农田水利

为农业生产服务的灌溉、排水工程设施和技术措施。工程设施包括蓄水、引水和提水等灌溉水源工程、农田灌溉工程和为消除洪涝灾害而修建的排水工程;技术措施包括管水、用水、保护水资源、防治水旱自然灾害和人为水害的各种灌排技术和管理措施。农田水利的作用是合理开发地表水和地下水,调整区域水情,改善田间水分状况,以提高土壤肥力,保证农业稳产高产。农田水利学是研究农田水分状况和地区水情变化规律及其调节措施的一门学科,广泛地涉及地质学、水文学、工程学、农学、管理学、水利经济学等知识领域。

简史

“水利”一词始见于《史记·河渠书》:“用事者争言水利”。“农田水利”一词始见于北宋王安石实施的《农田水利法》。明代徐光启著《农政全书》中有“农田水利”的篇章。自此“农田水利”成为中国始创的专用术语。而世界上许多国家则多称之为“灌溉和排水”,苏联称之为“水利土壤改良”。

在农业生产中,当降水与作物生长的需要不适应时产生灌溉排水问题。6000多年前,古埃及人用尼罗河洪水放淤灌溉,创造了古埃及文化;公元前2000年左右,幼发拉底和底格里斯两河流域引洪灌溉,孕育了古巴比伦文化成为世界文化发祥地之一。近代农田水利建设始于19世纪初,印度在印度河流域修建了一批大型渠灌工程。20世纪初,一些欧美发达国家以及亚非地区一些有条件的国家,相继大兴农田水利。第二次世界大战后,随着水利科学的发展,规划、设计、施工和管理等技术水平的提高,农田水利设施的规模不断扩大。至1984年,全世界的灌溉面积已达33.6216亿亩。

中国古代有大禹治水的传说。商、周时期,有了适应井田制的沟洫工程,起着农田灌、排水的作用。春秋、战国至西汉时期,各地灌溉渠系相继修建,如楚国在今安徽寿县修芍陂,引淠河水灌溉;魏国西门豹在今河北临漳修引漳十二渠;秦国李冰父子在四川修建著名的都江堰(见彩图)等。东汉至南北朝,淮河流域发展了陂塘和陂渠串联工程。唐代已有暗管排水,并制定了全国性的水利管理法规──《水部式》。当时太湖流域已形成浦塘制,纵横交错的河网既能灌溉,又能排水;在江苏、浙江沿海则建起海塘工程,以防海潮入侵。宋代在圩田和放淤方面有发展,著有《河渠志》。元、明时代的《王祯农书》和《农政全书》中也论述了农田水利问题。20世纪30年代,李仪祉在陕西省修建渭惠渠、泾惠渠、洛惠渠等大型灌区,开创了中国近代农田水利事业。中华人民共和国成立以来,对长江、黄河、淮河、海河等河流进行了治理,到1986年止,已建成库容10万立方米以上的水库 8.3万座,总库容达4432余亿立方米,水闸2.5万座,机井236.4万眼,机电排灌动力5978万千瓦,建成30万亩以上的大型灌区204处。全国灌溉面积达7.18亿亩;同时盐碱地、低洼易涝地也得到不同程度的改良。

都江堰

内容

主要包括下列3方面。

调整地区水情

地区水情主要指地区范围内水资源的数量、分布情况及其动态变化规律。它受该地区的自然条件,如气候、河流水分状况、地形及水文地质等条件的影响。不利的地区水情,如在某一时期水量过多,会引起洪涝灾害,水量不足则会导致干旱现象。调节地区水情时,对水资源要有全面规划,以达到水资源供需平衡和相对稳定。其主要措施有:

(1)蓄水保水措施。通过大面积的田间蓄水工程,如塘坝、水库、河网、湖泊、洼淀以至地下水库等,形成水资源流通系统,拦蓄当地的径流和河流来水,改变水量在时间上(季节或年际范围内)和地区上的分布状况,以防止水土流失减少汛期洪水流量,避免暴雨径流向低地汇集,增加枯水期河水流量及干旱年分地区水资源的储备(见蓄水灌溉工程)。

(2)引水调水措施。通过引水渠系,使地区内部和地区之间以至跨流域的水量相互调剂,当某一地区水源缺乏时,可借人工河道从水源充足地区调配水量;如汛期某一地区水量过多时,则通过排水河道将多余的水量调运贮蓄在地区内部的蓄水设施内,或调运到其他地区。丘陵山区可通过穿山水渠、跨沟渡槽或高扬程扬水等措施进行引水。从全国水资源的平衡和供需要求出发,还可更大规模的开展区域性调水工程(见引水灌溉工程)。

