新疆阿克蘇灌區節水灌溉效率效益調查分析
[摘 要] 本文通過對新疆阿克蘇灌區節水灌溉效率效益的調查分析，了解當地節水灌溉農業現狀，得出：阿克蘇灌區現狀主要作物耗水水分生產率在國內居中等水平，糧食作物和經濟作物（指棉花）的用水水分生產率均有提高水平的空間。采用膜下滴灌等微灌技術和種植林果業等均可以提高灌溉效率和效益。
[關鍵詞] 節水灌溉；渠道防滲；水分生產效率效益；微灌技術
我國水資源緊缺，建設節水型社會絲毫不能懈怠。自80年代以來我國的節水已有明顯成效。我國萬元gdp用水量，1980年是9820m3，2000年降到610 m3，2003年降至448 m3。新疆是典型的灌溉農業區，是用水大戶，農業的干旱缺水呈現越來越嚴重的態勢。維系良好的生態環境，建設節水高效農業，提高灌溉管理水平，實現水資源的合理開發、高效利用、優化配置、有效保護是避免水危機的關鍵。
一、基礎工作
節水灌溉目的是提高灌溉水的利用效率和效益。灌溉水利用效率的指標為灌溉水利用系數，
目前全國平均灌溉水利用系數約0.45，力爭到2010年，將全國灌溉水利用系數提高到0.5以上。灌溉水利用效益的指標目前尚無統一的規定，但可考慮兩個指標：即以產量計的作物水分生產率和以產值計的萬元產值（gdp）用水量（或耗水量）。水分生產效率是指每立方米水生產出的作物產量，通常以作物產量與灌溉水量的比值[1]或作物產量與耗水量的比值[2]來表示。近年來，國內外越來越多地采用“水分生產率”來衡量水資源利用狀況或灌區的用水管理水平。作物水分生產率全國平均約為0.8 kg/m3，世界發達國家可達2 kg/m3以上[3]。
新疆阿克蘇灌區是農業大區，是全國數得著的大型灌區，灌區經濟在地區仍有舉足輕重的作用。阿克蘇河流域是塔里木河主要供水的源流，水資源配置的矛盾十分突出。研究提高水的利用效率和效益，解決水資源制約問題，是落實政府提出的強區富民、解決三農問題的重要任務，也是在本行業落實科學發展觀的體現。
2000—2005年，通過二期世行貸款項目《阿克蘇子項目區水鹽監測》和《阿克蘇子項目區水鹽平衡及模型模擬研究》等項目的實施監測，已為節水灌溉做了大量的工作，除了配合塔里木河近期綜合治理項目狠抓節水外，還進行了大量的流域管理的基礎性工作。在灌溉
水利用率方面，結合世行貸款項目進行了全灌區渠系的調查，完成了計算機系統的渠系網絡圖。進行了渠系水利用系數的測試等：2002～2005年，塔河流域阿克蘇管理局組織人員進行了全灌區各級渠道約40 處動水法渠系水利用系數的測定，4處靜水法渠系水利用系數的測定。2005年，塔河流域阿克蘇管理局自行立項，在清華大學水利系的指導下進行了阿克蘇灌區水分生產率現狀調查和試驗研究課題，取得了相應的調查試驗成果。這不僅初步摸清了阿克蘇地方灌區目前灌溉水利用現狀，也為進一步節水作好了鋪墊。
二、渠系滲漏測試
渠系輸水的水量損失在綠洲水量轉化中有著重要的作用。渠道滲漏測試可根據渠道條件選擇靜水法或動水法，該兩方法都是渠道滲漏測驗中常用的方法。
2001年7月，為了檢測渠道防滲效果，選擇阿克蘇灌區托卡依干渠作為測試對象，進行渠道滲漏損失試驗。試驗依據水利部頒布的《渠道防滲工程技術規范》 sl 18-91的標準進行。托卡依干渠的防滲渠道試驗采用靜水法的恒水位滲漏和變水位（水位下降）滲漏試驗方法；王國澤渠的未防滲土渠采用動水法試驗。
