借鉴国外经验发展节水灌溉

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简介： 水资源紧缺已成为制约我国农业可持续发展的主要因素，我国的华北、西北和东北地区农业灌溉用水紧缺状况尤为突出。发展节水灌溉是解决农业灌溉缺水的根本出路。党中央明确指出要把推广节水灌溉作为一项革命性措施来抓。
关键字：节水灌溉 国外经验 生态环境

　　发展节水灌溉既依赖于现代灌溉技术的研究、推广应用和技术培训等环节，也涉及到水土资源的合理利用、农业种植结构的调整、用水管理体制的改革、水价政策的制定和生态环境保护等领域。节水灌溉事业发达的国家都是根据各自的国情，综合考虑社会、经济、资源、环境和技术因素，采取适合本国特点的农业高效灌溉措施。

　　本文介绍了国际上农业灌溉缺水状况及节水灌溉发展概况。

　　一、农业灌溉用水紧缺状况将进一步加剧

　　世界上的淡水资源是有限的，然而对这一有限资源的需求量却在不断地增加。粮食生产在很大程度上依赖于水，城镇生活用水和工业用水量也在不断增加。如图1所示，世界的人口仍将快速增长，为了保障粮食供给，全世界的灌溉面积由1980年的2.07亿ha增加到1995年的2.55亿ha，在这15年中增加了20.6％。灌溉面积还将持续的增加，在未来的15年内世界的灌溉面积将增加19％，灌溉用水量需要增加17％。

　　图1 世界人口发展趋势

　　1995年全世界的工业用水量为7450亿m³，预计在21世纪初期工业用水量可能增加到12000亿m³，约增加62％。由于人口的增加，生活用水量也将有较大的增加，但生活用水量约有60％的部分以污水的形式排放出来。据估计，目前世界上引用的地表水量有69％用于农田灌溉，有23％用于工业，8％用于生活供水。表1列出了15个国家的人均水资源占有量、人均GNP以及灌溉、工业和生活用水所占比例。可以看出，虽然各个国家的水资源状况相差很大，但随着人均GNP的增加，农业灌溉用水量在总用水量中所占的比例呈逐步下降趋势，而工业和生活用水量则呈增加趋势。工业和生活用水量的增加需要依靠农业节水来加以解决。因此，除非实行可持续灌溉农业新政策、依靠和采用科学的灌溉方法和节水灌溉技术降低灌溉用水量，否则世界的大部分地区将面临严重的水危机问题。

　　表1.1995年15个国家灌溉及工业和生活用水比例及人均GNP

序号国家人均水资源占有量(m³)人均引用水量(m³)灌溉用水比例(%)工业及生活用水(%)94年人均GNP(美元)1印度208361183173102巴基斯坦2750127875254403中国220646173275304埃及101891379217105土耳其2800542732724506南非1151561722830107韩国1453632703082208西班牙23757816238132809以色列36527562381441010澳大利亚1824593373271798011意大利290998651491927012法国335766521792347013奥地利110123038922495014德国20715794962558015美国89521870356525860

　　图2．灌溉及工业和生活用水所占比例与人均GNP的关系

　　从总的情况来看，世界上的水资源紧缺状况日益严重。但由于各国的自然、经济和环境状况差异很大，所面临的问题和采取的措施也不尽相同。联合国于1997年对世界的水资源进行了综合评估，将世界各国分为4大类，即：

　　〔1〕高收入、水资源不紧缺国家：这类国家面临的主要问题是水污染，但他们有充足的财政资源解决他们的问题；

　　〔2〕高收入、水资源紧缺国家：这类困家面临的主要问题是过量用水、水污染和地下水超采，但他们也有充足的财政资源解决他们的问题；

　　〔3〕低收入、水资源不紧缺国家：这类国家主要分布于热带，有充足的水资源。但由于降雨量集中在较短的雨季，他们会遭受洪灾，由于贫困他们不能修建供水设施；

　　〔4〕低收入、水资源紧缺国家：这类国家包括地处非洲和亚洲干旱和半干旱地区的许多国家。这类国家用水量大，他们也无法避免水污染的问题。

　　二、现代灌溉面积的发展概况

　　现代灌溉包括喷灌、滴灌和微喷等节水灌溉技术。表2所列了16个国家的灌溉状况。这16个国家的灌溉面积占全世界总灌溉面积的73.7％，各国的水资源、经济和人口等状况差别很大，具有很强的十代表性。按照现代灌溉面积占总灌溉面积的比例，将这16个国家分为4组。

