灌溉节水技术：农田节水的关键|梦见灌溉农田

　　我国农业用水占全社会总用水量的一半以上。积极发展现代农业，突破资源和市场对我国农业的双重制约，提高农业可持续发展能力，其中一个重要方面就是突破水资源制约。 　　目前，在我国要着实实行工业反哺农业、城市支持农村和多予少取放活方针，加快建立以工促农、以城带乡的长效机制。一是加大农业投入，把加强农田水利设施建设作为现代农业建设的一件大事来抓，加快大型灌区续建配套和节水改造，搞好末级渠系建设，推行灌溉用水总量控制和定额管理。增加小型农田水利工程建设补助专项资金规模，切实抓好以小型灌区节水改造、雨水集蓄利用为重点的小型农田水利工程建设和管理，加强中小河流治理，改善农村水环境。二是坚持把农业科研投入放在公共财政支持的优先位置，提高农业科技在国家科技投入中的比重，大力提高农业科技创新和转化能力，积极开发运用各种节约型农业技术，提高农业资源和投入品使用效率。要改革农业耕作制度和种植方式，开展免耕栽培技术推广补贴试点，加快普及农作物精量半精量播种技术，大力普及灌溉节水技术，启动旱作节水农业示范工程等。
　　 今年年初，国家发展改革委在对外公布的节水“十一五”规划中提出，农田灌溉水有效利用系数将由0.45提高到0.5左右。前不久，农业部把发展旱作节水农业作为重大技术措施，在东北、华北、西北、西南150多个县组织开展了节水农业试点示范，推广了水肥一体化、膜下滴灌、土壤水库营建、集雨补灌、经济植物篱、聚水保墒、抗旱坐水种、冬小麦测墒节灌、水稻浅湿控制灌溉等9大农田节水技术模式。这些技术模式针对性强、节水效益明显，得到了广大农民群众的认同，成为不同区域农田节水的主要技术模式。
　　因此，加快农田节水技术推广，切实提高农业用水效率，是利国利民的好事。
　　
　　大型灌区节水改造方案研究
　　
　　成果简介：该项研究成果对大型灌区现状水平，存在的问题进行了分析总结，提出了灌区续建配套与节水改造的指导原则与具体技术措施，选择五个大型灌区进行实地调研，对其现状存在的问题，改造策略进行了重点分析与研究，提出了五个不同类型灌区的总体改造方案。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　皂河灌区良性运行机制示范推广
　　
　　成果简介：该项目是在实施大型灌续建配套的基础上，经过实践和探索，建立了“灌区专管机构+用水户协会+用水户”管理模式，在皂河灌区成立了由4万多农户参与的以水文边界为单元18个用水户协会，形成了符合皂河灌区实际的用水户协会良性运行管理机制；对灌区水价、从事制度和工程管理进行配套改革，在工程管理上实现管养分离，建立了灌区骨干工程长效承包管理模式；并将灌区续建配套、灌区信息化管理和灌区运行管理机制有机结合起来，探索出全国大型灌区良性运行管理的途径和办法。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　卷盘式喷灌机规模化生产开发
　　
　　
　　成果简介：该项目完善了卷盘式喷灌机规格品种，先后完成了65TX、75TX、85TX、90TX四种底盘的大中型卷盘式喷灌机开发、设计。管径有φ65、φ75、φ90和φ100，管子长度可根据用户的需求，配备200～420m不等，每间隔20～30米为一个规格，形成了JP65、JP75、JP90和JP100四个系列。产品经排灌机械产品质量检测中心镇江分中心测试，其主要性能指标均符合设计要求，经多家用户使用质量可靠，性能良好。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　灌溉用水管理新技术应用研究
　　
　　技术简介：该技术是分析计算了霍泉灌区、漳河灌区、华北平原等地长系列参考作物腾发量及其变化规律基础上研发的。在此基础上提出了作物需水量实时预报模型；建立了灌区基本资料信息数据库和实时信息数据库；开发了灌溉用水决策支持系统，为灌溉用水管理提供辅助的预测和决策工具。在充分考虑国外先进理论及经验的基础上，从我国灌溉管理水平、管理体制等现状出发，理论联系实际，先进性与实用性并重。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　灌区渠道防渗防冻胀技术与应用研究
