南方灌区生态节水工程建设与管理模式

南方灌区生态节水工程建设与管理模式
完成单位：高邮市水务局，河海大学
一、背景与来源
粮食安全是一个关系到国计民生的重要问题，既是一个重要的经济问题，又是一个重要的政治问题。

确保国家粮食安全是保持国民经济平衡较快发展和社会稳定的重要基础。

灌区是国家粮食生产核心区，为配套和改造现有灌区的灌排设施，国家发改委和水利部已计划从“十五”期间开始，分3期用15年左右的时间基本完成全国大型灌区续建配套与节水改造任务。

大型灌区节水改造的首要任务是提高灌溉水利用率与利用效率，节约农业用水。

同时，按照生态文明观、生态与经济协调发展的要求建设生态灌区也是灌区可持续发展的重要保证。

我国的灌区经过不同程度节水改造和续建配套后，基础设施得到了极大的改善，但生态安全方面仍存在隐患。

对此我们需要与时俱进，以符合科学发展观的生态经济学的理论为指导，使灌区的生态与水土资源开发利用、经济的发展走向协调。

因此，现代化生态节水灌区是我国灌区建设与管理的必然发展方向。

虽然南方湿润区降水较多，水资源相对丰富，生态脆弱性也有别于西北干旱区灌区。

但是由于降雨的时空分布不均与较大的年内年际变化，水资源在地区分配极不均匀以及南方地区季节性干旱频繁发生，对农业生产造成了严重影响。

另外，近年来工业及城镇需水量日益增长，农业灌溉用水受到挤压。

为保障水安全和粮食安全，我国的南方灌区也必须实施节水灌溉。

同时，传统灌区不考虑生态的河渠顺直化、河渠河网建设的硬质化等措施导致生物群落结构的简单化，从而使生态系统的复杂性降低，生态系统多样性丧失，并最终导致灌区生态系统的退化。

本项目的目的在于针对南方灌区特点，因地制宜，考虑灌区生态需求，提高管理效率，提出南方灌区生态节水工程建设与管理模式。

自2001年起，项目研究得到了江苏省科技发展计划项目、江苏省水利科技重点项目等5项资助，总经费370.0万元（表1）。

在开展理论研究与技术研发的同时，将成果与国家大型灌区续建配套节水改造项目、小型农田水利设施建设补助项目、水利科技重点项目、江苏省科技发展计划项目等相结合，进行项目成果的示范验证，累计建设资金3.05亿元（表2）。

表1 科技项目来源情况一览表
表2 建设项目来源情况一览表
二、项目关键成果及取得方式
从2001年开始，在科技项目的资助下，项目组开展了理论研究与技术开发，
在研究开发的同时，与国家大型灌区续建配套节水改造项目、小型农田水利设施建设补助项目等相结合，进行成果的示范验证；从2004年开始，逐渐形成灌区生态节水建设与管理的理念，并贯穿于规划、设计、施工与管理等各个环节，在高邮灌区进行推广应用；从2007年开始，在推广应用的基础上，不断根据应用反馈情况，进行改进与创新，形成了较为成熟的灌区生态节水工程建设与管理模式成果，并在高邮灌区、江都沿运灌区等大中型灌区进行大面积推广应用。

取得的关键成果包括以下五个方面。

（1）将灌区节水与生态建设的理念贯穿于整个灌区规划、设计、施工与管理全过程，突破了传统灌区建设模式。

在灌区生态沟渠规划中，通过构建和恢复自然化的河渠空间形态、建设灌区亲水与生命安全防护工程以及河渠水流畅通工程，使整个灌区的河沟渠连接成为一个既有效连接、又能独立运行的系统，促进河道水源流动通活，营造更加适合水生动物、水生植物生长的水流状态与环境，较好地改善河流生境状况，提高水体自净能力。

在生态渠道设计时，从节水与生态学协调的角度出发，考虑各级渠道的设计参数、可能的运行工况、地质与地形特点和河渠的村镇景观需求，设计渠道断面形式，并借助不同的生态衬砌型式与材料、以及不同形式生物通道设计，进行节水生态型渠道设计。

以提高渠道输水能力、输水效率，改善沟渠系统的生态多样性与生态功能，并实现安全性、稳定性、景观性、生态性、自然性和亲水性的完美结合。

在生态衬砌渠道施工中，研发新的施工工艺及其配套设施，采用生态保育型的渠道衬砌施工工艺，提高渠道衬砌施工的施工质量和施工效率，减少施工对生态的破坏、改善周边生态环境。

