北京农田灌溉发展的现状与展望(刘洪禄,杨培岭,潘卫国)

摘 要：系统分析了北京市水资源现状及　农田灌溉的发展历史、现状、特点、发展趋势、存在的问题及对策与措施。介绍了北京郊区县几种典型节水灌溉方式。提出发展节水灌溉必须坚持水资源的用养结合，粮田要将田间节水作为重点，大力发展蔬菜和果树的节水灌溉，把水管理作为节水灌溉的重要内容，综合节水。

Abstract：The features,history,and current of farming irrigation in Beijing area,and the way to deal with its problem were discussde systematically in the paper.The experiences of water-saving irrigation and the main irrigation ways in agriculture were introduced. The main water-saving irrigation ways in Beijing are sprinkling irrigation,pipe conveying irrigtion,sprinkling-pipe conveying irrigation,multi-well automatic pipe conveying irrigation,and micro-irrigation.The development of Wwater-saving irrigation in Beijing must be combined with the usage and conservation of water resources and the development of water-saving technology in field,such as the development of vegetable and orchard water-saving irrigation,the development of water management in irrigation,and the development of comprehensive water-saving technology. The agriculture in Beijing should be a modern water-savin agriculture.

关键词　农田灌溉 节水型农业 现状

Key words: irrigation, farming irrigation, water-saving agriculture

北京市属典型暖温带半湿润大陆性季风气侯带，多年平均降水量约为600mm［1］。降水量在年内分配不均,春季、秋季和冬季的降水量分别占全年降水量的9％、14％和2％。夏季的降水量占全年降水量的70％以上,雨量集中且强度大,约25％左右的降水可形成地表径流。降水量年际之间变化大,有记载的最多年降水量为1406mm,最少年降水量为242mm,二者差值达1164mm。

北京市水资源包括地表水和地下水两部分,目前地表水的开发程度已达90％以上,地下水则是持续超量开采。北京市平水年、偏枯水年、枯水年可利用的地表水资源量分别为18.6亿m3、11.86亿m3、6.08亿m3,加上地下水可采量24.5亿m3,则全市可用水资源量平水年为43.1亿m3、偏枯水年36.36亿m3、枯水年30.58亿m3。从水资源开发利用的发展趋势来看,地表水可用量在逐年减少, 80年代年均可供水量仅为60年代的44％。北京市土地面积为16800km2，现有耕地面积40万hm2[2],其中粮食作物28.5万hm2,经济作物1.7万hm2,蔬菜3.5万hm2,其它6.3万hm2。平原区耕地面积占72％,是粮食和蔬菜的主要生产区。环绕平原的低山丘陵区是一果树带,北京市的5万hm2果树主要分布在该地区。北京市灌溉农田占耕地总面积的90%以上。因此，即使是现代化的大都市，北京市的农业用水量仍是全市用水量的60%左右。加之近年持续干旱少雨，用于灌溉的地表水量平均只有5.0亿m3,从80年占全市地表水量的78.4％锐减到30.4％。在用于灌溉的地表水量急剧减少的情况下,北京市粮食和蔬菜产量却不断增长,主要是依靠开采地下水保证灌溉。调查资料表明,多年平均用于灌溉的地下水量为15.16亿m3,地下水连续超采,1961～1989年全市平原区地下水累计亏损42.78亿m3[3],造成区域性地下水位下降。随着工业的迅速发展和城市人口的急剧膨胀，北京市水资源供需状况也日趋严峻。因此，农业必须进行节水灌溉，发展节水型农业是北京市农业的必由之路。

1 北京市农田灌溉发展的现状

新中国成立时,北京市地区具有一定规模的灌区只有2处,即成龙灌区和石景山灌区,灌溉面积约1.42万hm2。从50年代后期开始,北京市加大了水利工程的建设力度,灌溉面积得到迅速发展，到1996年底总灌溉面积已发展到36.6万hm2，其中提水灌溉面积达12.6万hm2。新中国成立时，北京市地区地下水丰富,大部分地区水位埋深只有1～2m,提水灌溉主要靠土井和砖石井,随着提水灌溉面积的增加和工业与城市生活用水量大辐度的增加，地下水位逐年下降，1997年8月底平均已达12.64m[4]。