　　
　　技术简介：该技术紧密结合灌区渠道防渗防冻胀衬砌中迫切需要解决的冻胀破坏严重难题，在对区内外砌护渠道进行防渗及冻胀破坏现状调查、研究成果分析总结的基础上，选择典型试验段，通过三年现场试验观测，提出了适合灌区渠道防渗防冻胀衬砌结构型式；提出的“混凝土板＋土工膜＋苯板＋砂砾石换填”等结构形式，具有显著的防冻胀效果，并已应用于引黄灌区续建配套与节水改造工程实践中；提出了灌区不同级别渠道衬砌应用的型式和不同衬砌型式适用的地区、范围，为灌区渠道设计提供了重要依据。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　干旱区非工程抗旱措施研究及推广
　　
　　成果简介：该研究成果是利用“旱地龙”等抗旱剂的经验，提出非工程抗旱措施研究的概念，在研究过程中对国产旱地龙多功能植物抗旱生长营养剂，以及引进的法国产BP保水剂进行了多点对比试验，证明了它们均具有明显保水抗旱效果，尤其是采取使用旱地龙这种非工程抗旱措施具有更为明显的经济效益。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　节水农业技术体系集成与示范
　　
　　技术简介：该技术紧密结合黄土丘陵沟壑区水土保持、生态环境建设、雨水高效利用、生态经济持续发展的要求，将雨水集蓄利用工程建设各环节的具体技术落实与管理制度紧密结合，创新了雨水集蓄利用工程运行管理机制；组装集成了小流域集雨综合调配利用模式、坡面集雨林草利用模式、道路集雨农田补灌利用模式、屋面集雨庭院经济利用模式和旱作农田雨水就地高效利用模式等5种集雨补灌高效利用技术模式。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　灌区节水改造综合技术试验监测与示范推广
　　
　　技术简介：该技术进行了内蒙古河套灌区续建配套与节水工程示范推广。经过3年努力，对河套灌区正在进行的大型灌区续建配套与节水改造工程建设中急需解决的一些关键技术和难题展开了研究，为灌区渠道防渗工程设计所需基本数据、为科学地设计、施工、概算、节水效益测评等起到示范样板作用并提出建设性的指导意见。
　　所处阶段：中期阶段。
　　意义：该节水工程改造后可大大提高渠系水利用系数，缓解灌区用水供需矛盾，必将取得显著的经济、社会和生态效益，意义重大。
　　
　　灌区量配水系统研究
　　
　　成果简介：该系统研究主要针对灌区信息化建设而研究，该系统的使用可使灌区管理局实时掌握各渠道水位、流量等，通过数据库存储灌溉历史数据，查询历史信息。使灌区水费收缴有据可查，实现按方收费的目的和达到节水目的。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　意义：该成果有效解决了水资源不足问题，建立了灌区统一高效水资源管理体制，推进水利信息化建设，实现灌区水资源优化配置和用水管理“数据化”，使灌区管理跟上现代化的步伐。
　　
　　灌区用水管理测控新设备
　　
　　产品简介：该技术成果创新点包括：利用声学驻波原理对液面进行测量，该测量方法为目前国内首创；创造性地运用卡尔曼滤波算法以及独特的硬件设计成功实现降低信号噪声，以及运用最新的DDS声音生成技术，保证了声波测距的准确性；提供了测量精度高的声波液位测量方法，对灌区水位测量具有较强的适用性和可操作性。“太阳能供电遥控水工闸门成套设备”统筹创新性包括：采用模块化集成组装，密封式设计，防护性能好，安装调试简便；采用液压驱动装置，配备100W太阳能板和100AH的蓄电瓶，可以以0.305m/min提升，0.283m/min关闭的速度启闭重达10T的闸门，保证了闸门反应的及时性。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　水田灌区泵站空闲旱田灌溉