在田间建筑物的配套中，从标准化、精细化、多样化三个方面提出结构简洁、制作精良、装配简便、材料多样、经久耐用、造价合理、实用美观的系列田间建筑物。

（2）提出南方生态节水型灌区建设应从工程措施、改善水力条件等提高水体自净能力，结合疏浚整治与面源污染防治等建立长效机制，以实现灌区高效用水与水环境整治维护的协调发展。

南方灌区河网密布、灌排水系交叉多，通过“有规划地分段设立补水涵闸”，将整个灌区的河沟渠连接成为一个既有效连接、又能独立运行的系统，在提高灌溉防涝能力的同时，使灌区河渠水源通活水体自净能力提高。

并利用水力学原理进行渠系建筑物的改造，提高渠系垃圾等过流能力，实现尾部的集中打捞处置。

在灌区河渠的清淤疏浚与水环境集中整治时，应建立健全长效保洁机制，恢复河道引排交通功能、增强河道的调蓄能力和水体的畅通性，改善水体质量。

南方灌区应采用高效水肥管理技术，并充分发挥生态排水沟和广布的河塘湿地进行农田面源污染物减排，通从源头实现农业面源污染物的减排。

（3）应用建筑美学理论，注重灌区建筑物的功能、环境、布局与美观相协调，打造生态观光型、建筑艺术型的水利工程与水系，提升了灌区景观，改善人居环境。

以生态节水型灌区建设为目标，坚持用“艺术水利”的理念，科学规划，精心设计，将主要建筑物、骨干灌溉渠倾力打造成生态观光型、建筑艺术型的水工与水系。

注重灌区建筑物的功能、环境、布局与美观相协调，将建筑美学理论应用于灌区景观建设，构建了风景优美、环境宜人的南方水乡新型灌区，塑造了融水乡特色与现代文明气息于一体的水景观。

（4）基于灌区信息化硬件建设和新型决策支持系统的研发，进行灌区灌溉用水与生态用水的优化配置，提高了灌区管理水平与水资源配置的合理性。

针对南方水稻灌区的特点，在分析多年水稻需水规律基础上，从调水、配水、供水、节水等方面形成制度化的灌溉制度，并与灌区信息化管理相结合，提高自流灌溉保证率和农事活动的计划性，降低劳动力投入。

从实时灌溉预报与渠系工作制度优化模型、灌溉用水优化配置模型角度进行决策支持系统研发，并借助灌区信息化管理平台，形成灌溉决策与用水调度管理相结合的灌溉用水管理系统，实现实时预报、优化配置、实时监测、远程调度、动态仿真等功能。

（5）引入市场化和社会化机制，改革灌区工程管理模式和运行机制，提高了灌区的管理水平和管理效率，实现南方灌区健康持续发展。

灌区采用分级管理的工程管理模式，明确了灌区各级工程的管理职责，最大限度地发挥管理和养护人员的主动性，从组织上保证生态环境管理措施的实施。

遵循农业经济学和农业的基本原理，提出适应市场化机制要求的灌区供水收费机制，可大幅度提高供水保证率和水费实收率，符合经济较发达地区灌区农业经济比重较低、工商业经济发达、农民参与灌溉工程建设与管理积极性不高的特点。

引入社会化管理机制，建立灌溉工程的管养模式，调整和规范灌区管理和维修养护的关系，提高灌区的管理现水平和管理效率，确保灌区水利工程发挥应有的效益，实现灌区健康发展。

三、先进性
项目成果的先进性体现在以下方面：
（1）将灌区节水与生态建设的理念贯穿于整个灌区规划、设计、施工与管理全过程，理念先进。

（2）将建筑美学理论应用于灌区景观建设，体现与人文环境相协调，改变了传统灌区的建筑物形象。

（3）开发的新型挤压行走式U形防渗渠道成型设备及施工技术，革新了灌区渠道施工工艺，技术先进。

（4）构建了生态节水灌溉制度、灌溉与生态配水决策等灌区灌溉管理模式，具有鲜明的南方特色，管理水平较先进。

鉴定委员会认为，该成果总体达到国际先进水平。

四、创新点
项目成果的创新点为：
（1）提出的节水型生态灌区工程建设理念，统筹考虑了灌区节水与生态建设，贯穿于整个灌区规划、设计、施工与管理全过程，更加适合于季节性干旱与农田面源污染较严重的南方灌区，突破了传统灌区建设模式。

（2）注重灌区建筑物的功能与美观相协调，将建筑美学理论应用于灌区景观建设，构建造型新颖、线条优美、色彩明快的灌区建筑物，体现与人文环境相协调，改变了传统灌区的建筑物形象。

