灌区如何做好“水文章”?

来源腾讯网   2023-08-11 08:54:05

2023年3月,农业农村部、国家发展改革委、财政部、自然资源部和水利部五部委联合发布《关于整区域推进高标准农田建设试点工作的通知》,首次公布6个整灌区推进高标准农田建设试点。灌区水利工程与高标准农田如何能够擦出“火花”,实现旱涝保收、稳产高产,确保国家粮食安全?请看——


(资料图片)

“400毫米等降水量线以下是草原和荒漠。”这条地理判定规则,在河套平原被打破。

在巍峨绵延的阴山山脉以南,干旱少雨的乌兰布和沙漠以北,“岁告丰稔,烟火万家”的河套平原出现在黄河几字弯之上。富庶的河套平原,离不开黄河水千百年来的冲刷和沉积,更离不开引黄灌溉的渠系经营。

摊开河套平原的地图,两条河流从内蒙古巴彦淖尔市磴口县渡口处开始分岔,与黄河并行向东;两条线间,密密麻麻的支流交错分布,最后汇于一处,流出巴彦淖尔——这便是滋养出了1000多万亩米粮川的河套灌区。

内蒙古河套灌区三盛公水利枢纽。

灌区工程是发展农业灌溉、保障粮食生产的重要基础设施。据统计,近十年来,我国加快推进大中型灌区建设和改造,累计恢复和新增灌溉面积达到了6000万亩,改善灌溉面积近3亿亩,新增粮食综合生产能力约600亿斤。

现阶段,我国农田灌溉面积占耕地总面积的54%,却生产了全国75%的粮食和90%以上的经济作物,为“把饭碗牢牢端在自己手中”奠定了坚实基础。大中型灌区灌溉面积5.2亿亩,占全部有效灌溉面积的50%。因此,在《全国高标准农田建设规划(2021—2030年)》提出,全国要建成12亿亩高标准农田后,今年3月出台的《关于整区域推进高标准农田建设试点工作的通知》明确要求,优先将大型灌区建成高标准农田,使更多的农田从“望天收”转变为旱涝保收、稳产高产。

作为整灌区推进高标准农田建设的试点,河套灌区和都江堰灌区在全国率先开展了高标准农田建设的探索,比如:如何通过渠系改造推进高标准农田建设?贯通的渠系如何提升耕地质量?打通农田灌排“最后一公里”后能为当前粮食产量带来哪些变化?遍布农田中的“毛细血管”管护难如何破解?这些问题直接关乎灌区高标准农田建设的成效。

01

灌区用水也受限制

“以前种地真的难。”侯金娥看到记者,就忍不住说起以前的种种困难。侯金娥家住巴彦淖尔市五原县塔尔湖镇继光村,她告诉记者,原来除了黄河水春秋两季的大水漫灌,其他时间地里的庄稼都得靠灌区再放水才行。

“确实难。”四川省眉山市东坡区太和镇永丰村的种粮大户邵国东也有同感,“以前不仅要自己挖毛渠,挖好的土渠通水后只要一塌方,田里的庄稼就得等水渠疏通后才有水浇。”

侯金娥与邵国东一南一北相距近1700公里,为何都是在“用水”上感到了难处?

原来,侯金娥所在的继光村地处内蒙古河套平原,年蒸发量是降水量的14倍左右,农业生产用水主要来自于河套灌区的引黄灌溉。尽管发达的渠系解决了河套地区曾经“天旱引水难,水大流漫滩”的问题,但是多年来,每到春耕春灌时,灌区放下来的水,常常在末端渠系遭遇“肠梗阻”。

与继光村的缺水不同,永丰村虽地处有“千河之省”之称的四川省,但省内水资源时空分布不均,需要依靠大中型水利工程来实现水资源的均衡配置。“有时等水来抢不上,夏收之后地里没法接茬种,一亩地只能产700-800斤的水稻,根本赚不到钱。”邵国东说。

