节约保护工作越来越繁重，加快扭转农业 主要“靠天吃饭 局面任务越来越艰巨。2 0 1 0 年西南地区发生特大干旱、多数省 区市遭受洪涝灾害、部分地方突发严重山洪泥石流，再次警示我们加快农田水利 建设刻不容缓【2 1 。加强农田规划设计是发挥工程抗旱涝灾害能力先行工作，作用不 可小觑。 1 2 3 保障经济社会可持续发展 农田水利工程建设中，进行沟、渠、林、田、路、村的综合规划和治理，大 大提高了土地利用率和土地产出率，改善了农村生态环境，提高了土地利用的生 态效益，能有效的解决目前土地利用中存在的耕地粗放经营，利用效率低下，耕 地质量退化严重及生态环境恶化等问题【l 】。由此可知，实施农田水利建设，有利于 “三农”资源利用的持续性的增强，在中国，农民数量占人口的大多数，改善农 业生产、农民生活条件，有力地推动经济社会可持续发展进程，从而构成可持续 发展的内在动力。 4 第一章绪论 1 3 研究的方法 本文选择湖南省茶陵县小型农田水利工程规划设计问题作为研究对象。从茶 陵县已建、在建以及规划中小型农田水利工程进行系统归纳总结，通过类比调查 分析现有小型农田水利工程的运行情况，结合工程规划、设计、施工存在的一些 问题，参考其他相关文献，认真总结过去、现在成功和失败经验，吸取其经验教 训，对比总结并提出合理的工程设计方案，提出一些自己的观点和看法，补充和 完善小型农f h 水利规划设计相关原理、方法、原则，探索和研究当地小型农i t l 水 利规划设计，以减少规划设计的盲目性、随意性，从而更好地为当地农业生产服 务，并为相似地区规划设计提供参考和借鉴依据。 本文采用现场调查研究、归纳分析、多学科综合分析、借鉴比较分析、定性 与定量相结合、典型案例实证分析相结合等方法对国内外研究农田水利工程规划 设计的历史和进展情况进行分析，归纳国外农田水利工程规划设计研究的经验， 得出对我国农田水利工程发展有用的启示；借鉴与农田水利工程规划设计相关的 土地、土壤、生态等相关学科的原理、标准等理论并对其进行综合分析，为农f 日 水利工程规划设计方案的优化提供理论依据；对案例区主要规划方案采用典型案 例实证分析法进行方案优选，并对收集的各种材料进行归类、分析，对相关数据 进行汇总、分类，根据对茶陵县的基础资料，对案例区进行深入细致的分析，包 含经济、社会、自然条件分析、水土资源分析、效益分析等。再结合内业材料对 案例区进行实地踏勘，熟悉自然条件、了解案例区现有基础设施使用情况和二l 二地 利用结构、作物种植及生产效果、灌溉水源与排水方式、排水承泄区等。 1 4 研究的技术路线 收集资料，工程现场调查，走访技术人员和群众，收集第一手资料 分类、归纳、汇总资料和数据 进一步理清_ l 作思路，进行理论分析，计算有关数据 计算案例区水量平衡，绘制灌区配水图，确定相应j i ：程方案 根据茶陵县实际，反复推敲规划设计方案，提出方法、原则、理论 工 进 6 第 二章农川水利发展概况及存n ：的问题 第二章农田水利发展概况及存在的问题 2 1 国外研究历史与现状 2 1 1 国外灌溉概述 ( 1 ) 国外农业灌溉发展历程 农田水利这一古老工程技术可以远溯到新石器时代。从世界范围而言，有文 字记载的最早的灌溉工程，是公元前3 4 0 0 年左右美尼斯王朝修建在埃及孟菲斯城 附近截引尼罗河洪水的淤灌工程。约公元前2 2 0 0 年巴比伦在底格里斯和幼发拉底 河河谷建造了当时世界上规模最大的奈赫赖万灌溉渠道。中国、印度、古罗马、 古波斯等国的灌溉，起源也都很早。公元前2 5 0 0 年左右，印度就有引洪淤灌，到 2 0 世纪3 0 年代，印度开始应用现代工程技术修建大型自流灌溉工程，同时发展小 型提水灌溉与井灌。伊朗、叙利亚、意大利等国的灌溉也有几千年的历史，其中 伊朗和亚美尼亚等国，且以坎儿井众多闻名。1 9 世纪中叶，在美国西部大盐湖河 谷地带，开始了移民垦殖，发展灌溉。2 0 世纪初，美国联邦政府开始在西部1 7 州 进行以灌溉为主的水利综合开发，1 9 8 5 年全美喷灌面积达1 3 4 亿亩，占其总灌溉 面积( 3 6 4 亿亩) 的3 7 。前苏联的灌溉农业也有较长的历史，公元前6 世纪阿 姆河和锅尔河流域就开始了灌溉，十月革命后，灌溉事业有了较大的发展，主要 灌区集中在中亚细亚【3 j 。 随着全球化水资源紧缺日益严重，节水灌溉方法越来越受到人们的重视，喷 灌、微灌等新型节水灌溉技术随之产生并逐渐被广泛应用。 