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提高大型灌区水资源利用效益 促进社会主义新农村建设的试验与示范

2017-10-13

“提高大型灌区水资源利用效益、促进社会主义新农村建设的试验与示范”是陕西省水利系统2007年的一项具有前瞻性的综合重大科技项目,由长安大学教授、中国工程院院士李佩成主持,项目组成员包括项目承担单位长安大学和陕西省泾惠渠管理局、陕西省生态学会等多名教授和专家。项目组历时8年,以泾惠渠灌区为典型灌区,遵循“人水和谐”的理念,以提高大型灌区水资源利用效率、恢复改善灌区水文生态、促进新农村建设为目的,系统研究灌区水文生态演变趋势,揭示了我国众多灌区存在问题的内在关系和发生机理,并提出了解决灌区现实问题的综合性技术措施。项目创新性地将水文生态系统的理论思想贯穿于研究之中,提出了生态文明灌区的构想,所取得的研究成果具有重要的理论价值和实用价值,对我国灌区社会主义新农村建设具有重要意义。2016年12月16日,该项目顺利通过了陕西省水利主管部门组织的验收。

一、项目背景

陕西省灌区大多处于半干旱或半湿润易旱地区,降水少而不均,灌溉水源保证率低,特别是春旱和伏旱期间,经常造成灌区旱象加重和农作物致灾受损。另一方面,由于种种原因致使灌区地下水补排失调,地下水位大幅下降,造成局地地沉地裂,水井大量报废,形成严重的生态问题与经济问题,危及灌区的生态环境和人饮安全。因此,在关中灌区中选择泾惠渠灌区作为典型,以节水、养水为突破口,开展提高大型灌区水资源利用效益、促进社会主义新农村建设的试验与示范显得十分必要。

泾惠渠灌区是我国历史悠久的灌区,曾在用水管水和灌溉管理等方面做了大量卓有成效的工作,灌区“渠井结合,以渠补井”经验曾在全国推广,发挥了良好的示范作用。在新的历史时期,进行“三水统观统管”,实现多种水资源联合运用,科学节水、养水,提高水资源综合利用效益,进而在生态灌区建设方面发挥新的示范作用,不仅有利于陕西省的经济发展,而且对于全国生态灌区和新农村建设具有借鉴意义,将为解决“三农”问题以及保障粮食安全和饮水安全提供有力支撑。

二、主要研究成果

该项研究分三个阶段进行。第一阶段主要是对泾惠渠灌区已有的研究成果及资料进行梳理,调查分析灌区国民经济和社会发展情况,同时,对灌区地表水、地下水进行实地调查,调查了解包括地下水动态、水质、土壤以及产业结构等方面存在的主要问题。经过第一阶段的实地调查分析,项目组基本掌握了泾惠渠灌区的历史及现状。

第二阶段主要围绕灌区水土资源高效安全可持续利用开展研究工作,重点涉及泾惠渠渠首水源及其分析论证、地下水水位及水质动态变化特征、地下水补给方式方法、泾惠渠灌区地下水及土壤水自动监测系统研究、泾惠渠灌区土壤水分变化特征和灌溉试验研究以及泾惠渠灌区改造。

第三阶段工作重点转入研究成果的扩展,主要是把已取得的研究成果同解决灌区实际问题结合起来。

1.提出灌区改造和增加灌溉面积的建议。项目实施以来,李佩成院士在不同的场合多次提及泾惠渠灌区改造、扩大灌溉面积的建议,并带领项目组成员实地考察了徐木抽水站技术改造项目,调研了富平淡村塬区的小麦受旱情况,提出了泾惠渠灌区向北扩展、扩大新灌区的建议。这些建议得到陕西省有关部门的支持,并逐步付之实施,为泾惠渠灌区可持续发展提供了支撑。

2.引进创新先进灌溉技术取得良好效果。2010年5月,项目组赴新疆考察“大田膜下滴灌栽培工程技术”,此后连续4年在泾惠渠管理局灌溉试验站对小麦、玉米等作物进行滴灌试验。项目组在引进灌溉技术的基础上进行了创新。在小麦和玉米滴灌试验中,考虑到灌区的土壤环境因素,没有采用地膜覆盖,而是代之以粉碎后的秸杆进行覆盖,这样既起到覆盖作用又实现了桔杆还田。小麦冬春灌采用自压式管道输水,提高了水资源利用效益,节水和节劳的效果十分明显。2011年在春播玉米灌溉试验中,采取地膜半覆盖水肥一体化的试验方式,玉米长势良好,当年玉米亩产达到1 020斤。

