农田排水

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农田排水(Farmland Drainage)

　　农田排水是指将农田中过多的地面水、土壤水和地下水排除，改善土壤的水、肥、气、热关系，以利于作物生长的人工措施。

　　①除涝；地面水过多；排除地面涝水；

　　②排渍；土壤水过多；降低地下水位；

　　③防治土壤盐碱化；降低地下水位；

　　④为耕作创造良好的条件。

　　农田排水是农田水利的重要组成部分，农业的发展需要灌溉，也离不开排水。在冲积平原、被开垦的三角洲及其沼泽边缘地带，发展农业生产的关键在于改善排水条件。对这类地区而言，没有排水，就没有持续、稳定发展的农业。另一方面，即使在需要灌溉的干旱地带，排水也不容忽视。因为由灌水产生的局部潮湿环境，亦需要通过人工排水来改善，否则会造成不良影响。

　　人类发展生产的实践经验表明，完善的灌溉事业历来都取决于卓有成效的排水工程。只有灌溉而没有排水就会导致土壤渍水，即使原来地下水位埋深较大，也会发生土壤渍水问题。在澳大利亚维多利亚北部平原，大约自1880 年开始大面积灌溉之后，到1940 年左右地下水位上升了20m ，接近地表。我国陕西渭北黄土塬灌区，自20世纪70 年代宝鸡峡、冯家山等灌溉工程先后投入运行后，地下水位普遍上升，在扶风、武功、乾县等地的塬面洼地上产生了严重涝渍，1984 年仅宝鸡峡和羊毛湾两个灌区出现明水的面积就达350 hm² 。另据1981 年观测资料，扶风县5 个乡的40 多处土壕洼地成涝，淹没耕地108.1hm² ，还由于地下水位上升使1 177 户民房倒塌，此外，地下水的水质亦在朝不良方向发展，矿化度由原来的不足1 .0 g/L 增加到1 .38 g/L。可见，没有排水控制的灌溉也会带来一系列问题。

　　农田排水是防止土地退化、改造盐碱地和涝渍中低产田的重要手段。在冲积平原、被开垦的三角洲及其沼泽边缘地带，发展农业生产的关键在于改善排水条件。据Franjihe和Mahajan在1969年的报道 ，全世界当时有1亿hm²以上的土地实行排水，其中很大部分是湿润地区，对这类地区而言，没有排水，就没有持续、稳定发展的农业。事实上，即使在世界上需要灌溉的半干旱和干旱地带，排水也不容忽视。因为由灌水产生的局部潮湿环境，亦需要通过人工排水来改善，否则会造成不良影响。目前，世界上半干旱和干旱地区大约有1．0～1．1亿hm²灌溉土地的排水问题严重，估计有2O0～300万hm²灌溉土地因盐分聚集而受到严重危害，每年有25～50万hm²将不能再生产。另外值得注意的是易涝易渍农田的排水问题。全世界在雨水充足的低地种稻3700万hm²，在多涝地种稻1000万hm²以上，搞好排水管理是保收、稳产的关键。在易涝易渍地区，尽管采取了一定的排水工程措施，但由于工程老化失修以及超标准暴雨径流的产生，每年仍有1000万hm²以上的农田遭遇水涝而减产，甚至绝收。显然，从世界范围来看，农田排水尚不能适应农业的发展，在除涝防渍和盐碱土改良方面仍任重道远。

　　我国是世界上涝渍灾害频繁而严重的国家之一。全国(1997)有易涝耕地2458．2万hm²，渍害田770万hm²，已不同程度地治理易涝耕地2052．6万hm²，渍害田333万hm²。以上。从1950年到1990年，易涝易渍耕地多年平均成灾面积373万hm²，年均损失粮食62．3亿kg，年均经济损失(1990年价格)46．7亿元。我国还是盐碱化危害严重的国家，全国约有盐碱土2700万hm²，其中有770万hm²以上分布于农田之中，占耕地面积的7%左右，占全国中低产田面积(5633万hm²)的13．7%。在土地盐碱化防治方面，全国772．5万hm²盐碱耕地目前已有561．2万hm²得到初步治理，还有200万hm²以上未得到治理。此外，在发展灌溉的同时，灌区的次生盐碱化面积也在发展，占灌溉土地面积的11% ～15% 。综上，尽管我国在涝渍农田和盐碱化耕地治理方面取得了很大成绩，但排水改良涝渍农田和盐碱化耕地的治理任务依然十分艰巨。

　　从国内外与排水有关的土地退化以及危害来看，农田排水面临着过湿地排水和盐碱地排水2大任务。过湿地排水的任务是排除农田中多余的水分，要求在一定时间内排除过多的地表水、降低过高的地下水位，使土壤具有适宜的水气比例，满足作物的正常生长和获取较高的收获量。过湿地排水的目标是除涝、防渍，改善分布于低洼地、沼泽地等地貌部位的易涝易渍农田的水土环境。盐碱地排水的任务有2个方面：一是控制地下水位，及时排除过多的地表水和地下水，防止盐分在土壤表面聚积，使盐碱地得到改良；另一方面是通过工程手段使淋溶冲洗水量得以有效排除，实现耕层土壤脱盐。农田排水的另一重大任务是改善生态环境，包括净化农田周边水环境、消灭或抑制危害人畜健康的病虫害，从而提高人类赖以生存的水土环境质量，总之，为作物正常生长创造良好的水土环境、防灾减灾和改善生态环境是农田排水的根本任务。

