黄河流域生态保护视角下甘肃省农村灌区节水改造与可持续发展路径

在我国积极推进生态文明建设这一大背景之下，黄河流域的生态保护工作也得到扎实的开展。甘肃黄河流域的年平均降水量只有全国平均水平的 72% ，尽管其自产水资源相对有限，但它仍然支撑着该省庞大的人口和经济规模，导致水资源的供需存在明显的不平衡。在最近的几年中，《甘肃省黄河流域水资源节约集约利用实施方案》以及其他相关政策已经开始实施，其主要目标是全方位地推动深度节水和控水的行动。农村灌区是农业生产的基地，传统灌溉方式存在耗水量高，效率低下等问题，这不仅加剧水资源紧张的问题，也影响农业的可持续发展。在这种情况下，为适应黄河流域生态保护的需要，甘肃省农村灌区迫切需要通过节水改造来达到水资源的合理利用和自身的可持续发展。

一、甘肃省农村灌区水资源现状

甘肃省位于黄河流域中上游，农村灌区的水资源总量是有限的，时空分布也不均匀。由于地形、地貌和气候条件的影响，全省的多年平均降水量只有 302 毫米，而蒸发量却高达 1000-3000 毫米。大部分的降水发生在6-9 月之间，而在冬春两季，干旱和降水稀少，有些地方的年降水量甚至不到 200 毫米，但蒸发量却超过 2000毫米[1]。在地理分布上，东南地区的水资源较为丰富，而西北地区则相对较少。河西走廊以及其他内陆河流的水资源非常稀缺，人均水资源仅为 500 立方米，这只是全国平均水平的四分之一，这严重限制农村灌溉区的进一步发展。

在水资源利用方面，农业用水占有极高的比重。根据数据显示，全省的农业用水在全年的总用水量中占据超过 80%的比例。传统的灌溉模式存在水资源浪费严重、灌溉水有效利用系数低等问题。有些灌区的渠道系统的水利用系数仅在0.4-0.5 之间，这导致大量的水资源在输送、分配和田间灌溉过程中遭受损失。例如，在土渠输水的过程中，水的渗漏损失可以达到输送水量的 30%-40% ，这导致水资源的供需矛盾变得越来越明显，不仅影响灌区的农业生产，还导致地下水位的下降、土壤的盐碱化等生态问题[2]。

二、甘肃省农村灌区节水改造的必要性

（一）水资源短缺现状

甘肃省位于我国的西北内陆地区，是一个典型的干旱和半干旱地带。这里的年平均降水量大约只有 277 毫米，但蒸发量却高达1250 毫米，这导致水资源的供需关系非常紧张。黄河流域甘肃段虽然该区为黄河的重要水源涵养区与补给区，但是人均水资源占有量仅为全国平均水平的1/2，耕地每亩水资源量更只有全国平均水平的1/4。伴随着经济社会快速发展与人口持续增加，水资源短缺日趋严重，已经成为甘肃省农村灌区可持续发展面临的一大瓶颈。

（二）农业用水占比高

农业作为甘肃省用水大户，其用水量在整个用水量中占有很大比例。但是传统的农业灌溉方式存在着水资源浪费大，灌溉效率低的通病。据统计，甘肃省一些农村灌区灌溉水利用系数仅为0.5,远远低于发达国家0.7\~0.8。这样不仅会加重水资源短缺问题，而且会给生态环境带来不利影响。所以，促进农村灌区节水改造和农业用水效率的提高，对缓解水资源供需矛盾和保护黄河流域生态环境有着十分重要的意义。

（三）生态保护需求

黄河流域生态保护是我国的一项重大战略，甘肃省是黄河流域的重要水源涵养区与补给区，肩负着保障黄河生态安全的重要职责。农村灌区节水改造对黄河流域生态保护具有重要意义，减少农业用水浪费和提高水资源利用效率能增加河道生态水量，改善河流的生态环境，对黄河流域的生态保护起到强有力的支撑。

三、甘肃省农村灌区节水改造技术措施

（一）渠道防渗技术

渠道防渗技术作为促进水资源输送效率提高的关键途径，对甘肃省农村灌区改造起着举足轻重的作用。以混凝土衬砌为主的防渗方式是在渠道内壁铺预制混凝土板或者就地浇注混凝土形成高强度防渗层。原理为利用混凝土致密结构阻挡水分渗透减少渠道输水时渗漏损耗。在河西走廊的大规模灌溉区域中，使用 C20 混凝土作为衬砌材料后，渠道的渗漏量减少超过 85% ，同时渠道的水利用系数也从改造前的0.45 增加到 0.78 对于小型支渠和斗渠，塑料薄膜防渗技术是非常适用的。这种技术使用0.2-0.3 毫米厚的聚乙烯或聚氯乙烯薄膜铺设在渠道底部和斜坡上，确保薄膜与土壤紧密接触，从而有效地阻止水分的渗透。在陇东地域的丘陵灌溉区域，采用塑料薄膜的防渗技术成功地将渠道的渗漏量减少 65% ，同时与混凝土衬砌相比，施工成本也降低大约40%[3]。