1.1 灌溉面积的发展

1949年,依靠2处灌区和一万多眼土井,灌溉面积仅1.42万hm2,占耕地面积的2.7％。到1996年底,有效灌溉面积32.3万hm2,节水灌溉面积22万hm2。其中喷灌12.5万hm2,管道输水灌溉3.8万hm2,渠道衬砌面积5.7万hm2。使节水工程控制面积占有效灌溉面积的68％。有效灌溉面积占耕地面积的80.8％。

1.2 灌溉的主要型式

北京市从70年代初开始喷灌试验研究,通过近十年的研究示范,到1980年底全市喷灌面积近0.29万hm2,1983年喷灌逐步走向正规化,到1988年后,每年以增加近1.3万hm2的速度发展,成为北京市最主要的节水灌溉型式。按系统的设备组成分类,北京市目前应用最广泛的喷灌系统为管道式喷灌系统,具体有两种,一种是半固定式管道喷灌系统,占全市喷灌面积的88％以上,另一种是移动管道式喷灌系统。喷灌主要安排在水量有一定保证、含沙量少的井灌区,作物主要为小麦、玉米两茬平播；其分布特点是,平原东北部以顺义县为中心向四周辐射,包括平谷的西部、昌平的东部、通县的北部等地区,西南部以房山区为主发展,这几个区县的喷灌面积占全市喷灌面积的84％。

北京市的渠道衬砌从60年代中、后期开始到1985年,一直是节水灌溉的主要措施,1985年渠道衬砌控制面积占节水工程总面积的74.6％。由于水资源供需矛盾日益尖锐,北京市农业灌溉的地表水量锐减,主要靠抽取地下水灌溉,加之喷灌面积大量发展,渠道衬砌虽然每年都有增长,但发展速度明显减慢。主要分布在自流灌区和污水、井水灌溉的水稻区。低压管道输水灌溉是北京市第三种主要节水灌溉措施,目前已有地下管道总长度6429km，控制面积4.46万hm2，低压管道主要分布在大兴县及近郊的菜区。微灌是北京市另一种灌溉型式,主要用于保护地菜田和果园,虽面积相对较小,但微灌是北京市灌溉发展的一个方向。

1.3 灌溉的特点

1) 灌溉必要且效益显著

北京市地区降雨状况决定了北京市地区的灌溉是一种天然降雨的补充。但是,从长期灌溉实践看,灌溉又是十分频繁的,年年需要灌溉,各种作物都需要灌溉。灌溉是获得粮、果、菜优质高产高效生产的基础。

2) 灌溉水资源紧缺

按照目前可供灌溉的水量和需要灌溉的农田、果园面积计算,每公顷水资源占有量不足3750m3,难以满足全面充分灌溉的要求。而且,作为大城市用水系统的一个用户,灌溉用水处于被"挤"的地位,过去灌溉水源曾转供城市生活和工业用水,今后,这种趋势仍难扭转,灌溉水资源紧缺的局面将长期存在。

3) 水源多样化、分布不均衡

北京市灌溉水源包括地表水和地下水,地表水中又包括库水、河水及城市排放的污水。地表水与地下水数量比例约为1∶2。地表水和地下水都是分散在全市16800km2的范围内,难以集中调度使用。各地区可用的水资源数量不相同,需水量也不相同,造成各地灌溉水资源供需的不均衡性,相当大范围的山区,人畜饮水都产生困难,灌溉更无从谈起。

