节水灌溉对引黄灌溉水平衡的影响机制

摘 要：宁夏引黄灌区是我国重要的粮食生产基地。近年来，节水灌溉技术的应用有效改善了该区域水平衡状态。探究节水灌溉对黄河流域宁夏引黄灌溉水平衡的影响机制，对优化水资源管理具有重要价值与意义。汉延渠灌区作为宁夏引黄灌区的骨干渠道之一，具有典型性和代表性。因此，以汉延渠灌区为研究对象，重点分析了黄河流域宁夏引黄灌区的供水现状，探究了节水灌溉对黄河流域宁夏引黄灌溉水平衡的影响机制，并总结了当地节水灌溉技术应用情况，旨在提高水资源综合利用效率，为区域社会经济发展提供支撑。

关键词：节水灌溉；黄河流域；宁夏引黄灌溉；水平衡；影响机制

中图分类号：S274     文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2024）23-155-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.23.033

0 引言

近年来，宁夏回族自治区（以下简称宁夏）按照“四水四定”原则［1］，加快推动黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设，全面落实水资源刚性约束制度，推行农业水价综合改革和用水权改革；坚持“总量控制、定额管理”原则，加强取水监管，坚决遏制不合理用水需求，加大水资源超载治理力度，全面推动农业种植的节水型、集约化发展。汉延渠灌区通过改造末级渠系、推广水稻控灌技术、调整种植结构等方式提高水资源利用效率，深入贯彻落实节水相关政策。

1 宁夏引黄灌区及汉延渠现状

目前，宁夏引黄灌区供水良好。相关数据显示，2022年该区域经济作物占全部作物比例已经达到了38.6%。在现代化配套设施建设、精细化管理的支持下，近年来灌溉用水量已经呈现减少趋势。2020年灌区取水量为3.498 1亿m3，2021年取水量为3.357 5亿m3，2022年取水量为3.067 6亿m3。通过分析宁夏引黄灌区2021—2022年取水量，发现年均节水量为4.3%。该区域2020年的灌溉水利用系数为0.496，2022年的灌溉水利用系数则为0.540，整体节水效益明显。

汉延渠是宁夏引黄灌区古老干渠之一，全长共88.06 km。该渠最大引水流量约70 m3/s，设置节制闸9座，退水闸6座，渡槽7座，涵洞2座，直开口246座。2019—2024年，年均引水量为3.1亿m3，年均水费约916万元。汉延渠属于基础保障性工程，主要负责铜峡市、永宁县、兴庆区、贺兰县等4个市县（包括13个乡镇、74个行政村）近2.75万hm2农田的灌溉及生态补水任务，直接关系到灌区农业生产及生态的健康发展。

2 节水灌溉对引黄灌溉水平衡的影响机制

2.1 引黄灌溉水平衡的影响机制方程

宁夏引黄灌区水资源的主要输入方式为降水和引黄河水。综合蒸发等自然因素，结合宁夏引黄灌区主要输出的变化特征，则可以构建黄河流域宁夏引黄灌溉水平衡模型，进而了解其产生的影响及变化。研究通过分析宁夏汉延渠实际状况，探究节水灌溉对引黄灌溉水平衡的影响机制。这主要涉及输入量和输出量两个重要指标。宁夏引黄灌区属于天然水循环系统，整个区域降水量相对较少，将黄河水作为重要水源。宁夏引黄灌区自然-人工二元水平衡方程见式（1）。

[P+D+M=E+F+ΔR] （1）

式（1）中：P表示降水量，D表示饮水量，M表示山前侧渗透补给量的具体参数，E表示蒸发量的数据参数，F表示排水量的参数信息，[Δ]R表示蓄变量［2］。

2.2 引黄灌溉水平衡的影响机制

宁夏引黄灌区平均年降水量为289 mm，水面蒸发量1 250 mm，年际间波动相对较大。因此，需要基于实际状况来分析节水灌溉对黄河流域宁夏引黄灌溉水平衡的影响机制。