　　第一组：现代灌溉面积占总灌溉面积的比例在61～100％之间，包括以色列、德国、奥地利和塞浦路斯4个国家，其中以色列和塞浦路斯为水资源严重紧缺的国家。这4个国家的共同特点是人均GNP高、灌溉水价高(0.1～0.19美元/m³)，农业劳动力占总人口的比例较低(1.3～2.3％、只有塞浦路斯为8.2％)。

　　表2 灌溉面积及分类

序号国家总灌溉面积万ha地面灌溉现代灌溉面积人均水资源占有量（m³）人均引用水量（m³）94年人均GNP（美元）农业劳动力/总人口（%）灌溉水价（USD/m³）万ha比例（%）万ha比例（%）1以色列22.00.00.022.0100.0356275144101.30.16-0.192德国53.00.00.053.0100.02071579255802.00.1-0.53奥地利8.00.00.08.0100.011012303249502.30.14塞浦路斯3.31.030.62.369.4764　  89558.20.11-0.145南非122.050.041.072.059.0115156130104.3不详6法国237.0133.956.5103.143.53357665234702.00.157西班牙340.0227.066.8113.033.22375781132803.50.02-0.28美国1999.01472.073.6527.026.489521870258600.9按量收费9埃及323.0278.086.145.013.910189137109.1不按量收费10意大利271.0236.587.334.512.72909986192702.50.111中国5000.04903.098.197.01.9220646153036.50.025-0.001212土耳其380.0375.098.75.01.32800542245017.80.00513澳大利亚181.0179.199.01.91.018245933179802.50.005-0.0714印度7616.07538.099.078.01.0208361131022.4按面积15韩国95.695.199.50.50.5145363282209.6不按量收费16巴基斯坦1396.01396.0100.00.00.02750127844012.13.7/ha

　　第二组：现代灌溉面积占总灌溉面积的比例在31～60%之间，包括南非、法国和西班牙3个国家。从人均水资源占有量来看，这3个国家既包括水资源严重紧缺的南非，也包括水资源相对紧缺的法国和西班牙，这3个国家的共同特点是人均 GNP高(南非为中上等)、农业劳动力占总人口的比例较低(2.0～4.3％)。

　　第三组：现代灌溉面积占总灌溉面积的比例在11～30％之间，包括美国、埃及和意大利3个国家。从人均水资源占有量来看，这3个国家既包括水资源严重紧缺的埃及，也包括水资源相对紧缺的意大利，以及水资源丰富的国家美国。埃及的人均GNP为中低水平，美国和意大利的人均GNP都为高水平，灌溉水价比第一组和第二组低，农业劳动力占总人口的比例较低(0.9～2.5％，埃及为8.2％)。

　　第四组：现代灌溉面积占总灌溉面积的比例在0～10％之间，包括中国、土耳其、澳大利亚、印度、韩国和巴基斯坦6个国家。从人均水资源占有量来看，这6个国家中有5个为水资源紧缺的国家，只有澳大利亚为水资源丰富的国家。其中有4个国家人均 GNP低，韩国和澳大利亚的人均GNP分别为中上等和高水平。这6个国家的共同特点是灌溉水价很低，其中有4个国家的灌溉水费不是按水量记取，而是按灌溉面积或其他方式收取；农业劳动力占总人口的比例较高(为9.6～36.5％，只有澳大利亚为2.5％)。

　　从上述对比分析可以得出如下结论：

　　1.影响现代灌溉(喷灌、滴灌、微喷等)面积发展的主要因素有人均水资源占有量、人均GNP、农业劳动力占总人口的比；

　　2.例和灌溉水价格；

　　3.现代灌溉面积占总灌溉面积比例较大(25％以上)的国家均为经济发达的国家；

　　4.人均水资源占有量丰富的国家，如美国，也大面积发展现代灌溉，除了节水之外，也是为了节省劳动力、提高灌溉农业效益；

　　5.经济发展水平低、农业劳动力占人口比例较高的国家，虽然水资源紧缺问题非常严重，现代灌溉面积所占的比例都很低(1.9％以下)；

　　6.灌溉水价是影响发展现代灌溉面积非常重要的因素。

　　从这16个国家的现代灌溉面积统计可以看出，喷灌技术的应用范围远大于滴灌技术的应用范围(以色列除外)。从全世界总的情况来看，喷灌的面积为滴灌面积的10倍。现代灌溉方法可持续地减少灌溉用水量，每公顷农田灌溉用水量小于5000m³，而传统的灌溉方法每公顷农田灌溉用水量为10000m³以上。