　　农田排水对于作物生长具有和灌溉同等重要的作用，没有适当的排水条件和设施，就不能保证良好的作物生长环境。但是，不适当的排水不仅会造成农田养分流失和水环境污染，而且还会造成农田地表水、地下水或土壤水的流失。由于农田排水中含有作物所需的氮磷等养分，在水资源短缺地区，可以作为一个重要的水源加以合理的再利用，从而缓解水资源短缺矛盾，同时减轻对下游水体的污染。因此，农田排水再利用问题的研究不仅对未来的粮食安全，而且对提高水资源利用率、保护农田水环境等都具有十分重要的意义。

　　农田排水再利用作为一种缓解水资源短缺矛盾的重要途径在国内外许多地区已经得到应用实践。许多研究者指出，利用排水作为水源不仅提供给作物所需水分，同时对环境产生最小化影响。但由于农田排水中往往含有较高的盐分，若利用不当不仅会导致作物产量和品质下降，土壤和地下水环境恶化，而且会产生土壤次生盐碱化问题。影响微咸排水灌溉的因素很多，包括作物耐盐性能、排水水质、土壤盐分、土壤类型、气候、管理水平、耕作技术、灌排技术等因素，因此，需要全面的考虑土壤、水和作物因素，实施综合的管理。

　　William等研究了农业排水的循环利用，首先采用淡水灌溉盐分敏感的作物，随后收集排出水灌溉耐盐作物，依次循环使用，再灌溉更耐盐的作物，最后将水排入蒸发池。研究结果表明，排水的循环使用可以减少排放水量，由此减少对下游环境的影响。Oster 等的研究指出，当含钠排水的电导率EC大于4ds/m 而小于30ds/m、钠吸附比SAR大于10 而小于40 时，可以用于对盐分适度敏感作物、适度耐盐作物和耐盐作物的灌溉，为了保持系统长期的持续发展，需要考虑作物的选择、土壤盐分调控、作物和土壤管理，也需要考虑硼、钼、硒对作物产量、野生动植物的潜在负作用。胡顺军等对我国新疆沙井子灌区农田排水再利用的可行性分析研究表明，研究区的排水电导率EC为13. 9ds/m，属中矿化水，不能直接用于农田灌溉，在砂性土壤和冲洗、排水条件好的情况下，与淡水混合后，在作物耐盐碱较强的生育阶段可作为灌溉水源;该区排水可以用来灌溉天然植被，作为生态用水水源。

　　排水水质受气候、土壤类型和土壤盐分、农业措施、管理水平等多因素影响，受排水沟所处地理位置和人类活动条件的影响，不同地区沟水含盐量不同，排水再利用的模式也不同，适应不同排水水质的耐盐作物选择、灌溉模式、土壤盐分控制、排水再利用的工程模式、排水再利用的环境效果评价等应是今后研究的重点。

　　1.自然环境变迁和人类活动影响下区域水灾害演变规律的研究

　　由于工农业生产的发展和人口的增加，日益强烈的人类活动导致下垫面条件的改变，同时改变了水循环的途径和机制。此外，大量工业废水的排放和农业化学物质的使用，水环境恶化问题日益严重，这些导致了区域的洪涝渍害和水体污染等灾害的发生规律演变，需要通过多学科协作、在更大的时空范围内重新认识。

　　2.排水标准和治理措施的重新认识

　　由于人类活动与水争地，湖泊水面减少不仅大大削弱了对洪涝水量的调蓄能力，也带来环境生态问题，同时，大量的水利工程治理标准偏低，设施陈旧。因此，需要根据现实的自然、社会和经济条件对治水标准和措施进行重新认识，研究制定出切合实际的各项排水标准，以指导当地的水利工程建设，在更新改造和水利工程管理体制和运行机制的改革中发挥作用。

　　3.农田排水水环境影响控制技术

　　需要研究评价不同地域农业生产活动、农田排水措施等因素对水污染负荷的影响；不同农业管理措施条件下土壤中溶质运移转化内在机理、地表和地下氮磷损失规律及与主要控制保护措施的相应关系；建立农田排水条件下不同水肥管理措施对土壤、作物和水环境的影响评价及预测预报技术；研究有效控制农田水肥流失的实用技术等。

　　4.实施节水后的水盐动态及调控措施研究

　　在受盐渍化威胁的灌区，大面积实施节水灌溉技术以后，水循环机制的变化对水土生态环境将产生较大的影响，因此，需要对灌区节水后的水盐动态和转换机制、新的水盐动态调控措施和对策、农业节水的环境生态效应量化评价、不同类型的土地利用情况和不同灌排措施条件下防治土壤盐碱化的地下水动态调控指标等配套技术进行研究，为灌区的农业节水提供科学的环评依据。

　　5.多目标控制排水理论与技术的研究

　　随着经济社会的进一步发展，环境、资源、社会安全等问题逐渐突出，如何实现粮食生产、社会安全、经济发展、环境改善等多目标的要求，进行排水工程的规划、设计、运行管理与更新改造，需要进行深入研究，如排水标准与经济社会发展水平的关系，排水与环境影响因子的关系，排水与土地、水资源利用的关系；加强涝渍盐碱综合防御组合排水工程技术模式、组合排水设计技术、动态排水控制指标、组合排水工程运行管理的研究和推广应用；研究开发适应中国国情的高质高效排水施工设备，形成大规模实施农田暗管排水的机械化施工能力。

　　6.排水工程管理体制和运行机制的研究

　　排水工程是典型的公益性工程，需要认真研究其管理体制和运行机制，包括组织形式、管理职能、管理范围、管理权限、相关的水管理的法规、制度、资金来源、费用标准、人员定编等，推动排水管理进入正确运行的轨道。