2.2.1 减少引水量及农业用水量

汉延渠灌区通过采取一系列节水灌溉措施，有效减少了对黄河的引水量。2006年的引水量为5.6亿m3，2023年的引水量则为2.88亿m3，直接减少了2.72亿m3，引水量下降了48%。近年来，汉延渠通过改造末级渠系、推广水稻控灌技术、调整种植结构等方式，有效提高了汉延渠灌区农业用水的综合效率，也在一定程度上减少了农业用水量。通过采用多种节水灌溉措施，汉延灌区有效提高了水资源的合理配置能力，实现了水资源的高效利用。汉延渠灌区通过优化种植结构、推广高效节水灌溉技术、引进配套数字化管控设备、应用现代化信息技术手段等多种方式，实现了节水、增产双赢。此外，当地通过农业用水计量及水价优化等方式，进一步提升了水资源配置及综合利用效能。

2.2.2 改善水文平衡

汉延渠灌区通过控制蒸发量、有效减少地表径流等多种技术手段，优化了区域水文平衡。节水灌溉技术可以有效减少地表水对地下水的补给，进而在一定程度上降低地下水位。这不仅能有效控制土壤盐渍化现象，而且在一定程度上增加了土壤中有机质的含量，优化了土壤结构［3-4］。此外，大型灌区续建配套与节水改造工程等项目的实施，显著优化了基本农田基础设施，完善了节水灌溉体系，增强了渠道输水能力，并提升了灌区水量调配与综合处理能力‌。

结合实际制订完善的抗旱应急水量调度机制，可以有效保障汉延渠灌区供水安全，并有助于调节灌区水平衡。汉延渠灌区在实施节水灌溉的同时，制订完善的抗旱调度应急预案，实行分级管理，并根据实际情况进行综合调度。灌溉管理应坚持“丰增枯减，同比例分配”的原则，实施节能动态调控，以满足实际需求［5-6］。

近年来，随着节水灌溉基础设施建设日益完善和多种现代技术的应用，汉延渠灌区整体节水效益显著提升。其中，宁夏黄河干流年均引水量约为65.16亿m3，年均耗水量约为34.80亿m3。通过数据对比可以发现，在2021年7月至2022年6月的调度年中，可耗水指标为41.5亿m3，引水量为68.437亿m3，其中可耗水指标相比2021年增加了1.5亿m3，引水指标与2021年基本持平。通过分析2022年的汉延渠灌区调度数据，发现调取总水量为75.690亿m3，主要包括了黄河干流地表水总量66.604亿m3，当地支流地表水量1.629亿m3，地下水量6.378亿m3，以及非常规水1.079亿m3。根据宁夏回族自治区“四水四定”管控方案要求，分配汉延渠全年控制取水量为3.789亿m3，其中直开口取水量为3.33亿m3。

此外，2005年宁夏引黄灌区的渠系水利用系数为0.46，而到了2023年，该系数已逐步提升至0.579。其中，汉延渠灌区的渠系水利用系数也从2015年的0.438，逐步提高到了2023年的0.541。‌从这些数据可以发现，宁夏引黄灌区的整体节水效益显著提升。

2.2.3 生态效益与经济效益

节水灌溉技术可以提高农业用水的综合效益，具有一定生态价值。采用节水灌溉技术，在控制地下水位下降的同时，在一定程度上增强了湖泊及地下水之间的相互作用。汉延渠灌区通过运用多种节水技术，提高了水土保持能力，减少了水体污染问题，有利于满足生态用水需求。因此，节水灌溉技术对保护黄河流域生态系统及推动农业可持续发展具有重要的价值与意义［7］。

如表1所示，汉延渠灌区通过优化产业结构等方式，在实现节水的同时，也提高了整体的经济效益。目前，在灌区范围内，高耗水量的农作物种植面积逐渐减少，发展了大棚蔬菜等特色产业。这些举措不仅提高了农民的生产效益，还满足了节水需求，提高了水资源的利用效率，为区域乡村全面振兴提供了有力支撑。

《宁夏回族自治区国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》显示，宁夏区域节水灌溉面积已达到26.67万hm2，其中汉延渠发展高效节水灌溉面积约1万hm2，占灌区耕地总面积的37%左右，有效提高了农田灌溉水利用系数（系数高达0.541）。