1.靜水法測試結果
試驗自2001年7月30日17時至9月1日11時，歷時近33d。試驗所得恒水位下滲漏強度隨時間變化關系如圖1。
圖1 托卡依渠道恒水位滲漏強度q與時間t關系
自2001年9月1日22時至21日10時近20d進行地下水位下降的渠道滲漏試驗，渠道水深由1.870m下降到1.624m。渠道滲漏強度與水深的關系如圖2。
圖2 托卡依渠道變水位渠道滲漏強度與水深關系
托卡依渠的滲漏強度與水深的關系為：q＝0.172 h 4.504。
2.動水法測試結果
為了說明渠道防滲的效果，在進行上述防滲渠道的滲漏試驗同時，選擇未防滲的王國澤渠（土渠），應用動水法進行渠道滲漏水量的計算分析。王國澤渠位于阿塔公路44km處東側約500m處，渠道測驗長度為3km，渠道基本順直，渠口寬5m，渠深1m，縱坡1/2000，土質為粘土，地下水埋深1.5m。動水法測驗時，分別測量渠道上游（進水）斷面和下游（出
水）斷面的流量，二者的差值即為該渠段的滲漏損失量。通過不同季節的五次實測數據分析，平均每km損失系數為2.79%。
本次試驗表明，防滲的托卡依干渠用靜水法得到的穩滲強度是0.38 l/m2.h，每km滲漏損失量為0.0055%；未防滲的王國澤渠每km損失量為2.79%。兩者比較見表1。
表1 托卡依干渠防滲前后渠道滲漏水量損失
三、典型區作物耗水調查
1.棉花耗水調查
根據全灌區棉花種植區域及品種，選擇了三處典型區進行調查：阿克蘇良種場（陸地棉）、哈拉塔鎮十五大隊（長絨棉）、阿瓦提縣豐收二場（長絨棉），基本上代表了本灌區的實際情況。通過布置2m深的鋁塑測管，利用中子儀進行作物生育期農田水分狀況的監測。經過分析和計算，得出灌水量、耗水量和耗水水分生產率情況如表2。
表2 阿克蘇灌區棉花耗水水分生產率
調查結果，阿克蘇灌區棉花耗水水分生產率約在0.65～0.75（kg/ m3），由于該數據直接來自本灌區，對灌區管理有參考價值。其變幅差別除灌溉因素外，與管理水平有關。從產量來看，下游地區棉花產量要略高于中游地區，且下游地區大部分種植長絨棉，上中游地區種植陸地棉較為普遍（專指開發10年以上的熟地）。
另外，阿克蘇河流域中游地區畝用水量要高于下游地區，其原因是中游用水比下游方便，下游地區在作物生長期的實際灌水量已經不能充分滿足作物生長的需要，從觀測數據來看存在作物從土壤中奪取水分（土壤中儲水量降低）；而中游地區沒有出現這種情況，中游地區農田也可能存在部分奢侈蒸發蒸騰。
2.冬小麥耗水調查
阿克蘇灌區冬小麥種植大致在流域上中游地區，選擇阿克蘇市良種場附近冬小麥地作為典型田，冬小麥收割復播玉米，將冬小麥與玉米并在一起分析，得出灌水量、耗水量和耗水水分生產率情況如表3。
表3 冬小麥（復播玉米）耗水水分生產率
本典型田作物耗水水分生產率達1.35kg/m3（小麥、玉米），大體表明了阿克蘇市周圍的作物耗水水分生產率的水平。
3.紅棗耗水調查
在阿克蘇地區實驗林場，分別布設滴灌、微噴及對照地面灌三個處理，各處理兩行棗樹為一個重復，共九個小區。第5d測定土壤剖面含水率，灌水前后及遇降雨時加測。成果分析見表4。
表4 不同灌溉方式棗樹水分生產效率