除以上 2 项技术之外，复合土工膜防渗技术已逐步推广。该项技术将土工织物与防渗膜性能相结合，上一层土工织物使防渗膜不受尖锐物的损害，下一层防渗膜起到隔水效果，具有防渗和防护双重功能，应用于地质条件复杂灌区取得显着效果。同时在进行渠道防渗改造时，将伸缩缝止水设施配套施工，避免混凝土由于温度的变化而出现裂缝的情况，进一步确保防渗效果。

田间节水灌溉技术

1.滴灌技术

滴灌技术是利用毛管与滴头的配合，将水以水滴的方式缓慢而准确的传输至作物根系周围的土壤中。首部枢纽内的过滤器可以有效地截留水中泥沙和杂质，避免滴头阻塞；该施肥罐能够实现水肥一体化的目的，使可溶性肥料能够随着灌溉水匀速的输送至作物根部，增加肥料的利用率。以敦煌葡萄种植基地为研究对象，采用滴灌系统和物联网技术相结合的方式，利用土壤湿度传感器对土壤含水量进行实时监测，并在土壤湿度小于设定阈值情况下进行检测，该系统能够自动启动滴灌系统，达到精确灌溉的效果，节水效果高达 45% ，葡萄的甜度增加2-3 度，每亩土地的收益大约增加2000 元。另外滴灌技术可以减少土壤水分的蒸发及深层渗漏的发生，降低土壤盐碱化的风险[4]。

2.喷灌技术

固定式喷灌系统是针对经济条件相对较好且地势平坦灌区而设计的喷灌系统，该系统管道系统固定不动，喷头按照一定的间距设置，灌溉均匀度和自动化程度都比较高。该半固定式喷灌区干管固定不动，支管与喷头活动连接，减少设备投入费用，适用于中等规模灌区。移动式喷灌系统最具有灵活性，它包括小型喷灌机组与可移动管道两部分，适合地块零散，种植结构复杂地区使用。在张掖的小麦种植区，使用圆形喷灌机进行移动式喷灌，灌溉效率比传统的地面灌溉提高 5 倍以上，节水 30% ，而且灌溉过程不受地形坡度的限制。同时喷灌技术也可以通过喷头雾化程度的调整和田间小气候的改善来达到干旱高温季节降温增湿的效果，有利于农作物的生长。

（三）灌溉管理技术

现代灌溉管理技术在大数据和云计算信息技术的推动下，打造智慧灌溉管理平台。平台集成气象数据，土壤墒情和作物生长阶段，利用作物需水模型推算准确的灌溉量。以定西马铃薯种植区为例，通过智慧灌溉管理平台与周围气象站降水，风速和温度资料连接，并结合马铃薯各生育期需水规律进行分析，灌溉方案的自动生成实现按需供水并将灌溉水的使用效率提高到 $0 . 8 5 \textmd { _ { } }$ 同时该平台也能实时监测灌区的用水状况，当检测到管道内的压力异常和设备故障时，即时发出报警信息，方便管理人员及时应对。

用水计量设施的普及，除常规水表计量之外，超声波流量计和电磁流量计等新型计量设备也逐渐在灌区得到应用。这些装置的精度较高，安装方便，数据传输实时，能够精确地记录农民用水量。在推行计量收费的同时，配合阶梯水价政策督促农民积极采取节水措施。在酒泉的某个灌区实施计量收费试点之后，农户的平均灌溉用水量减少 22% ，从而显著提高他们的节水意识。另外灌区成立用水协会以农户自主管理的方式统筹灌溉用水的配置以提高水资源管理的效率。

四、甘肃省农村灌区可持续发展路径

(-) 加强政策支持与引导

甘肃省在制定政策时，对《甘肃省农村灌区节水改造实施方案》进行详细的划分，并明确每年的改造目标和责任主体。对于使用节水灌溉技术的农户，除提供设备补贴外，还会给予灌溉水费的优惠，例如对滴灌、喷灌的用户实施水费单价下浮20%的政策。为规范社会资本在灌区改造中的参与，制定《农村灌区 PPP 项目操作指南》，以明确项目的操作流程和政府与企业之间的权利与义务。在进行水价改革的过程中，遵循“补偿成本、合理回报、优质优价、公平承担”的原则，逐渐提升农业用水的价格，特别是在河西走廊水资源严重不足的地区，可以进行价格调整，并严格遵循超出定额的累进加价策略，强化节水意识引导[5]。

同时建立节水改造考核制度，把灌区节水改造完成率纳入地方政府绩效考核体系中，对于完成率高、效果明显的区域予以奖励，不达标区域予以问责。在政策宣传上，利用电视、广播和新媒体对节水改造的政策与技术进行广泛传播，并组织乡镇干部及技术人员深入家庭进行解读，以提高农民对政策的知晓与参与程度。