4) 地面灌溉为主,喷灌比重加大

北京市的灌溉方式已不存在大水漫灌和稻田串灌的现象,但是地面灌溉仍是主要的灌溉方式:小麦畦灌、玉米畦灌和沟灌、菜田畦灌和沟灌、水稻盘灌等。喷灌的比重在逐年加大,到1992年,喷灌占有效灌溉面积的25%。到1996年,喷灌占灌溉面积的38.7%。微灌(包括滴灌、微灌和小管出流灌溉)还处于试验示范阶段,面积较小。

1.4 节水灌溉的成功范例

1) 顺义县的农田喷灌

顺义县位于北京市东北部的平原地区,原来以地面灌溉为主,依靠密云水库供水灌溉。1985年以后,地面水主要保证生活与工业用水,农业用水量大幅度减少。为了继续保证农业高产稳定,走节水增产之路,发展喷灌。顺义县喷灌建设从1979年开始,经技术引进、试验示范，到1987年开始大面积推广,1992年底已建成农田喷灌面积3.8万hm2。喷灌与畦灌相比,一季冬小麦喷灌增产37％,节水50％，增加土地实播率20％左右，省工58％,节电30(kW*h)/hm2,还本年限为4.1年。

2) 大兴县半壁店乡的低压输水管道灌溉

大兴县半壁店乡位于北京市东南郊,系永定河冲洪积平原区。在60～70年代,全乡农田灌溉主要依靠官厅水库供水,机井作为补充。80年代以来,由于连年干旱，已无地表水供给,成为纯机井灌区。由于地下水超采,致使埋深由1980年的2m左右降到1988年春灌前的6～8m。因此,机井水泵由离心泵更换为深井泵,又再换为潜水泵。尽管如此,在小麦灌水高峰期,仍有三分之一的机井半管出流,水资源紧缺已严重影响着农业生产的发展。

1988～1989年开展了以低压管道输水灌溉工程为主体的农田灌溉综合节水示范区建设,经过两年的生产实践,低压管道工程取得了明显的社会经济效益：改土渠为管道输水,有效地防止水的渗漏蒸发损失,提高了水的利用率,渠系输水利用系数达0.90以上；与土渠相比,平均年节水1560m3/hm2,节水率22％；年节电62.1(kW*h)/hm2；减少占地2.85％；年省工30.75工日/hm2；冬小麦、夏玉米适时灌溉的增产率为13.31％。

3) 通州区宋庄镇的小泵加压喷-管结合灌水技术[5]

喷灌在小麦和玉米的苗期，能及时喷洒，抗旱保苗，出苗率高。但在小麦生长后期，常为防止倒伏而灌水不足，影响千粒重提高，使水的效益不能充分发挥。在玉米后期则因株高群密，喷洒困难，甚至无法施灌，使产量降低。管灌在小麦和玉米苗期，由于水资源不足难于迅速大面积施灌，对抗旱保苗不利，但在小麦和玉米的后期，可充分供应作物需水，对提高小麦、玉米产量能发挥水的最大效益。因此,在完善管灌配套技术的基础上，在给水栓处增设小泵加压喷灌的设施，将喷灌与管灌结合起来，扬长避短，既能抗旱保苗，又能充分供水促产，从而形成一种新的农田节水灌溉技术体系。目前该项技术在通州区和大兴县应用面积很大。

4) 丰台区菜田的多井联网自控低压管道灌溉

丰台区位于北京市西南近郊，1990年针对菜田灌水频繁与严冬施灌问题,提出了小泵值班,大泵增流,结合防冻给水栓建成菜田多井联网自控低压管道灌溉，工程面积达255hm2,共埋设固定式塑料管道37074m,工程总造价98.56万元,单位面积工程投资3865元/hm2,做到了当年建设当年见效。经生产实践,取得的经济效益为:年节水量5235m3/hm2,节水率29.4％；可节电487.5(kW*h)/hm2,节能率14.74％；节地率4％；年可省工63工日/hm2[6]。