调节农田水分

农田水分状况一般指农田的土壤水、地表水和地下水的状况及与其相关的营养、通气和热状况。主要的调节措施有:

(1)灌溉。借助水利工程设施,从河流、水库、井泉等水源取水,根据作物的需水要求适时适量地补充降水的不足。按灌溉技术可分地面灌溉、喷灌、滴灌、地下灌溉等。

(2)排水。借排水系统将农田中多余的水分排出。在土壤盐碱化地区,排水系统同时具有降低地下水位和排除盐分的作用(见盐碱地排水)。根据排水的目的和排水地区的要求不同,可分排涝、防湆、沼泽地排水、圩田排水、海涂排水等。

合理利用水资源

包括作物需水要求、用水技术以及水资源的科学管理等内容。需水要求指作物对灌溉排水的要求。要在土壤、作物、施肥和耕作管理现代化的基础上,根据气象预测预报来制订科学的灌溉排水计划,并通过电子技术进行定量分析,制定出最优方案。用水技术指调节控制水源和田间灌排系统的技术,现已可采用自动化遥控设备,实现灌溉排水自动化。水资源管理指水资源的开发利用、水资源的工程管理、灌区的经营管理和水利环境的监测等。

水利是农业的命脉。现代大农业的发展对水利提出了更高的要求,要在灌溉、排水、防洪、除涝的基础上,调动自然界的大气水、地面水、土壤水、地下水的相互转化,调整农田水利设施范围内的水分循环、水量平衡、水热平衡、水盐平衡,以建立有利于人类长远利益的水利环境和生态环境。为此,须根据不同地区的水文特征、气象条件、水情动态变化规律,采取不同的农田水利措施。一般在湿润、半湿润地区,汛期重防洪、排涝,旱季要补充灌溉;在干旱地区以灌溉为主,根据需要适当排水;半干旱、半湿润地区,由于受季风影响,洪、涝、旱害以不同的组合出现,且常伴有土壤的沼泽化、盐碱化,所以农田水利措施要因地、因时制宜。

教育及科研

世界上许多国家都有从事农田水利的教学、研究的高等院校、科研机构及农田水利学会等学术团体。1951年成立的世界灌溉排水委员会,现有80多个会员国,进行国际性的学术交流。

中国在1915年设立了南京河海工程专科学校,后又在一些大专院校内设立水利系。中华人民共和国成立后,水利部门于50年代中、后期建立了一批水利学院,并设置农田水利系,其中以武汉水利电力学院的农田水利系为重点。一些农学院校内也设立了农田水利系。研究机构有水利部和中国农业科学院共同领导的农田灌溉研究所,水利部北京水利电力科学研究院的水利科学研究所,以及省级水利科学研究机构内设立的农田水利室等。它们共同组成了中国的农田水利教育、科学研究系统。

中国水利工程师学会约成立于1932年。1957年在北京改名为中国水利学会,下设农田水利专业委员会。各省、市也相继成立了水利学会和农田水利专业组,在各级科技协会领导下开展群众性农田水利学术活动。中华人民共和国于1983年成为世界灌溉排水委员会的会员国。

发展趋势

中国农田水利建设在加强经营管理、讲究经济效益的前提下,正循以下方向发展:

(1)继续治理主要江河,开展小流域综合治理,提高其防洪除涝标准和水资源的调控能力;

(2)完善现有农田水利工程设施的配套,开展节水、节能的技术改革,发掘灌排的增产潜力并扩大其经济效益;

(3)有计划地开展灌溉排水基础理论的科学研究,有针对性地开展农田水利设施区域内水文动态、水旱规律、作物灌溉制度、排水规格、渠系内泥沙、防渗新技术装备的研究以及灌区经营管理的研究;

(4)根据水土资源及工程技术条件,有选择地发展新的灌排面积,侧重开发大西北和东北地区较易开发的农牧区水土资源,发展对南方热带农业资源的灌排设施,同时注意改良北方盐碱地和南方下湿田;

(5)综合利用水资源,充分发挥农田水利工程在防洪、灌溉、排水、城市和工业供水、发电、航运、渔业、旅游等方面的综合效益,加强水质临测,防止水质污染,以保护合理的生态环境,逐步控制水土流失,改变农业生产面貌。

参考书目
  1. 武汉水利电力学院:《农田水利学》,水利出版社,北京,1980。

参考文章