　　
　　成果简介：该成果通过对悦来灌区、星火灌区、新城灌区及新河宫灌区水、旱天灌溉制度进行了详细的研究和分析，把水田灌水率图和旱田灌水率图适当调整并按时段叠加形成综合灌水率图，从中可以直观地分析出：水、旱田作物生育期全过程的最大用水流量并未超过泡田期流量，利用水田灌区的剩余水量来发展旱田灌溉在技术上是完全可行的。从水量上分析：按水田灌溉定额为430立方米/亩，灌溉站每亩可剩余水量150立方米/亩，完全可以满足一亩旱田的灌水要求。从灌溉时间上分析：水田用水高峰期出现在5月中旬，此时旱田尚不需要灌水，而在旱田用水高峰期的6月上旬，又恰是水田用水的低谷时期，所以在时间上也有保障。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　引大灌区中草药新品种引进示范
　　
　　产品简介：该产品引进各类中药材33种，筛选出适宜秦王川种植的23种，其中具有推广前景的有9种。建立药材示范繁殖基地574亩，累计推广黄芪、甘草、党参、柴胡等中药材38986.4亩，新增纯收益6373.9万元。通过黄芪不同种植密度和不同施肥量对耐盐抑盐的效就研究，得出种植黄芪扣当年折抑盐效果可达67%―76%的结论。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　意义：该产品在引进、吸收原产地栽培技术的基础上，结合秦王川生产实际，总结编写了无公害黄芪、甘草、党参、柴胡、板兰根、金银花生产技术规程，为指导秦王川引大灌区药材生产提供了技术支撑。
　　
　　灌区水管理信息化技术与示范研究
　　
　　技术简介：该项目灌区水管理信息化技术集成与示范研究，按照技术先进、实用可靠的设计原则，集水雨情遥测、水量计量、泵站自动监控、闸站自动监控、信息管理发布和配水优化调度于一体，应用于我国灌区水管理信息化建设。系统由数据采集控制系统、决策支持软件、语音查询系统和信息管理发布系统四部分组成。将扩频通讯技术、无线网桥与超短波混合组网等多项新技术应用于该灌区自动化领域，该技术为灌区全面建设水管理信息化积累了经验。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　意义：该项目在江苏五岸灌区应用后，增产效益明显，节水节能效果显著，从功能上已具备了灌溉、防洪、排涝、降渍、治碱的手段，提高了水管理决策水平，促进了灌区管理体制的改革，为灌区全面建设水管理信息化积累了经验。
　　
　　大型灌区用水管理信息化系统
　　
　　成果简介：该项目采用的渠道闸门自动控制系统，使用公共电话交换网或无线通讯网络实现对闸门的远程测控。对干、支口关键点的水位（流量）采用GSM通讯网络实现实时监测和数据传输，斗口水位（流量）采用安装自记式水位计实时记录，定期IC卡转储方式实现数据的存储及传输。对野外无通电条件的测点可采用蓄电池或太阳能供电方式解决电源问题，解决了灌区测水点分散、战线长且普通较为偏僻，实现有线通讯方式有一定困难的问题。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　渠灌区管道输水灌溉节水技术推广应用
　　
　　技术简介： 该系统采用国际先进的双壁波纹管作为输水管道，管件采用铸铁或注塑件，给水栓采用铸铁件。管材之间、管材与管件之间全部采用承插连接胶圈密封，施工快捷，施工质量容易保证。系统适宜控制规模300～600亩。亩均工程造价300～400元。亩均年节水达100m^3以上，管道埋于地下，省去地表输水土渠，可节省土地3～5%。工程使用寿命一般20～30年。天津市渠灌区面积360万亩，占有效灌溉面积的2/3，目前在渠灌区推广大口径管灌近17万亩，建设防渗渠道60万亩，尚有300万亩仍然沿用土渠输水、大水漫灌的落后灌溉方式，水的利用率仅为0.45左右。一方面缺水，另一方面水的浪费又十分严重，因此在渠灌区推广大口径管灌节水技术潜力巨大。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　水库灌区节水灌溉管理模式研究与应用