5) 果树的小管出流灌溉技术

1988～1990年,小管出流灌溉试验区位于北京市海淀区温泉乡山坡地果园,面积32hm2,主要种植苹果和桃树。1991～1995年在昌平南邵就小管出流技术进行了进一步的研究,使该项技术趋于成熟。1996～1997年在昌平南邵进行了果树微灌系统的试验研究[7]，并在一些区县示范推广。

1．5 灌溉农业发展的制约因素与发展趋势

北京市"大城市,小郊区"的特点决定了水量分配必须优先满足工业和城镇生活用水,农业用水只能按"以供定需"的原则进行安排,随着工业和城镇生活用水的增加,可供灌溉的水量必将大幅度减少。

据全市未来用水量的分析预测,到2000年,工业和城镇生活用水在1993年的基础上增加7.64亿m3(平水年),2000～2010年期间还将增加9.2亿m3(平水年)。为保证工业和城镇生活用水,势必挤占农村用水,而在农村用水中,渔业用水基本保持稳定,人畜饮水还要增加,因而被工业和城镇生活挤占的农村用水,其实质是种植业和果林的灌溉用水。但是,随着"菜蓝子"工程建设,蔬菜种植面积迅速扩大,在粮田改为菜田过程中,需水量将增加一倍以上；1990年实有果园11.3万hm2,只有3.24万hm2具有灌溉条件；1996年实有果园发展到14万hm2,仅有3.06万hm2具有灌溉条件，占果园面积的21.9％,尚有78.1％的果园等水灌溉,并且果园面积仍在发展之中;同时,为实现今后几年粮食总产稳定在27.5亿kg的目标,粮食作物的灌溉必须予以保证。因此,灌溉水资源的紧缺将是制约北京市灌溉农业发展的最重要因素。但北京农业即灌溉农业,发展趋势为:必须以节水为中心,走资源约束型道路,最终把灌溉农业建设成为节水型的现代化农业。

2 节水灌溉存在的问题

1）北京市在灌溉制度和灌水技术方面做了很多试验研究,取得大量的研究成果,但始终未能大面积推广应用。原因主要是水价偏低,水费在作物生产成本中所占比例很小,灌溉节水未引起农民的足够重视,没有形成灌溉制度和灌水技术研究成果推广应用的广阔"市场"。

2）节水灌溉中水量的计量设施欠缺,管理手段比较陈旧,对水费难以做到以量计征。虽然配套了节水灌溉工程,但水资源的浪费现象仍然存在,致使有的节水工程效益不很明显。

3）在节水灌溉工程上,我国各厂家生产的一些节水器具,如微灌器具,在质量上参差不齐。为保证北京市节水灌溉工程的健康发展,急需成立专门的检测部门,规范节水灌溉工程设备在市场上的流通。

3 节水灌溉发展方向

北京市节水灌溉的发展主要应从以下几个方面加强:

1）继续大力建设节水灌溉的工程设施。根据北京地区的条件,今后小麦、玉米两茬平播的井灌区,以发展喷灌为主,逐步实现喷灌化;自流灌区和水稻区,以衬砌渠道为主,提高土地平整度,实现灌溉园田化;对露地菜田发展管道输水灌溉,并试验推广微灌。温室和大棚菜田大力试验推广滴灌;果园发展管道输水、小管出流和微、滴灌等。