喷灌作为一种灌溉方式，已经应用了1 0 0 多年。1 8 9 4 年美国俄亥俄州的卡尔 发明了喷灌系统，它是在压力作用下运用管道输水以及利用喷灌设备将水输送到 丘陵或土地不平整地带；1 9 0 0 年喷灌开始用于城市草坪的灌溉，以后又用于苗圃 和经济作物的灌溉。这种灌溉技术在2 0 世纪早期得以广泛应用。 喷灌技术迅速发展是农业灌溉史上的一次革命，而真正应用于农田灌溉还是 在2 0 世纪2 0 年代。德国和意大利开始在农业上采用喷灌，美国也在加州山坡的 果园中应用该项技术。由于高效喷头、薄壁铝管、轻质塑料管和快速接头的发明 和改进，它的发展速度很快，并应用于多种作物的灌溉。1 9 7 3 - 1 9 8 2 年美国的喷 灌面积由6 6 7 0 万亩增加到1 3 亿亩，居世界第一位；1 9 7 1 1 9 8 0 年苏联的喷灌面 积由2 0 2 1 万亩增加到1 1 8 亿亩，居世界第二位。两者合计占全球喷灌面积的3 4 。 欧洲一些经济发达国家，耕地面积小，气候条件好，工业水平高，劳动力紧张， 具备发展喷灌的条件，也是十分必要的。德国1 9 5 2 年的喷灌面积为8 2 万亩，1 9 8 2 年增加到4 6 8 万亩，1 9 9 8 年达到9 0 0 万亩。英国9 0 以上的大田采用喷灌，温室 第_ 二章农i 水利发腱慨况及1 竿订i 的问题 作物主要用滴灌。法国、匈牙利喷灌占灌溉面积的8 0 以上，丹麦、奥地利、捷 克占9 0 以上，瑞典几乎达到1 0 0 。同本除了“水田 外，“旱地”也全部采用 喷灌。罗马尼亚1 9 5 7 年才引进喷灌技术，1 9 7 8 年就发展到2 6 4 0 万亩，占灌溉面 积的8 0 ，年增长率2 0 ，发展速度居世界第一。 滴灌的构想最早产生于2 0 世纪3 0 年代初的以色列。当时恩格申巴布拉 斯受邀去滨海的一个小农场参加傍晚茶会，他发现主人的众多葡萄中有一颗长的 特别大，但是这颗树并没有明显的灌溉水源。进一步调查发现一条通往房子的很 细的饮用水铁管在此处有一个裂口，从这个裂口流出的水可湿润范围仅为2 5 锄2 ， 而这颗树的树冠直径1 0 m 。这么大一棵树竟能从容积如此小的土壤中获得所需水 分，这个现象使布拉斯产生了采用滴灌进行灌溉的想法。但当时研究滴灌存在许 多实际困难，以至于这个想法无法实现。直到1 9 5 9 年塑料管在农业灌溉中的应用 使这个想法的实现成为可能，经过3 年的反复试验终于使滴灌技术获得成功。 随着水资源的r 益紧缺，微灌技术愈来愈受到世界各国的推崇，尤其在水资 源贫乏的国家更是如此。以色列在2 0 世纪7 0 年代中期把发展重点由喷灌转向微 灌，9 0 年代初微灌面积已占总灌面积的2 3 ；1 9 8 1 1 9 9 1 年，美国的微灌技术发 展很快，微灌面积增加了3 倍以上；在8 0 年代后期，随着保护地栽培技术的迅速 发展，日本对微灌技术也十分重视，发展迅速。 2 0 世纪5 0 年代以后，为了适应水资源极度短缺地区灌溉的需要，以塑料为原 材料的滴灌和微灌系统逐渐发展起来。到了7 0 年代中期，澳大利亚、以色列、墨 西哥、新西兰、南非和美国6 个国家开始推广滴灌，当时全世界滴灌面积总计约 8 5 万亩，到了1 9 9 1 年全世界的滴灌和微喷灌面积已经达到2 4 0 0 万亩。以色列创 造了农业用水的新概念，即给作物浇水，而不是给土壤浇水。将灌溉水减到了最 低水量，在半沙漠地区出现了现代化农场。在以色列南部的内格夫荒漠，年降水 量不足5 0 m m ，但气温适宜，光热充足，当地农户在沙漠中建起了温室大棚，用滴 灌技术种植瓜果、蔬菜、花卉等，出口欧洲，以色列已成为各国节水的典范1 4 j 。 ( 2 ) 美国农业灌溉概况 美国土地面积9 3 6 万k m 2 ，耕地约占1 9 ，人口2 5 5 亿，人均土地及耕地为 3 7 l 吼2 和0 7 3 2 ，分别为我国的8 倍和4 7 倍。美国的灌溉面积占总耕地的1 2 5 。 近十几年来，节水喷灌和滴灌在逐年增加，喷灌面积约0 8 7 亿h m 2 ，占总灌溉面 积的3 7 。 美国的农业灌溉可以概括为：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。 