　　
　　成果简介：该项目针对水资源紧缺，水库多元化供水，灌溉水利用率小，灌溉管理水平低等技术关键问题，研究提出水资源优化配置模型，作物最低灌溉需水量及水分生产函数、节水灌溉制度、经济灌溉定额及最佳灌水模式；编制了灌溉预报专家系统，研制出石膏块土水势传感、计算机数字采集灌溉预报自动化系统，精度较高；提出灌溉水利用系数、灌水均匀度、灌溉效率、水分生产率及灌区整体净效益等五项指标，对评价节水灌溉及其管理水平具有实际的应用价值。综合提出水库灌区节水灌溉管理模式属复合（集成）型创新，经过四年试验示范推广，节水灌溉面积达3.38万平方公顷，效益达1.58亿元。
　　所处阶段：中期阶段。
　　意义：该成果在经济、社会和环境效益较显著，值得广泛推广。
　　
　　季节性缺水灌区农业用水监测与调配系统
　　
　　成果简介：该成果集研制农业用水监测与调配系统一套（含灌溉系统水量监测与调配系统、农业用水基本信息数据库）：系统配置了农业用水基本信息数据库和农业节水调配模型。可监测示范区水情、气象、墒情变化情况，调配管理示范区农业用水。提出了不同干旱年景预案，编制了实时调配软件，最大限度地拦蓄地表径流，增强水利设施的供水和抗旱能力。提出了南方季节性缺水灌区农业节水模式，即将小、微型水利工程联合运行模式；降水、地表水、地下水、土壤水联动调配技术；该系统突出区域特色，直接进入田间实现水情、雨情、墒情监测与调配，具有较强的地域性和较广泛的代表性。
　　所处阶段：中期阶段。
　　意义：该成果在南方季节性缺水灌区有很大的推广应用前景。
　　
　　引黄生态灌区建设与管理模式研究
　　
　　成果简介：该成果建立了自然环境、生态经济、社会三个子系统和农业、林业等十五个生态系统，并找出了三个子系统和十五个生态系统之间的区域耦合，区间耦合关系；在科学分析的基础上，分别建立了随资源优化配置，土地优化配置两个数字模型，揭示生态与社会经济体系相耦合运行的内涵和规律，初步建立了引黄生态灌溉区的模型。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　
　　灌区春小麦灌溉制度试验研究
　　
　　成果简介：该研究是根据该地区季节性水盐运动规律，采用合理的灌水技术措施，在满足小麦生育阶段需水的同时，适当加大部分水量淋洗和调节土壤耕层盐分，使耕层盐分控制在较低水平上，改善作物根系在土壤中的生活环境，提高抓苗率，增加单位面积产量，并逐步起到改良土壤的目的。经过3年的试验研究，小麦抓苗率由原来的70%以下，提高到95%以上。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　干旱河灌区节水综合技术研究
　　
　　成果简介：该成果从工程节水、农艺节水、灌溉节水三个方面，集成了农业高效节水、水肥盐调控、生态保护、监测与管理等关键技术，提出了干旱内陆河灌区农业节水技术集成体系与应用模式。提出了仅需根据水流推进过程确定土壤入渗参数和田面糙率系数的新方法，简化了地面灌溉设计。提出了根据土壤剖面含水率变化估算柽柳生长条件下潜水蒸发的理论方法与数学模型，为解决天然植被实际生态耗水问题提供了简易可行的方法。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　系统理论和可靠性理论在灌区老化评估中应用
　　
　　成果简介：该成果的研究内容系统性较强，研究以工程结构可靠性理论为基础，系统地研究了在役工程结构的随机时变可靠度及实用计算方法，建立了在役工程结构动态可靠性评估的理论和方法。
　　所处阶段：中期阶段。
　　
　　区域水资源规划及灌区节水增产灌溉专家系统研制
　　