　　三、节水灌溉的发展模式

　　1.以色列模式

　　以色列是一个水资源严重紧缺酌国家，人均水资源占有量只有365m³。1997年以色列的淡水供水量为16.2亿m³，另外，有2.75亿m³城镇污水、1.25亿m³微咸水、0.1亿m³谈化海水得以利用。预计污水再利用量将每年增加10％，海水谈化量每年增加5％。为了利用好有限的水资源，以色列采取了明智的措施，制定并严格地执行有关政策。

　　以色列的灌溉面积为22万ha，农业用水量为12.58亿m³，占总供水量的62％。为了提高灌溉水效率，所有的灌溉农田都采用了喷灌和滴灌现代灌溉技术和自动控制技术，使灌溉水平均利用率达到90％。以色列的滴灌面积占其全部灌溉面积的三分之二。为提高灌溉水利用率采取的其他措施还有：水量计量、水价政策、灌溉过程的计算机管理和遥控、水肥同步施用(fertigation)。这些措施使单位面积的平均灌溉水量由1975年的8700m³/ha降为1995年的5500m³/ha，同时在农业总用水量不增加的情况下农业产出增长了12倍。

　　由国家供水公司计算的平均供水成本为31美分/m³，不同的用户水价也各不相同。国家为供水提供一定的补贴，但补贴的比例在逐渐降低。在国家供水公司重组后，水价的逐渐增加，国家对供水的补贴已由1992年占成本的50%降低为1996年的20％。近年来推广的灌溉水分段计价的办法使灌溉水量节省10～15％。灌溉水价如表3所列。

　　表3．灌溉水分段计价标准(1996年)

水源用水比例（实际用水/分配水量）%水价（美分/m³）淡水1～501550～801880～10021平均19三级处理污水用水需求量小的时期14　  用水需求量大的时期15二级处理污水平均12

　　以色列以每年人均不足300m³的供水量而成为一个富裕国家，人均GNP达到14，400美元，维持了相当高的生活水平。这依赖于以色列所采用的管理体制、法规、经济和技术等综合措施， 对水的需求进行管理，提高农业和工业用水效率，重复利用其有限的水资源。以色列以仅仅5500m³/ha的灌溉用水量在干旱地区获得了成功的灌溉农业，实现92％的农产品自给。但是，从经济的角度来看，占总用水量62％的农业部门对国内生产总值的贡献率仅为2％。因此，以色列的农业生产发展也到了一个转折点，农业向更先进的生产方式转变，提高农业与工业和其他经济部门竞争可供水量的能力。将对农业生产结构进行调整，现正在对新的农业结构进行研究，使农业具备：

　　●与其他经济部门竞争水量的能力；

　　●作物经济价值高、用水量少；

　　●与进口的农产品相比有竞争能力。

　　2.法国模式

　　法国的水资源总量为1010亿m³，人均水资源占有量为3300m³。目前利用的水量为114亿m³，人均年引水量665m³，另有36亿m³城镇生活污水和40亿m³工业废水得以再利用。农业用水量为24亿m³，占总供水量的21％。虽然法国的水资源较为丰富，但时空分布及其不均匀，在地域和时域上存在水资源紧缺的问题，法国的南部水资源比较紧缺。法国采取了许多措施，以提高需水量管理水平，尽最大可能平等地对待每个农场；提高水的利用效率；改善农业耕作方法，尽量减少对自然环境的影响。

　　法国水管理的特点是由国家、流域管理委员会、水协会和地方水管理公司共同参与管理。为了管理好水务，近年来法国修改了水法和农业法两部法规。水法强调了水资源(包括地表水、地下水等)统一性，建立了以流域为单位的水资源管理的体系。法国6个流域有关水政策的决策是由在流域管理委员会的所有用户代表(包括政治家、农民、工业、环境部门、消费协会和国家的代表)共同协商确定。水法还强调了水是公公资源，因此，必须采取综合和平衡的管理措施协调用水户的需求和环境保护需求。农业的政策框架基于欧盟的农业政策(CAP)，这一政策限定了每个成员国的农业发展及灌溉需水量。

　　法国建立了良好的灌溉设施，有完善的灌溉服务体系和管理体制。在现有的238万ha灌溉面积中，111万ha为现代灌溉面积，占总灌溉面积的47％。现代灌溉面积以喷灌为主，有喷灌面积89万ha，占现代灌溉面积的80％。平均灌溉水价为0.15美元/m³。

　　法国灌溉用水管理模式分为三种，分别为协作管理、区域开发公司管理和单个灌溉工程管理模式。

　　●协作管理模式：是由参加用水户协会的农场主和其他用户共同拥有和使用灌溉设备，协会负责需集体开展的工作、统一管理设备和维护工程设施。协会的平均规模是每个协会有75个成员和250ha灌溉农田。协作管理模式在法国南部得到了大面积推广应用，有1/3灌溉农田采用了这种管理模式。协作管理模式的成功归功于协会内成员之间的联系紧密，农民负责履行会集体作出的决定，水费收取和管理到位。水费至少可以支付运行和维护费用，有时还可以支付部分工程建设投资。