3.在整个灌区恢复建立了一套地下水动态观测系统,设置观测井50余眼,为灌区开展地下水研究创造了条件。

4.在试验站建立了一套集不同埋深土壤水份、温度等信息采集及气象信息采集为一体的水文生态监测系统,为建立灌区水文生态数据库系统提供了基础数据,并为揭示灌区水循环规律、提高水资源综合利用效益提供了支撑。

5.完成了灌区地面水和地下水的评价分析研究,掌握了灌区地面水径流变化及开发利用潜力,计算确定了地下水的超采疏干状况,结合灌区地下水位及水位动态变化特征的研究,提出保护涵养地下水源的策略,为合理调配灌区水资源提供了科学依据。

6.利用新的技术方法完成了灌区土壤质量评价及耕地流失调查研究,查清了灌区土壤的质量时空分布特征,并提出合理保护土壤质量的方法措施,结合耕地流失的调查结果提出确保耕地面积的有关建议。

7.建立了爱国主义教育基地。泾惠渠是我国农田水利建设史上一大成就,它的建成使得关中地区成为陕西省生产粮棉油及果蔬的重要基地,作为“世界灌溉工程遗产”,其本身具有很深的历史烙印,承载着一定的文化和传统。2014年4月,长安大学在新建的“陕西省水利博物馆”挂牌成立爱国主义教育基地,作为大学生践行社会主义核心价值观教育的重要基地。挂牌以来,长安大学已有近百名师生前往参观接受爱国主义教育。

项目实施以来,先后有30多名科技人员及学生参与研究工作,共培养博士5名、硕士8名,出站博士后3名,培养青年教学骨干5名。项目发表科研论文28篇。同时,为了深化教育改革,提高人才培养质量,发挥泾惠渠管理局面向生产,面向实际的优势,经长安大学和陕西省泾惠渠管理局共同努力,挂牌成立了产学研基地,共同搭建起一个长期合作的高层次人才培养平台。

三、提出了灌区当前需要解决的问题

(一)灌区耕地锐减,灌溉面积萎缩

根据资料显示,泾惠渠灌区1995年至2014年灌溉面积大量减少。比较典型的是地处灌区的高陵区,人均耕地在逐年减少。该县2001年人均耕地1.2亩;2013年人均耕地下降到0.71亩。2001年该县人均粮食占有量为1 045公斤,2013年下降到600公斤左右。

分析灌区耕地减少的原因,主要是国家建设用地及村镇建设、农民建房占用耕地,随着农村大部分强壮劳力外出务工将承包的土地委托亲友耕种,存在撂荒和浪费土地的现象。

大型灌区的作用和地位决定了灌区必须建立严格的耕地保护制度。要按照划定永久基本农田的要求,严格实行特殊保护政策,扎紧耕地保护的“篱笆”,把灌区建成旱涝保收、稳产高产、生态友好的高标准农田。

(二)灌区农村公共设施建设滞后

农村基础设施建设滞后的问题直接影响农民生活条件的提高和文明程度提升,特别是在当今农村仍存在大量贫困人口,亟待脱贫致富的情况下。由于环境污染使得水质变差,灌区有些地方农民饮水安全得不到保证。建议国家财政支持的基础设施建设重点向农村转移。

(三)完善法律法规,实行水资源统一管理,建立农灌水价补贴机制

地球上的水圈是一个永不停息的循环系统,地下水、地表水等都不会受到行政区域的约束,但由于这些资源跨越多个行政区域因而存在如何平衡各方利益关系的问题。要完善法律法规落实河长责任制,运用“三水统观统管”的理念,对水资源实行统一管理,结合灌区实际,通过有关法律法规加大对地表径流的有效利用,这样既可满足农业用水需求,又能在一定程度上缓解地下水的供水压力,并实施地下水的人工涵养,达到节水养水、提高效益的目的。

建议实行农灌水价补贴,将灌区地表水供应价格调整至与机井同一水平,甚至可以低于机井灌溉的水价,调动农民引用渠水灌溉的积极性,让灌区管理单位更好地为农业服务,引导农民合理利用地下水,促进地表水、地下水的科学转化,这样更有利于提高水资源利用的综合效益,促进灌区农业可持续发展。