（二）深化生态修复与综合治理

古浪县位于河西走廊的东端，生态环境十分脆弱，风沙袭击频繁，对农村灌区的平稳运行构成了严重威胁。要改善这一现状，必须把灌区生态修复上升到县域国土空间生态恢复规划的核心地位。在灌溉区域的外围，依赖于三北防护林体系的建设项目，选用了梭梭、沙棘、柠条等具有耐旱和抗风沙特性的植物，以构建多层次和宽幅的防风固沙林带。通过采用滴灌、渗灌节水造林技术提高了苗木成活率并形成了天然生态屏障有效地抵抗了风沙对农田及水利设施的冲刷，降低了渠道清淤的频率和维护费用。

为解决灌区水系碎片化和湿地退化的难题，开展了水系连通及生态补水工程。通过疏浚河道，开辟断头河等措施恢复自然水网的连通性，并与祁连山生态补水工程相结合，实现水资源的科学配置，对退化湿地及河道进行生态用水补充。生态护坡技术的引进，采用本土草本植物和生态袋、石笼网相结合的方式，使河岸得到巩固，水土流失得到减轻，水生态系统的自净能力逐渐得到恢复。同时提倡水肥一体化和交替灌溉的生态友好型灌溉方式，构建土壤墒情监测网络并依据作物需水规律进行精准灌溉以避免地下水位升高造成土壤盐渍化。定期对灌区土壤肥力和水质进行监测，并利用大数据分析构建生态预警模型，当发生土壤盐碱化程度增加和水质恶化的危险时，适时启动应急响应机制保障生态保护和农业生产的和谐共进。

（三）强化科技支撑与人才培养

以兰州大学和甘肃农业大学为依托，与中国水利水电科学研究院及其他科研机构共同成立甘肃省节水灌溉技术创新联盟，针对干旱区农作物需水规律，节水灌溉设备的研究与开发等重点问题进行联合攻关。建设节水技术示范基地时，各基地布置不同节水技术的对比实验区，例如滴灌的不同滴头间距实验区和喷灌的不同喷头组合实验区，以直观地显示技术效果。同时，基地配备专业技术人员，定期举办现场观摩会和技术培训，每年吸引周边农户1 万余人次参观学习。

农民技术培训采取“线上线下”结合的模式。线下组织的专家和农技人员深入到乡镇和村庄进行集中培训，并结合田间实际操作来讲解节水技术的关键点；线上以“甘肃农业科技云平台建设”为载体，以节水灌溉技术为主题，进行视频教学和在线答疑。在专业人才培养上，甘肃农业大学设立节水灌溉工程方向，定向培养本科生和研究生100 多人/年；与此同时，实行“灌区技术骨干提升计划等”,每年都会选派200 名基层技术人员前往高等教育机构和科研机构进行进修学习，以提高灌区管理团队的专业能力。

（四）推进农业产业结构调整

甘肃省农业产业结构调整中根据水资源承载力划分不同地区的农业发展功能区。河西走廊绿洲灌区以优质瓜果和蔬菜为主的高效节水农业和万亩级葡萄蜜瓜栽培基地；在陇东黄土高原区，推广全膜双垄沟播玉米、旱作马铃薯等耐旱作物。同时，鼓励发展设施农业，在兰州周边建设智能温室大棚，采用无土栽培、水肥一体化等技术，实现水资源高效利用。

在农产品加工产业开发方面，以特色农产品资源为基础，形成以定西马铃薯淀粉加工，天水花牛苹果深加工和张掖玉米种子加工等为代表的产业集群，计划建立25 个农产品加工园区，并引入国内领先的加工生产线，以增加农产品的附加价值。在乡村旅游与农业的结合上，推出如“灌区田园游等”和“农耕体验游等”这样的独特旅游项目，并在敦煌阳关灌区、张掖民乐灌区等地建立乡村旅游示范村，通过配套建设如民宿和农家乐这样的设施，从而实现农业和旅游产业的协同发展，进一步推动农村经济的可持续增长。

五、结语

黄河流域生态保护战略下甘肃省农村灌区的节水改造事关地区水资源安全和生态平衡。通过技术革新，政策引导，资金投入，科技支撑和产业结构优化多维度的协同作用，既实现了水资源的有效开发利用，又促进了生态环境的改善和农村经济的可持续发展。这一做法为我国干旱半干旱区灌区转型树立了典范，显示出生态保护和经济发展协同共进。

参考文献

[1]姜长云,盛朝迅,张义博.黄河流域产业转型升级与绿色发展研究[J].学术界,2019,(11):68-8

[2]徐世龙.黄河流域生态保护和高质量发展中的金融担当[J].甘肃金融,2019,(10):1.

[3] 宋玲玲, 田青, 李宗杰, 等. 基于 PSR 模型的甘肃黄河流域生态安全研究[J]. 西部林业科学,2015,44(02):126-130+140.

[4]王宁涛.“甘肃省内陆河流域长江黄河流域生态补偿机制与财政政策研究”课题评审会在兰州召开[J].财会研究,2011,(01):81.

[5]张海强,何秀红,常丹东,等.甘肃省黄河流域水土保持用水研究[J].现代农业科学,2009,16(02):65-66+71.