　　成果简介：该项目通过应用人工神经网络技术，实现了对地下水位预报集中参数模型方法精度的提高。提出了农业用水量概念，并建立了相应的农业用水量计算模型。提出了灌区全区域的水盐平衡灌排制度设计方法。提出了系统合理的指标体系，率先将半结构多目标模糊优选理论、模型与方法引入到节水灌溉专家系统。并将灌区水资源评价与灌溉专家系统结合在一起，建立了功能强大的高效节水灌溉专家系统。
　　所处阶段：中期阶段。
　　意义：以上研究成果在本研究领域均未见相关报道，属于创新性研究。其研究成果总体达到了国际先进水平。
　　
　　灌区用水管理测控新设备
　　
　　成果简介：“声学驻波水位计”技术成果创新点包括：利用声学驻波原理对液面进行测量，该测量方法为目前国内首创；创造性地运用卡尔曼滤波算法以及独特的硬件设计成功实现降低信号噪声，以及运用最新的DDS声音生成技术，保证了声波测距的准确性；提供了测量精度高的声波液位测量方法，对灌区水位测量具有较强的适用性和可操作性。
　　“太阳能供电遥控水工闸门成套设备”统筹创新性包括：采用模块化集成组装，密封式设计，防护性能好，安装调试简便；采用液压驱动装置，配备100W太阳能板和100AH的蓄电瓶，可以以0.305m/min提升，0.283m/min关闭的速度启闭重达10T的闸门，保证了闸门反应的及时性。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　节水灌溉技术、设备生产状况及市场需求预测
　　
　　成果简介：该课题研究对我国节水灌溉技术及应用发展现状进行了调研分析总结，做出了较为全面系统的科学分析和评价；从分析我国发展节水灌溉技术与设备产品预测的依据入手，对我国今后节水灌溉技术与设备及应用的发展方向做出了预测；建立了全国灌溉设备企业产品信息库与报价系统软件。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　西浚灌区用水管理信息化系统研究
　　
　　成果简介：该项目采用的渠道闸门自动控制系统，使用公共电话交换网或无线通讯网络实现对闸门的远程测控。对干、支口关键点的水位（流量）采用GSM通讯网络实现实时监测和数据传输，斗口水位（流量）采用安装自记式水位计实时记录，定期IC卡转储方式实现数据的存储及传输。对野外无通电条件的测点可采用蓄电池或太阳能供电方式解决电源问题，解决了灌区测水点分散、战线长且普通较为偏僻，实现有线通讯方式有一定困难的问题。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　南方季节性缺水灌区农业用水监测与调配系统
　　
　　成果简介：该课题组集成研制农业用水监测与调配系统一套（含灌溉系统水量监测与调配系统、农业用水基本信息数据库）：系统配置了农业用水基本信息数据库和农业节水调配模型。可监测示范区水情、气象、墒情变化情况，调配管理示范区农业用水。提出了不同干旱年景预案，编制了实时调配软件，最大限度地拦蓄地表径流，增强水利设施的供水和抗旱能力。
　　该成果提出了南方季节性缺水灌区农业节水模式，即将小、微型水利工程联合运行模式；降水、地表水、地下水、土壤水联动调配技术；该系统突出区域特色，直接进入田间实现水情、雨情、墒情监测与调配，具有较强的地域性和较广泛的代表性。
　　所处阶段：中期阶段。
　　意义：该成果在整个南方季节性缺水灌区有很大的推广应用前景。
　　
　　小开河引黄生态灌区建设与管理模式研究
　　
　　成果简介：该课题建立了自然环境、生态经济、社会三个子系统和农业、林业等十五个生态系统，并找出了三个子系统和十五个生态系统之间的区域耦合，区间耦合关系；在科学分析的基础上，分别建立了随资源优化配置，土地优化配置两个数字模型，揭示生态与社会经济体系相耦合运行的内涵和规律，初步建立了引黄生态灌溉区的模型。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　黄淮平原井灌模式研究
　　