可見，水分生產效率以滴灌最高，其次為微噴灌，對照地面灌水分生產效率最低。由于滴灌與微噴灌較地面灌節水49%以下，二者灌溉水分生產效率分別為地面灌方式的2.4倍或2.3倍，而由于地面灌灌溉水量雖高，但灌溉水僅有42.9%用于棗樹消耗，耗水水分生產效率三者相差不大。可以看出，地面灌方式節水潛力還相當大，并且在滿足棗樹需水的同時還可以提高棗樹的水分生產效率[5]。
四、供水分區耗水調查
1.阿克蘇市良種場
該分區實行的“供水到戶”的管理方式，斗渠引水量由多浪渠大龍口水管站人員自行監測，水量基礎資料比較齊全，作物品種比較齊全，能夠較為全面地反映各種作物的用水水分生產率。調查分析結果見表5。
表5 阿克蘇市良種場作物用水水分生產率調查分析
由表列數據可知，對不同的農作物，單方水的產出是不同的。其中水果和瓜菜的產量相對為高，價格也高。
2.溫宿縣薩瓦甫齊牧場
薩瓦甫齊牧場處于庫瑪拉克河的出山口附近，土層較薄，土壤相對貧瘠，基本符合昆托河灌區處于阿克蘇河流域上游的實際情況。調查資料如表6。
表6 溫宿縣薩瓦甫齊牧場作物用水水分生產率調查分析
3.農一師沙井孜灌區
沙井孜灌區屬農一師，基本上全部種植棉花，采用膜下滴灌技術，節水有成效。選擇一團的一塊膜下滴灌地調查，見表7。
表7 沙井孜灌區（一團）作物用水水分生產率調查分析
一團處于沙井孜灌區新井子水庫上游，春季灌區用水相當困難，每畝施肥品種及數量、每畝播種量、播種時間等生產要素與地方灌區相比大致相當且有所下降，但棉花水分生產率較地方灌區為高。膜下滴灌技術將幾千年傳統的灌地變成了真正的灌作物，節水增產效果明顯，是可借鑒的經驗。
4.主要作物水分生產效率和效益
2010年12月，對阿克蘇河流域各灌區主要作物水分生產效率和灌溉效益作了相關調查和分析，包括阿克蘇市、溫宿縣、烏什縣、阿瓦提縣、柯坪齊浪鄉以及農一師兵團沙井子、四團、六團等。
阿克蘇河灌區各縣（市）棉花單方水產值
阿克蘇河灌區各縣（市）冬小麥單方水產值
阿克蘇河灌區各縣（市）林果業單方水產值
可見，阿克蘇灌區主要作物的水分生產率棉花為0.67～1.39 kg/ m3；冬小麥為0.85～1.55 kg/m3；林果業為1.06～4.43 kg/m3。單方水的產值：棉花為7.75～9.1元/ m3；冬小麥為2.4～4.2元/ m3；林果業為11～32元/ m3。
五、結論
阿克蘇灌區現狀主要作物耗水水分生產率在國內居中等水平。糧食作物和經濟作物（指棉花）的用水水分生產率均有提高水平的空間。以與其鄰近、灌水條件較差的沙井孜灌區比較，由于采用膜下滴灌，沙井孜灌區用水水分生產率高于阿克蘇灌區。棉花的經濟效益優于糧食作物（未考慮深加工），在有條件的地方，林果業的灌溉效益高于棉花。本灌區要根據自身條件和市場情況爭取灌溉效益最高，需要建立多元結構經濟，以發展紅棗、核桃等林果業等發展經濟的思路。
目前節水灌溉應明確以下主攻方向：進行以渠系防滲為中心的灌區工程改造與建設，以提高輸水效率；采用先進的灌水方法與技術，建立噴微灌設備的產業，高頻次小定額的微灌
方法將是今后的發展趨勢[6]；加強田間灌溉用水管理，建立節水灌溉技術服務體系，以提高作物水分生產效率。
參考文獻
[1] 郭海濤，鄒志榮，楊興娟等.調虧灌溉對番茄生理指標、產量品質及水分生產效率的影響[j].干旱地區農業研究，2007，25（3）：133～136.