3 汉延渠节水灌溉技术的应用

节水灌溉技术主要包括微灌、喷灌、沟灌及小畦灌等技术［8］。在汉延渠灌区，田间节水灌溉以喷灌为主，其面积约1万hm2。

3.1 汉延渠灌区主要节水灌溉技术

在汉延渠灌区，主要通过以下技术手段和措施实现节水。一是推进高标准农田建设；二是完善农田基础设施；三是大力推广应用渠道防渗技术；四是应用水稻综合控制灌溉技术；五是重视末级渠道的节水改造；六是全面推广井渠结合灌溉技术、激光平地技术、垄作沟灌技术、喷灌等技术。同时，还结合开采可利用地下水和建设小型引蓄水工程，以实现高效节水补灌。此外，当地还通过滴灌技术、喷灌技术及小管出流等现代化技术手段，实现了对农业用水的综合控制［9］。这一系列措施不仅满足了节水需求，更有利于生态环境持续改善。

根据调查，渠道衬砌防渗技术在汉延渠灌区得到了应用广泛，并产生了显著经济效益和社会效益。U形断面渠道衬砌技术日益成熟，在汉延渠灌区基本实现了全覆盖。汉延渠田间灌溉渠道衬砌工程现状见表2。

3.2 汉延渠自动化、现代化设备改造情况

汉延渠现有水闸、渡槽、涵洞等共计27座，其中8座节制闸和7座退水闸已实现自动化远程控制，2座节制闸实现自动化现地控制，设备自动化率达83.3%。汉延渠共有干渠直开口246座。在2014—2023年，灌区管理部门先后改造干渠直开口测控一体化闸门共计179座，改造占比达72.76%。同时，建设了视频监测点136个，实现了基层所段和水闸视频监测全覆盖。截至2024年，汉延渠的全渠道控制率达到80%。此外，汉延渠设有干渠遥测点24个，支渠遥测点36个，并建设测流系统5个，包括ADCP测流设备2套、V-DCP测流设备2套、阵列式雷达流量计3套，实现了干渠大断面半自动或自动测流。汉延渠还安装视频监控设备214套，实现了管理处、管理所、管理段全方位无死角的安全监控，并实现了重点建筑物上下游水位及工况等数据实时在线监管和监控。汉延渠还建设了包括安全管理系统、调度管理系统、测流计量系统、水闸远控系统、直开口测控系统、信息管理系统、巡渠通APP业务系统、视频安防系统在内的8大综合业务应用平台。这为加速推进传统水利管理向现代水利管理的转型奠定了坚实的软硬件基础［10］。

4 结束语

汉延渠灌区应用的节水灌溉技术主要包括喷灌、滴灌、沟灌、小畦灌等技术。合理应用多种现代化技术手段，能有效减少用水中产生的损失，切实提高水资源综合利用效率。未来，在节水灌溉对区域水资源平衡的影响、生态环境效应、农业节水技术、生态-农业耦合系统等研究中，应重视构建长期的动态监测及评估管理系统，以达到充分了解长期影响因素的目的。例如，基于“水—土—气—生”多元化数据库，利用多种统计学方法进行综合分析；利用人工智能、大数据等技术整合数据，并进行动态监测，以实现科学评估。

参考文献：

［1］李同斌.江西长石灌区灌溉水平衡分析［J］.陕西水利，2024（6）：72-74.

［2］周江宜.黄麓站灌区农田灌溉水量平衡与节水改造效益分析［J］.数字农业与智能农机，2024（4）：51-53.

［3］王军涛，李根东，宋常吉，等.黄河灌区高效节水灌溉发展对策与建议［J］.灌溉排水学报，2021，40（S2）：111-114.

［4］赵英，王海霞，王毅，等.黄河流域农业水资源高效利用与优化配置研究［J］.中国工程科学，2023，25（4）：158-168.

［5］程良，张红玲，张娜，等.宁夏引黄灌区水资源开发利用存在的问题及对策［J］.农业科技与信息，2023（12）：122-126.

［6］邓建伟.甘肃省高效节水灌溉分区发展对策［J］.水利规划与设计，2023（7）：1-4.

［7］李星瑜，陈欣欣.渠井结合灌区多尺度灌溉水利用效率评价［J］.河南水利与南水北调，2022，51（10）：21-23.

［8］潘冬梅.英德市新建陂引水灌区供需水平衡分析［J］.陕西水利，2022（7）：89-91.

［9］赵敏敏，王思源，韩双宝，等.节水灌溉对黄河流域宁夏引黄灌区水平衡的影响机制及其生态效应［J］.中国地质，2023，50（1）：26-35.

［10］王彪，田艳菊.府谷县2018年农田节水灌溉工程供需水平衡分析［J］.陕西水利，2021（4）：83-85.

（栏目编辑：刘 敏）