尽管原因不同,但是“用水”都是影响他俩种田的头等大事。

“毛渠把水引到地里,浇地方便了,但以前地里毛渠散乱,把家里的地分隔成东一块西一块。”侯金娥告诉记者,之前她家总共30亩地被打散成7块,有块面积最小的地只有不到4分。邵国东也面临同样的困境:“以前家里最大的田块1亩多,小的只有几分田。”

由于土地零散,灌溉、打药、施肥都需要人工完成。中年的邵国东还干得动农活,50多岁的侯金娥独自打理家里的30亩地却越来越吃力。

人工短缺,提高机械化水平是唯一的出路。“但机械化操作也很困难。”侯金娥解释,由于耕地分散,又缺乏整合的条件,不仅生产效益低下,还容易引起各类矛盾纠纷。

用水难,机械化作业难,加之耕地地力差,导致难上加难。“只能种玉米等‘皮实’的作物,想种点西红柿、香瓜,土地质量都不符合要求。”侯金娥无奈地说,过去的黄河水漫灌让土地盐碱化越来越严重。

尽管盐碱地治理技术近年来有不少突破,但是土地盐碱化对农户的种地收益影响依旧很大。在巴彦淖尔市五原县盐碱地改造实验站里,工作人员卢正宇向记者介绍了目前在盐碱地治理方面的探索。“治理中、重度盐碱地的费用通常在1000多元一亩,就算用有机肥处理一亩轻度盐碱地也需要几百元。”卢正宇说,“虽然技术有所突破,但是治理盐碱地费钱不说,还影响村民耕种,对农民来说,‘防’的好处还是大于‘治’。”

等水浇灌、毛渠散乱、土地零碎、耕地地力降低……事实上,侯金娥与邵国东遭遇的种种问题,其他地方也都不同程度存在。在陕西省宝鸡峡引渭灌区下游的礼泉县西张堡镇,由于前几年田里的灌溉渠系没有硬化处理,水流速度慢,用水的时候总耽误事;云南省楚雄彝族自治州元谋县的大型灌区,以往田里只有一次大水漫灌,浇完就没水,地里一年只能种一季粮。

“收多收少在于肥,有收无收在于水。”水对农业生产的重要性不言而喻。

安徽农业大学资源与环境学院教授马友华在他的研究中进一步量化了这个答案。马友华团队在对比了安徽省10533公顷耕地高标准农田建设前后情况后得出结论:灌排指标对耕地质量等级提升的贡献率达51.85%。“简而言之,灌排指标是高标准农田建设中对耕地质量等级提升影响最大的因素。”马友华说。

02

将水用到该用的地方

邵国东的种地难在2013年迎来转机。

2013年,村里以建设高标准农田为契机,整理田里散乱的农渠、毛渠,将原来被割裂的细碎田地合并成规整的大田,并将田间的水渠统一用水泥衬砌。“去年遭遇高温干旱,用水竟然没费劲,这片高标准农田的水稻亩均单产仍超过700公斤!”邵国东欣喜地告诉记者。

“过去怕盼不来水,只敢种玉米等耐旱品种。现在水渠修到地头,还抹成水泥面,浇地方便多了。”侯金娥感叹,今年春天再没遇到等水浇地的难题,“地里浇足了水,玉米亩产能多300斤。7月中旬,燕麦草压茬播种,9月份就能收获了。”

四川省中江县永太镇多宝村水稻机械化收割。

灌区通过打通农田灌排“最后一公里”,形成从水源、骨干渠系到田间末端的灌排工程一体化体系,实现旱涝保收、高产稳产。

规整的水渠修到家门口,除了村民得到实惠,河套灌区水利发展中心供排水管理处处长周有文还看到了节水的好处。“经测算,继光村通过水渠衬砌后每亩地就可节省10%的用水量。”周有文说。在他看来,灌溉对我国粮食增产的直接贡献率约为36.27%,加快大中型灌区工程续建配套和节水技术改造、提高灌区水利用效率,对保证粮食安全尤为重要。