2）水利工程措施、水管理措施与先进的农业技术措施相结合, 实行计划用水、限额供水和按量计征水费, 大力推行节水灌溉措施, 提高单方水的产出率。

3）建立田面、沟道、井群的蓄水回灌体系,最大限度地拦蓄天然降水,增加地表水资源,涵养地下水资源。

4 节水灌溉发展对策与措施

节水灌溉作为北京市一项战略任务，必须在认真总结已有经验的基础上,采取有力的对策措施,保证节水灌溉健康、顺利地发展。

1）水资源的用养结合 以促进水土资源与农业生态长期的良性循环为目标，大力发展节水灌溉,同时增加拦蓄天然降水的措施,涵养地下水资源,保证农业的可持续发展。

2）粮田节水灌溉要将田间节水作为重点 目前北京市在减少渠系输水损失方面,已积累了较为成熟的经验。但作为大面积上的田面用水仍浪费很大。虽然这部分水量有些将渗入地下转化为土壤水或地下水,但据观测试验资料,其所占比重仅为百分之十几[8,9],大部分水仍蒸发消耗掉。以喷灌而言,如不制定恰当的灌水定额,也将有部分水量作为无效消耗。近年来,虽对地面灌溉的灌溉制度和灌水技术进行了大量的试验研究,但始终未能大面积推广应用。为此,除应大力向农民宣传节水的重要性,传授节水技术外,最根本的还要利用经济杠杆调动农民的节水积极性。

3）蔬菜和果树的节水灌溉,要将节水工程的配置模式作为研究重点。北京的蔬菜和果树节水灌溉起步较晚,发展速度相对缓慢,目前尚无成熟的发展模式,今后急需建立节水灌溉试验、示范区,通过研究和总结,提出适合实际情况、较为成熟的节水灌溉工程配置模式。

4）要把水管理作为节水灌溉的重要内容 北京市农业用水中,地下水占很大比重,加强地下水管理应作为首要任务。但目前基本处于无人管理状态,尤其是城镇周围,工农业争相抽水，因此，地下水超采的漏斗逐年扩大。解决的途径是：加强开采利用的计划性，实行有偿使用,适当收取地下水资源费。大兴县半壁店乡在近年内试行的"以量计征"的管理办法,不仅促进了节水,也方便了农民,该试点经验已在全乡较大范围内逐步推广。 建立健全相应的服务体系,也是加强水管理的重要环节。

5）坚持综合节水。将水利节水措施与农业等其它措施结合起来综合节水问题虽早已提出,但真正做到综合并发挥综合节水的效益还有大量工作要做。水利是农业增产的基础,仅有水利而无农业等措施的配合,也难以达到高产增收的目的,水的效益也难以更好地得到发挥。作为水利措施,既要满足作物高产的需要,又要有利于提高土壤肥力。作物虽是主体,但作物赖以生长的基础是土壤,如何通过土壤水的调控,使水、肥、气温等要素进行优化组合,为作物生长创造良好的条件是一个极为重要的问题。因此,将作物-土壤-大气作为一个整体,运用系统工程的理论和方法来研究就显得十分必要。

综上所述,节水的核心是提高"水效",其中提高水的利用率主要靠水利措施,至于提高水效,则需要与农业措施(含生物、物理和化学措施)结合,只有多学科联合攻关、密切结合才能真正达到节水高产增收的目的。

参考文献

1 王应楷等。利用多余汛雨缓和首都水危机--论北京市的雨洪利用问题。北京水利,1991（4）：1～8

2 任雅犀。加强农田水利建设，大力推行节水技术. 北京日报,1997.11.14(1)

3 滕书堂。实施南水北调中线工程是解决北京市水资源紧缺的一项基本措施。北京水利,1994,3:25～29

4 北京市防汛抗旱办公室。要加大抗旱节水工作力度。北京水利,1997（6）: 7

5 汪保会。农业节水工程田间灌水新技术体系的研究。北京水利,1994,3:37～42

6 安德富，马孟超。多井环网低压管道输水集中自动控制菜田灌溉技术. 北京水利, 1994（3）:43～47

7 刘樱谷，郑跃泉。北京市微灌技术的引进与发展. 北京水利, 1994,3:56～60

8 谢森传,惠士博。喷灌条件下冬小麦田间水分管理理论和技术研究。北京水利, 1994（3）:48～55

9 胡浩云,谢森传。喷灌条件下冬小麦田间水分运移数学模拟及灌溉模式的研究。水科学进展,1995,6（4）: 278～284