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2 0 3 0 ；滴灌可节 8 第二章农川水利发展概7 兕及存j 的问题 水3 0 0 0 , - - , 5 0 ，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1 0 1 5 m m 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，最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 ) 以色列农业灌溉概况 以色列位于地中海东岸，总面积2 2 1 0 4k m 2 ，地形狭长，南北长4 0 0 k m ，东 西宽4 5 5 0 k m ，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2 0 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1 6 0 0 k m 2 ，年径流量5 2 亿m 3 ，全国多年平均降雨量为 1 9 3 3 亿o ，其中6 0 蒸发掉，3 5 渗漏入土，只有5 形成地表径流，而年用水 量却需2 0 亿m 3 左右，水量分配，以1 9 9 5 年为例灌溉用水为1 3 亿n 1 3 占6 5 ，工 业用水1 3 6 亿m 3 ，家庭民用5 5 6 亿m 3 ，可利用水量，其中4 亿m 3 来自加里利湖， 1 2 1 4 亿m 3 来自地下水，城市污水净化再利用于农业2 亿i n 3 ，还有海水净化7 0 0 万 m 3 。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n - 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最低限度，全面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 第- 二章农水利发腱概况及仔以i 的| u j 题 9 3 5 9 亿m 3 ，9 4 被净化，其中被处理利用的占8 0 。 ( 4 ) 西班牙农业灌溉概况 西班牙国土面积5 0 万k m 2 ，人口4 0 0 0 万，西北部气候温和，雨量充沛，降雨 最多地区的年降水量为1 5 0 0 m m ，东南部属地中海气候，冬季温暖湿润，夏季干旱 炎热。全国一半地区的年降雨量小于5 0 0 m m ，降雨最少地区的降水量仅1 5 0 m m ， 全国多数地区农业需灌溉，喷滴灌约占全国灌溉面积的近一半。 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2 0 0 m m ，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：l 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1 5 1 8 7 5 万k g h m 2 ，或者 种两茬蔬菜、一茬甜瓜，平均年用水1 2 0 0 0 m 3 h m 2 。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。 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。主要 是政府重视科技，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。归纳有以下特点： 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，为最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2 0 0 万美元，每年有6 0 0 0 万l n 3 的水是人工降雨产 生的，产生的社会效益达1 5 0 0 万美元。 4 ) 有一支高素质的人才队伍，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【5 1 。 1 0 第二章农川水利发展概况及存n ；的问题 2 1 2 国外排水事业 在公元前5 世纪中叶，希腊历史学家希罗多德曾记载了尼罗谷的排水工程。 