除了节水效果显著,疏通后的农渠、毛渠直通田里,也推进了粗放的大水漫灌向节水的精细滴灌转变。“过去靠着黄河用水不发愁,大水漫灌的模式下,500多立方米水只能换500来斤粮。”在巴彦淖尔市杭锦后旗团结镇的种植基地里,周有文一边让记者留意铺在地里的滴灌设施,一边说起“引黄滴灌”的好处。“这套设备与传统的大水漫灌相比,每亩单次灌溉仅用水10立方米左右,节水90%以上。”引黄滴灌的节水、增产效果,在乌兰布和沙漠东缘的巴彦淖尔市磴口县更显著。据统计,使用引黄滴灌比引黄漫灌每1万亩耕地年节约用水250万立方米,比井灌减少开采地下水300万立方米以上,且每亩增收600余元。

节水不仅有可观的生态效应,更可以释放巨大的粮食增产潜能。

记者在中国工程院“农业资源环境若干重大战略问题研究”报告中了解到,我国农田灌溉年节水能力已达到480亿立方米。在当前技术水平下,全国潜在节水量约为350亿立方米。若其他因素不变,将350亿立方米水量用于合理扩大灌溉面积,全国粮食产能增加潜力约6800万吨。

“既要用足水,又要节水,关键就是灌区用水效率的提升。”中国工程院院士、中国农业大学中国农业水问题研究中心主任康绍忠说。通过测算,他认为,灌溉水利用系数0.625较为合适,即灌入田间的有效水量应占由源头引进水量的62.5%(目前,全国农田灌溉水有效利用系数为0.572)。

“田里散乱的毛渠被整理后,畅通、规整的水渠供水更高效;另一方面,水渠衬砌后向土壤中的渗水量大大减少。”周有文介绍,灌区通过渠系改造、升级,有效地提高了灌溉用水效率。据了解,目前河套灌区亩均毛灌溉用水量为462立方米,与1999年的592.7立方米相比下降十分明显。“但灌区灌溉水有效利用系数为0.447,仍有一定的节水空间。”周有文说。

节水既必须也必要,但是各个灌区自然禀赋差异大、渠系设置有别,节水效果会有差异。“近年来,各个灌区节水措施不断升级,节水效果一路向好。但是各个灌区的节水条件各不相同,不能在全国范围内盲目制定统一的节水标准。”中国灌排中心总工姚彬说。他建议:农业灌溉节水指标和标准的设定要因地制宜,不能脱离实际定任务、压指标。

四川省眉山市东坡区太和镇永丰村“渠成网、路相通、沟相连“的高标准农田。

微观上,日益完善的渠系将水精准地输送到作物根系;宏观上,灌区的“数字孪生”系统则完成了水资源的时空均衡配置,将水用到该用的地方,有效地缓解了水资源短缺对粮食安全和农业可持续发展的刚性约束。

记者在河套灌区水量信息化监测中心看到,50米长的数字墙上,一红一蓝两条标志河流的粗线,线上清晰呈现出每座闸口的水位、瞬时流量等数据。这便是河套灌区的“数字孪生”模型。

所谓“数字孪生”灌区,简而言之,就是在数字平台上“孪生”出一个和真实灌区一模一样的数字模型,不仅对灌区的每个细节都进行映射,还可以与真实灌区同步仿真运行,实现对灌区的实时监控和优化调度。

“过去我们测水位,不是用皮尺,就是拿着放有浮子和标记刻度的浮筒测量,现在我们用雷达水位计测水位,可以精确到毫米。”河套灌区水量信息化监测中心信息化处信息化科科长姜杰向记者介绍,“红色是灌溉渠道,蓝色是排水沟道,旁边的数字标明了实时运行水位、流量等数据。这些数据通过现场自动采集、自动汇总、远程传输,每间隔5分钟便向中心自动更新一次。”调度屏上红色与蓝色直线互相交织,构成一张详细的灌排运行实时状况图。

“通过收集上来的数据,进行模型测算是我们正在推进的方向。”姜杰介绍,目前数字灌区已经可以对灌溉需水、黄河来水进行预测,通过预测则可以优化水量调度。据了解,信息中心下一步将构建河套灌区“智慧灌区”综合应用平台,扩大物联感知覆盖范围,整合各类资源,搭建灌区水利大数据分析库,实现预报、预警、预演、预案功能于一体。