　　●区域开发公司管理模式：区域开发公司是为开发法国南部而成立的，法国现有5个区域开发公司，其中3个公司直接管理了27.5万ha灌溉农田的设备，并为由用水协会和单个农场管理的9万ha灌溉农田供水。区域开发公司的运行管理规则是：平等(所有用水户平等)、高质量(以与用户签订合同的方式确定服务)、可持续发展(经常维护和完善工程设施)、透明和负责(农民选配代表参加区域开发公司管理委员会)。

　　●单个灌溉工程管理模式：用于农户依靠建立在自己的农场内的水库或地下水为灌溉水源，或直接从河流引水灌溉的情形。法国有120万ha灌溉农田采用这种管理模式，可见它是法国主要的灌溉管理模式。这种管理模式的问题是如何搞好多个用水户的整体供水管理，特别是在夏季，作物的需水量达到最高峰，而同时地表河流也正处在枯水期。为了保护水环境，需要计划和控制对地下水的开采和从河流的引水量。因此，单个灌溉工程管理模式在80年代受到了严重的挑战，特别是在法国西南部这样严重缺水的地区。为了解决这些间题，需探索新的方法，如统一管理水资源，并配合采取经济手段(如限量供水，提高水费等)。

　　3.美国模式

　　美国的灌溉面积为1999万ha，其中1111万ha为沟灌，占灌溉面积的55.6％，喷灌和滴灌面积占灌溉面积的27％，地下灌溉技术也得到了应用。美国有很好的现代灌溉技术研究和开发支持条件，有许多研究中心，这些中心经常深入农场与用水户保持密切联系，技术推广不但速度快且面也很广，现代灌溉面积发展速度很快。美国垦务局和其他机构遍布美国各地，根据当地的气候和水源条件为灌溉农业提供良好的技术支持。美国的灌溉水价基于平均成本价，水价不但包括运行和管理成本，也包括政府为保护水资源而附加的费用，按用水量收取水费。为了促进现代灌溉农业技术的应用，美国引入了如下几项措施。

　　1) 研究将用虹吸管引水灌溉的灌区改为喷灌、滴灌等现代灌溉的限制条件。研究发现，为初次购买喷灌设备的用户提供低息软贷款并进行支持性的示范可促进现代灌溉技术的应用。

　　2)美国垦务局将自动控制技术用于灌区配水调度，配水效率可由过去的80％增加到96％。

　　3)在加州开展的为期10年的非充分灌溉研究示范表明，非充分灌溉可使单位水量的产出提高，而单位面积土地的产出降低了。研究发现，在考虑所有投入后，应用非充分灌溉农场的净收入比较低，但他们所使用单位水量的收益较高。对于那些供水量有限的地区，推广应用非充分灌溉是一项有益的长期战略。

　　4)开展了为期5年的城镇生活污水灌溉研究。在灌溉前，生活污水用过滤、沉淀等办法处理。研究发现，用处理后的生活污水灌溉的作物与用井水灌溉的作物，在长势和品质上没有明显区别，也没有发现土壤和地下水产生退化。用处理后的生活污水灌溉食用作物的风险在可承受的范围内。

　　5)进行灌溉农业结构调整，将灌溉农业由水资源紧缺的地区转移到水资源丰富的地区。在八十年代美国有85％的灌溉面积在西部，15％在东部；而在九十年代有77％的灌溉面积在西部，23％在东部。

　　四、结语

　　发展节水灌溉的目的是提高农业用水利用率和效益，这既依赖于现代灌溉技术研究、推广应用和技术培训等环节，也涉及到水土资源的合理利用、农业种植结构的调整、用水管理体制的改革、水价政策的制定和生态环境保护等领域。微咸水、咸水和海水的利用以及生活和工业废水的再利用也是解决农业灌溉缺水的重要途径。节水灌溉事业发达的国家都是根据各自的国情，综合考虑社会、经济、资源、环境和技术因素，采取适合本国特点的农业高效灌溉措施。

　　我国发展节水灌溉应当借鉴国外先进经验，利用适当的管理体制、经济政策将节水灌溉带给国家、地方和农民的利益及相应的责任有机地结合起来，利用现代技术将流域、灌区和田间的管理、工程和农艺节水措施很好的结合起来，使我国的节水灌溉事业获得可持续发展，取得更好的节水效果、更大的经济效益、社会效益和环境效益。