荷兰的农田排水历史悠久，在世界上享有盛名，它是与围海造地联系在一起的。 荷兰低于海平面的面积，约占国土的四分之一，排除渍水和控制地下水位是荷兰 农田排水的主要任务，其暗管排水技术在世界上处于领先地位。英国的排水，始 于1 3 世纪，1 7 世纪初首先使用鼠道式暗管，1 9 世纪中叶，发明了挖沟机等。近 一百年来，世界上不少国家由于灌区急剧发生土壤次生盐碱化问题，进一步推动 了排水事业的步伐。埃及于1 9 0 9 年后，大力发展深沟排水，解决了棉田的盐碱化 问题。美国于1 8 4 9 - 1 8 5 0 年建立了沼泽法案，广泛开展了农田排水，到1 9 6 0 年， 排水面积达4 1 0 0 万公顷。日本大规模地发展排水事业，起始于2 0 世纪5 0 年代初 期；到8 0 年代中期，暗管排水面积已达水田面积的1 3 ，农f f l 排水工程施工已经 基本实现了机械化，大部分排水系统的闸、站建筑物，都实现了管理自动化，做 到了雨量、水位、流量和水质等遥测和遥控，在其它工业发达的国家里，目前也 多实现了排水工程的施工和管理的现代化1 3 】。 2 1 3 世界灌溉发展的趋势 全世界灌溉面积1 9 5 0 年为9 6 0 0 万公顷，1 9 8 5 年为2 2 亿公顷，增加1 2 倍。 灌溉面积占耕地面积的比例由1 9 5 0 年的7 增加到1 9 8 5 年1 6 ，灌溉农田的农产 品产值约占全部农产品的一半。世界上灌溉面积最多的国家为中国，其次为印度、 美国、前苏联和巴基斯坦。欧洲西部一些国家，因雨量较丰沛，且分布较均匀， 灌溉设施一般较少。据预测，全世界人口到2 1 世纪中叶，将增加4 7 ，而耕地只 能增加4 ，为满足未来对粮食的需求，主要靠提高单位面积产量，因此，发展灌 溉仍将是今后发展农业的重要措施之一。 今后世界灌溉发展的趋势是： ( 1 ) 灌溉方法仍将是以地面灌溉为主，喷、微面积会有较大的发展； ( 2 ) 为提高灌溉水的利用系数，缓解水资源紧缺程度，衬砌渠道、管道输水 和非充分灌溉等节水灌溉技术将日益发展； ( 3 ) 改进灌溉管理，提高自动化程度。电子计算机，激光、红外线遥测、遥 感等新技术将广泛地得到应用p j 。 2 2 国内研究历史与现状 2 2 1 农田水利发展的历程 我国农业灌溉有着悠久的历史，从余姚河姆渡遗址发现的骨耜( 锹) ，证明先 人早在7 0 0 0 年前以前就掘土开沟、引水种稻，这是最原始的灌溉。相传夏商时期， 第二章农t t l 水利发展概况及存n i 的问题 黄河流域就已出现了“沟洫”，即古代兼做灌溉排水的渠道。公元自订六世纪，楚国 人民兴建了芍陂( 今安徽省寿县城南) ，利用沣地构筑成约长1 0 0 罩的水库，引蓄 淠河的水进行灌溉，这是我国有历史记载的最早的蓄水灌溉工程。公元前4 世纪， 魏国的西门豹治邺( 今河北临漳) 时，创建了引漳十二渠，这是早期较大的引水 灌溉工程。此后，战国时昭襄王( 公元前三世纪) 令蜀守李冰在四川兴建了我国 古代最大的灌溉工程一都江堰，这项工程不仅具有完善的渠首枢纽，且开辟了许 多灌溉工程等。灌溉了川i 西平原，为秦始阜统一中国奠定了物质基础。两千多年 来，都江堰工程在农业生产中始终发挥着巨大作用。现经改建、扩建，到1 9 8 1 年 灌溉面积已达1 1 0 0 万亩，这一工程充分显示了我国劳动人民的无穷智慧和伟大的 创造力。除此以外，秦汉时期较大的农田灌溉工程还有陕西的郑国渠、白渠和龙 首渠，宁夏的秦渠、汉渠和唐徕渠，浙江的鉴湖灌溉工程等。隋、唐、宋时期， 中国农田水利进入巩固发展的时期。太湖下游兴修圩田、水网；黄河中下游地区 大面积放淤；同时，水利法规渐趋完备，唐有水部式、宋有农田水利约束 等。元、明、清时期，长江、珠江流域，特别是两湖、两广地区，农田水利得到 了进一步发展。明天启年间农政全书问世，书中记载了中国农田水利史；泰 西水法为我国介绍西方水利技术的最早著述。1 9 世纪末，西方灌溉、排水科学 技术丌始在我国应用。2 0 世纪3 0 年代，陕西省建成泾惠、渭惠、梅惠等大型自流 灌区。其他各省也相继兴建了一些不同类型的农田水利工程。与此同时，从南方 的广东、江苏到北方的陕西、宁夏等地，先后开展了一些灌溉排水的科学研究工 作 4 1 。 新中国成立后，党和政府根据广大农民发展生产的迫切要求，利用每年冬春 的农闲时机，发动和组织农民，以自力更生为主，辅以国家支持，持续不断地兴 修农田水利，并不断总结经