03

有沃土方能多产粮

“从没想过,我家的地也能跑拖拉机!”望着家里连成一片的30亩玉米地,侯金娥欣喜地告诉记者。

在继光村,当地建设的高标准农田示范区呈网格状布局,主干道两侧分布着集中连片的耕地,灌渠、排水沟、防护林配套齐全。继光村党支部书记高永峰说:“我们利用秋收后、春播前的空闲时间,抓紧开展高标准农田建设,将分散的碎片化耕地改造成为‘田成方、树成林、渠相通、路相连’的高标准农田,亩均增产粮食10%以上。”

“2013年,村里借推进高标准农田建设的机会,已将零散的土地整合过一次,但是由于田里渠系没有配套整治,毛渠仍然比较散乱,很多地块都没能连起来,村里边边角角的一些土地也没利用上。”高永峰介绍,这回农田改造项目与农渠水利改造相结合,农田改造得更彻底,村里多出来200多亩耕地。

规整的沟渠让田块连成片,使机械作业成为可能。灌排系统对耕地等级提升的贡献又有多少?

根据马友华教授的研究数据,灌溉能力提升可使耕地质量综合等级提升0.25,排水能力提升可使耕地质量综合等级提升0.31。换言之,灌排系统的建设和完善,可以将耕地等级提升0.5左右。

对于耕地质量的提升,侯金娥有直观的感受。她告诉记者,过去大水漫灌,水去盐留,土地变得白花花,盐碱化严重。“要想种地,春天漫灌黄河水后还得在地里上几次羊粪肥才行。”侯金娥说,“现在地肥了,肥用得少了,产量却上来了,原来1亩地产值1200元,现在亩均产值达到2000元以上。”

周有文对耕地地力提升的感知更全面也更量化。“经过测算,现在每年灌区进水的盐分量为230多万吨,排入黄河的盐分有160多万吨,抑制了河套平原盐碱化的形成。”周有文介绍,如今的河套灌区通过渠首和1条总干渠自西向东引水,同时通过干渠、分干渠和8万多条斗、农、毛渠,将水输送到田间后,再通过近两万余条斗、农、毛沟,支沟、分干沟、干沟,汇入总排干沟和乌梁素海,最后排入黄河,形成一套完整的灌排体系。“灌区里渠灌水、沟排水的灌排体系让‘水去盐留’成为过去,土壤盐碱化得到有效遏制。”周有文说。

据统计,河套灌区高标准农田建设项目区实现耕种面积增加2%左右,亩均增产50多公斤,耕地质量平均提高1个等级,增收10%以上;同时,亩均节水20立方米,化肥和农药用量分别下降20%和10%,节约成本50-80元。

在可以一年种两季作物的都江堰灌区,贯通的渠系提升耕地地力的效果就更明显。

过去,由于灌排设施老旧,灌区的灌溉面积达不到设计标准,浇不透水的土地地力正面临逐渐衰退的问题,近7成农业用水都靠都江堰灌区的石狮村也不例外。石狮村所在的四川省中江县永太镇位于都江堰灌区尾段,水从上游下来时本就不够用,再加上过去村里田间渠系还不够完善,不少耕地种粮产量又不高,逐渐成为撂荒地。“以往,有的地水太多、有的地没浇透,能再种一季水稻的水田都很金贵。”石狮村党支部副书记谢小勇说。

四川省中江县永太镇多宝村的高标准农田。

2020年,村里开始进行高标准农田改造。通过沟渠塘堰整治、田间道路硬化等措施,以往耕地等级不高、只能种一季冬小麦的旱地变成了水田。“现在好了,村里2200亩地有1700多亩的水田,种田的收入能翻个番。”谢小勇说。据了解,中江县地力差的撂荒地中,近六成已通过土地平整、修建机耕道和配套灌渠后得到“重生”。

谢小勇还告诉记者,现在每一处集中连片的农田旁都挖了一口山坪塘。“它不仅能够保证粮食作物的日常灌溉,面对极端天气的影响,还能够解决粮食作物的用水问题。旱能灌涝能排的渠系,可有力保障粮食生产高产增效。”谢小勇说。

耕地指标等级的提升与耕地产量的提升,在我国有很好的对应性。据统计数据,2014年到2019年,我国耕地地力提升了0.35个等级,而这一期间,全国每亩耕地平均增产粮食36公斤。由此可见,通过高标准农田建设、水资源高效利用等提升耕地指标等级,对促进粮食产能提升、保障国家粮食安全可起到重要作用。

04

既要建好更得管护好

灌区建成完工投入使用只是开始,沟渠如果管理不当,会导致农田基本设施前建后坏、边建边坏等问题。如何加强后期管理维护,确保用得长久?

