[科普中國]-灌溉效率

簡介

水分是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為重要的條件。對于干旱區(qū)來說，由于天然的降水量較少，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴于灌溉。對于一個灌溉系統(tǒng)的灌溉效率，通常采用渠系水利用系數(shù)（輸水效率）、田間水利用系數(shù)（田間灌水效率）、灌溉水利用系數(shù)（灌區(qū)灌溉效率）來進行評價，其中，渠系水利用系數(shù)（進入田間的凈水量與自水源引水量的比值） 表示輸水過程中的水分利用效率，田間水利用系數(shù)（貯存在作物根系層的灌溉水量與進入田間凈水量的比值） 表示農(nóng)田灌水過程中的水分利用效率，灌溉水利用系數(shù)（貯存在作物根系層的灌溉水量與自水源引水量的比值） 則表示輸水、灌水 2 個過程的綜合水分利用效率1。

灌溉灌溉是人工補充農(nóng)田作物生產(chǎn)所需水分的技術措施；必須完成 4 個過程: 修建取水工程 ， 從不同的水源，引取額定的灌溉水量作為灌溉用水；把引取的灌溉水量通過各級大小渠道分配到田間進水口；把進入到田間的灌溉水量采用各種灌溉方法供給作物；作物消耗水， 即作物根系從土壤中吸取水分供其生產(chǎn)， 最后形成實物產(chǎn)量。因此，主流節(jié)水概念是，在農(nóng)田灌溉過程中采取各種工程措施或非工程措施，減少和防止水量的流失和損耗，使水從水源地流入農(nóng)田到被作物吸收利用過程的損失減少到最低限度，并符合農(nóng)作物生產(chǎn)、發(fā)育對水的需求。從廣義上講，涵蓋著農(nóng)業(yè)水資源的合理開發(fā)利用及保護技術，節(jié)水工程技術， 節(jié)水農(nóng)業(yè)耕作技術，節(jié)水管理技術等方面的內(nèi)容。

流域灌溉效率以流域為尺度的灌溉效率提高的節(jié)水措施主要在于“ 資源型”和“ 效率型”節(jié)水，即指減少無效蒸騰蒸發(fā)量和其他不可回收水量或者降低平均單位糧食產(chǎn)量的凈耗水量，即所謂的“ 真實節(jié)水”。IWMI 提出了流域灌溉效率的概念。流域尺度上來看，以農(nóng)田為尺度的節(jié)水灌溉措施對于節(jié)約和高效利用流域水資源的作用常常要大打折扣。尤其是對于封閉的或接近封閉的流域，節(jié)水是相當困難的，因為水資源在各用水戶之間已達到均衡。一個部門用水的增加，會引起其他用水部門的減少。部門水資源分配是一個零和博弈。常常因為非農(nóng)業(yè)部門的水資源邊際收益大于農(nóng)業(yè)部門，水資源分配趨向于非農(nóng)部門。灌溉用水受到水短缺的嚴重威脅，一個流域的農(nóng)業(yè)用水的總產(chǎn)出有可能會下降，這會間接影響到一個國家或地區(qū)的糧食安全。我國內(nèi)陸河流域部分地區(qū)已經(jīng)接近于這種狀態(tài)，這時只能采用真實的節(jié)水技術。為了理解流域灌溉效率，可以假設有一個理論上的流域。在有人類活動以前， 流域水資源可以通過流域入海水量進行估計。然后開始修建取水設施用以滿足灌溉、飲水、工業(yè)需要，人類開始影響流域水循環(huán)過程。第一工程的取水量為天然水用水量。這些用水量有一部分被直接消耗進入大氣，而余下部分排回河道中。隨著時間的推移，假如在第一個取水設施的上游又修建了一取水工程， 其用水量有一部分用于直接消耗，一部分回流到河道中， 形成回歸水。 下游的取水設施就可能取用了原河道中的天然水與上游的回歸水。新建的水利工程越多， 天然水的開發(fā)程度越高，回歸水利用系數(shù)也就越高。天然水用水量隨著水利設施的修建而增加，流域內(nèi)所有的水資源消耗量會越來越接近流域的最大可利用水量。即使是流域水資源開發(fā)利用率達到 100%，流域天然水也不可能全部被直接消耗，總有一部分水會排入海洋或沼澤地。這時，流域水資源回用系數(shù)提高，水質(zhì)問題變得突出。由于洗鹽、沖沙等生態(tài)用水的需要，最大可利用水資源量應包含生態(tài)需水量。因此，從流域范圍來看，減少水短缺的根本性問題在于提高流域水生產(chǎn)率。對灌溉農(nóng)業(yè)來講，提高產(chǎn)量不外乎 3 方面：①開發(fā)消耗更多的天然水；②提高已開發(fā)利用天然水的有益消耗；③提高單位消耗水的產(chǎn)出。水資源已經(jīng)達到最大可利用量的流域，增加水資源總產(chǎn)出的辦法是提高流域水資源的利用效率2。