（3）开发的新型挤压行走式U形防渗渠道成型机施工技术，革新了灌区渠道施工工艺。

施工机械化程度高、效率高，工程质量好、寿命长，更加适合劳动
力短缺、经济较发达的南方灌区。

（4）对灌区多年的作物需水规律进行系列分析与时间上的概化，形成的“集水期灌”制度，不仅提高自流灌溉保证率，降低提水成本，而且实现“农民用水早知道”，提高农民生产的计划性，降低劳动力投入。

（5）提出的灌区供水收费经纪人制度，有利于减少劳动力投入，提高了水费的实收率。

克服了参与式管理水费收缴劳动力投入较大，政府代收水费易被截留等缺陷。

五、成熟程度
研究了新型挤压行走式U形防渗渠道成型机施工技术原理，施工工艺完善，研制出了产品，并在多个灌区进行的应用，技术较为成熟。

提出的灌区节水与生态建设的理念、灌区景观建设以及管理模式在高邮灌区以及沿运灌区的应用中进行了相应的尝试，技术相对成熟，但应用到其它灌区时应根据实际情况进行具体分析
六、应用情况及存在的问题
1、应用情况
2001年开始进行灌区节水改造建设，分别成立了领导小组和技术小组，根据工程建设、成果示范应用中反馈的信息，不断完善建设与研究内容，形成长效的专家反馈机制；2004年成立了示范推广小组，将研究成果由卸甲镇等辐射到灌区其他乡镇；2007～2010年，随着研究的成熟完善，推广应用到整个高邮灌区和江都沿运灌区，其中，高邮灌区和江都沿运灌区耕地面积分别为63.22万亩、30.34万亩。

10年来，累计推广应用面积达301.76万亩。

2、存在的问题
由于高邮灌区节水改造与续建配套工程已经结束，本项成果的进一步推广应用面临资金不足的问题。

另一方面，经过多年的用水管理改革，灌区用水管理效率有了幅度的提高，但由于经济的发展，农业收入在灌区农民家庭总收入的比例越来越低，相应地农民对农业生产和灌溉重视不够，田间的灌溉管理有等创新。

七、效益及发展前景
1、效益
成果于2001-2010在高邮灌区进行示范与应用，于2007年开始在江都沿运灌区进行推广应用，累计应用面积301.8万亩，节水6.05亿方，增产6820万公斤，增收节支总效益1.78亿元，经济效益显著。

经过项目的推广应用，水利的社会地位提高，农村面貌也得到改善，区域经济显著发展，群众生活水平也有明显的提高，参与人员综合素质也得到了不同程度的提升，并且实现了粮食作物高产、节水与生态安全之间的和谐。

具体主要包括：①扩大了自灌范围，提高了水资源利用效率。

通过兴建防渗渠道等生态节水工程，降低了输水糙率和渠道渗漏量，原来需要二次提水的农田大部分能自流灌溉，为灌区的稳产高产提供了支撑条件。

节约的水量支持了其他行业的发展，缓解了工业、农业和城镇居民用水之间的矛盾。

②提升管理水平，实现科学调度。

通过灌区供水收费经纪人制度改革，实现100%水费实收率。

采取“集约调水，生理配水，定时供水，制度节水”的灌溉用水管理，带动农民传统的用水习惯发生改变，用水矛盾纠纷也逐步减少。

通过信息化系统的智能化运作，对水位、闸位进行远程遥控，使得灌区信息化水平显著提高，加速了灌区现代化进程。

生态效益体现主要有：①河渠“近自然”整治，保持了生物多样性。

②排水沟道生态护坡，丰富了水面植物群落。

③生态化设计施工，提高了绿地面积覆盖率。

④建设“生态带网格”，保持了灌区生态平衡。

⑤在渠道上采取一系列安全保障措施，灌区群众的人身安全得到保障。

⑥多种工程、管理措施，改善了灌区水环境。

⑦灌区工程建设与景观建设相结合，提升了灌区景观环境。

总之，项目成果在灌区的推广应用，经济效益、社会效益和生态效益非常显著，取得了很好的节水增产减污效果，为建设经济富裕、资源节约、环境友好的社会主义新农村做出了贡献。

2、前景
灌区节水和生态环境建设是我国灌区发展的必由之路，项目成果强调骨干工程-节水与生态统筹、田间工程-节灌与控排协同、信息工程-人工与智能并举、管理改革-专业化与社会化结合，体现了生态节水技术和灌区现代管理的协调，更加适应南方灌区的需求，在南方灌区有较大推广应用价值。