最近,中江县农业农村局农田建设管理股股长林英很忙,她拿着“项目移交表格”,逐项核对高标准农田建设完成后的各项设施信息。

“在中江,高标准农田建设完成并通过验收之后都会交给镇村管理,管理范围既包括土地,也包括水渠、田间道路等基础设施。”林英介绍。据了解,高标准农田建成后移交村镇管理,在全国是较为普遍的做法。“无论是村民、种田大户还是合作社,都很爱护自己的土地,但田间的其他基础设施尤其是水渠的管理总是不到位。”林英坦言,田间的农、斗、毛沟渠虽与农业种植直接相关,但是由于缺乏有效的管护措施、管护制度、管护主体、管护经费等,管好这些水利设施并不容易。

林英所说的不容易有两方面:一方面是基层缺乏管理水渠的经验和技术;另一方面基层缺乏管理人员和资金。

“中江现在在每个村都安排了‘管理员’。”林英说,要将水渠管好,首先就要定下责任人。

石狮村54岁的李福泽就是“管理员”中的一员。作为“管理员”,李福泽身兼多职,负责300多亩田地的管护。“既负责路面保洁,又负责水面打捞、泵站维护报修等。”李福泽说。

李福泽每天都要在自己负责的田里走一走。“我每天都要巡护农田,检查灌溉泵站,还要检查田里哪块地水多水少,及时跟村民们沟通是否要放水、排水。”巡检时,李福泽发现农渠上有几处被农机撞坏了,他记下了损坏农渠的位置和长度后,便拿起电话向村里报修。“过去,对农渠管护不太仔细,破了就用泥巴糊一糊,等不能用了再大修。现在管护得勤,有问题及时修。”李福泽告诉记者。

“灌区管理实行单位管理与受益农村集体经济组织、农民用水合作组织、农民等管理相结合是一个普遍做法。”姚彬解释,大中型灌区渠系多、覆盖面积广,分工管理更高效。但是他也提出,针对“群管”渠系缺乏经验和技术的问题,水利部门可以提供管理标准和细则,使“群管”的管理内容和管理质量有章可循、有法可依。同时,也可以定期对基层管理人员进行培训,提高管理末端渠系的技术和水平。

标准能定、技术易学,资金的问题可不好解决。从渠道垃圾清运到渠道损坏修复,再到村里管理人员的工资……尽管近年来各项补贴逐年增加,但“钱从哪里来”,仍是农村搞建设亘古不变的主题。

可喜的是,在“谁来出钱”这个问题上,各地也有了不少尝试。

永丰村就采取专款专用的“申报”方式,当“放水员”发现渠系出现问题时,就会报给村里,由会计核算修复费用,再由村里从“乡村振兴资金”中支付;由都江堰灌区外江管理处供水的崇州市,则探索“水渠与农田打捆流转”模式,由承包农户自行管理再由政府给予补贴;河套灌区则成立农民用水户协会261个,成为基层农田水利建设和管水用水的主导力量;江苏省淮安市洪泽区整合农村小型水利工程管护、农村环卫保洁等管护事项,统筹资金安排、人员管理等,压缩管护人员、节省管护经费……

“管理人员和管护费用的支出必须要稳定和持久,否则很难持续运营好水利设施。”姚彬提出,多种形式的管理费用来源值得探索,但是还应该健全管理机制、完善补贴政策,并建立有效的费用监管制度,保证水利设施能建好、管好、用好。

作者:农民日报·中国农网记者何定明 李锐 唐旭

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