　　成果简介：该研究提出了灌区地下水资源可持续利用对策。提出了基于人工神经网络技术的水文地质数学模型参数的校正（识别）方法。开发了功能较强的地下水资源有限元评价预测的数据前后处理软件。将相空间理论的数据处理组合方法应用于灌区地下水位动态的拟合和预测研究，并研制开发了相应的计算机软件。提出了以区域水量平衡为原理的新的灌区农业水资源评价方法。建立了作物加权平均耗水量计算公式和节水灌溉方法选择指标体系。
　　所处阶段：中期阶段。
　　意义：对灌区管理及服务体系进行了深入研究，并对灌溉水费价格改革进行了探索，对于加强用水管理和节约用水具有重要的指导意义。
　　
　　区域水资源可持续利用管理理论与应用
　　
　　成果简介：项目针对区域农业用水特点，对水文预测、水资源评价、水资源多目标优化、水资源价值及风险理论进行研究，提出了较为先进的理论研究成果。并以理论成果为依据，研制开发了水资源可持续利用管理计算机应用软件。
　　所处阶段：中期阶段。
　　意义：该成果已在河南的中牟县、濮阳渠村灌区和河北省的沙河市推广应用，取得了显著的经济和生态环境效益。
　　
　　灌溉系统配水关键技术研究
　　
　　成果简介：灌溉配水关键技术研究针对灌溉渠系输配水过程中水量损失大这一问题，探讨通过非工程措施降低输水损失，节约农业用水的可行性。从灌溉管理软件着手，采用计算机辅助的灌溉用水实时调度，达到对作物进行适时、适量供水，满足作物正常生长的前提下减少水量损失，提高水的利用率。内容包括土壤墒情监测预报技术；灌区动态配水技术；灌区量水新技术。
　　研究开发的灌区用水决策支持系统成果是实施管理节水的一项关键技术，具有投资少（仅少量量水、墒情及其他实时信息预测设施及通讯设备，计算机及软件等），见效快的优点。目前各项技术均已研究完成和组装配套。由于采用计算机辅助决策，每一步操作都有详细的提示，且采用表、图形式输入输出，具备高中文程度的人员均可掌握。
　　
　　所处阶段：中期阶段。
　　意义：运行过程中决策人员可根据经验及实际可行性，对计算过程及结果进行人为干预，使配水结果更符合实际。系统具有很好的适用性及广泛的推广应用前景。
　　
　　水库自压节水灌溉技术研究与开发
　　
　　成果简介：该课题针对农业综合节水技术，实施了先进节提水技术，研究创新了变接式接头，解决了放水洞与管网的连接难题，对立体、交叉节水灌溉技术及整体自压灌溉系统的运行、维护、管理进行了研究，实现了水库无压水变成有压水及灌区农业节水灌溉技术的优化组合和综合利用。在同类研究中处于国内先进水平。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　井河配套经济自立灌排区管理模式研究
　　
　　成果简介： 该项目引进国外经济自立排灌区的先进农业用水管理模式，按照水利产业化要求对灌排区管理体制进行改革，建成了国内唯一完整的井河配套经济自立灌排区，形成了供水部门与用水户之间的市场运行机制。用水者用水实现了统一管理、自我完善；供水部门达到了经济自立的良性循环。
　　该项目实施以来，实现了地下水、地表水的联合调度，取得了良好的经济和社会效益。减轻了政府负担，减少了工程维护费用，提高了灌溉服务质量和水费征收率，为灌区改革和市场化运行管理树立了典范。该项研究达到国内领先水平。
　　所处阶段：成熟应用阶段。
　　
　　多灌溉水源联网调度类型区研究
　　
　　成果简介：农业高效用水创新集成技术研究是本次攻关的主要任务。主要创新集成内容包括5部分：多灌溉水源的联网调度创新技术，该项技术要求如何因地制宜的解决分散水源的联网、调度及管理中的关键问题，在联网工程技术、调度技术、管理技术及水资源优化配置等方面有所创新，从而使有限的水资源达到优化配置的目的；灌溉自动化控制创新技术集成，该项技术主要针对大面积灌溉工程中的自动化控制技术应用，主要解决控制系统的可靠性、数据采集系统的灵敏性、监控系统的准确性，大面积的灌溉自动化控制在我国尚未试行，其硬件、软件的技术集成是一个复杂的系统，特别是根据作物生长规律自动控制机泵的启闭更是农业节水灌溉中的创新。
　　所处阶段：成熟应用阶段。