黄 彦,孙雪梅,吕纯波

(1.黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080；2.黑龙江省农田水利管理中心，黑龙江 哈尔滨 150040)

灌区作为国家粮食安全的重要支撑和农业发展基础， 受到国家的高度重视[1]。黑龙江省是农业大省，耕地面积、粮食产量、粮食商品率、水稻种植面积均居全国第一，是全国名副其实的大粮仓，水田灌区承载着保障国家粮食安全及中国人饭碗里要装中国粮食的重大使命。2017年，中央一号文件提出把农业节水作为方向性、战略性大事来抓，加大大中型灌排骨干工程节水改造与建设力度，同步完善田间节水设施，建设现代化灌区。水利改革发展十三五规划提出,加大农业节水力度，加强灌区骨干渠系节水改造和田间工程配套，实现输水、用水全过程节水、提高农业灌溉用水效率。党的十九大报告提出，坚持人与自然的和谐共生，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境，统筹山水林田湖草系统治理，实行最严格的生态环境保护制度，形成绿色发展方式和生活方式，坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。一系列国家文件及规划均提出了要改善田间节水设施，打造现代化灌区。国家发展战略要求灌区现代化[1]，而灌区标准化是现代化的基础与保证。为此，对黑龙江省灌区田间工程标准化情况进行了调研，了解黑龙江省水田灌区基本情况，掌握其田间工程、格田标准、管理机制等情况，找准发展短板和突出问题，提出解决办法，为我省灌区可持续发展和水利事业长足发展提供依据和保障。

1 黑龙江省灌区现状分析

黑龙江省灌区数量达到8312处，其中大中型灌区386处。水田灌区面积达到396.4万hm2[2]，其中地表水灌溉面积152.1万hm2，占全省水田38%；地下水灌溉即井灌面积244.0万hm2，占全省水田62%，地下水灌溉面积占比过大，地表水灌溉面积相对较少，井灌发展过快，黑龙江省地下水利用率已接近全省可开采水平，部分区域已超出开采限制水平。水田用水偏高是用水总量超过黑龙江省总量控制红线的主要原因，所以黑龙江省水田节水是水资源管理的关键。灌区田间工程配套率低，农业水资源利用效率低，跑、漏、渗浪费严重等问题突出，农田水利建设滞后已严重影响了农业的稳定发展和国家的粮食安全[3]。

1.1 灌排工程

很多灌区建于大跃进时期，由于受当时的局限性，很多没有按田、林、路综合治理和单灌单排进行规划，致使串灌串排非常普遍，曲路、弯渠、碎片格田随处可见。

灌区渠系配套不完整，直斗、直农渠道随意设置，且缺少控制闸门；田间工程建设标准不一，滞后于骨干工程，渠道衬砌率为10%，自流灌区灌溉水利用率仅为0.42～0.46；渠道衬砌形式主要有梯型、矩型、U型素混凝土等，浇筑形式有现场浇筑和预制混凝土板两种形式。末级渠系防冻胀多采用砂垫层、复合土工膜、土工布等材料。由于水利工程施工期短，工程质量不佳，使用年限均未达到设计要求。同时，我省位于高寒地区，冬季寒冷，渠道工程老化、冻胀破坏现象十分严重，造成输配水能力下降，灌溉水利用效率低，大部分渠道都很难达到设计使用年限。

近年来，国家对灌区改造和维护投入了大量的经费，很多灌区从骨干工程到田间工程有了很大改善，建立了灌区的样板工程。做到了灌溉渠道标准化、格田规格规模化，但这些工程仅占灌区控制面积的少数，大部分灌区还需进行标准化改造。

1.2 格田标准

黑龙江省很多灌区建成时间较早，由于当时的水平和标准有限，格田大小是按照农户地权范围、耕种要求和地形条件划分的，格田规格为1～3亩不等，格田碎片化状况较为普遍，土地平整精度不高，严重影响灌水生产效率和机械化作业，且田间缺少规模化、标准化工程，田间用水浪费。近五年来，灌区通过各级项目对灌区整体进行了升级改造，改造规格为3～10亩，但均是以自然地形、地块为基础，整体性较差，较标准化格田还有些差距，同时，由于工程项目经费有限，土地整理费用较高，加之土地承包权、经营权为农户所有，很难通过一项工程实施达到对灌区全部土地进行整理，进行标准化格田、网络化道路与灌排工程配套。另外，土地承包权属农户个体所有，户均耕地面积少，流转困难，也不利于扩大格田规格。

目前灌区田块规格可大致分为三种：(1)零碎小田块长宽10～20 m不等，田块面积约为333.3 m2；(2)中等田块长宽约为30～40 m，田块面积666.7～1333.3 m2；(3)灌区内大块示范田和样板田，田块规整、规格大，规格有50 m×50 m、100 m×100 m、80 m×100 m等不同规格，数量较少。

1.3 田间道路

田间道路是农田基础建设重要的组成部分[4]，也是保证农机作业效率提高的基础。目前，黑龙江省灌区田间路网密度300～1000 m不等，配合碎片式格田，格田机械通达率约为30%，与高标准农田机械通达率100%的目标相差甚远。有些农田路与村屯路结合，走向弯曲。目前灌区农田路均是自然形成的老路，由于土地承包权、使用权的分散性，与农户协商灌区路、渠工程建设的占地问题极其困难，几乎没有新建道路。有些地方除了主要村屯通行道路，田间几乎没有专门的机耕作业道路。

1.4 灌水方式

黑龙江省水稻灌溉制度多采用浅晒浅灌、常灌、控制灌溉。控制灌溉较常灌和浅晒浅灌亩节水100～150 m3。但由于农民习惯于传统灌溉方式与生产管理方式，加之地表水灌溉输配水距离长、沿程分水有序控制程度低，供水量具有不确定性，不能保证实时供水、农民担心因缺水而导致作物减产，因而习惯于始终保持田面有水层的常规灌水方式。在井灌水稻区，农户可以随时启泵灌水，水源有保障，而且提水量多少与费用直接相关，因此，农户更容易接受和采用控制灌溉管理技术。

1.5 管理机制

黑龙江省大多数灌区均由灌区管理站负责管理，其职责为对灌区内的基础设施等进行维护，收取水费。目前，一是灌区管理站收费收取率仅为70%～90%，少数灌区仅为50%左右，收取的水费无法满足灌区工程维护和人员日常开销；二是灌区管理站缺少专业人员，人员流动大，对灌区建设与管理的标准化、规范化了解不多；三是缺少科学调水、优化调度的能力和手段，用水高峰期经常出现用水户争水问题，往往是上游水灌得太多，下游灌不到水，矛盾很大。如果能够完善水权分配，配套水量计量设施，对用水量进行计量，控制过量用水，在用水高峰期对来水合理、有序分配，保证大部分农田的合理用水需求，将使农户收益，提高水费收取率。四是灌区建设缺少地方标准，一些困绕寒地灌区建设的根本性技术问题没有得到解决，灌溉技术推广难，区域内灌溉技术科研支撑严重不足。

2 田间工程标准化研究

灌区田间工程标准化既是农业发展的基石，也是我国实现农业现代化的必然要求，要实现从传统农业向现代农业的转变，就必须从根本上解决灌区田间工程建设中的问题[4]。灌区田间工程标准化主要包括土地平整、灌溉与排水、机耕道路、农田防护与生态环境保持等，满足田间管理和农业机械化、规模化生产需要。国土资源部2012年颁布了《高标准基本农田建设标准》，建设的总体目标是提高基础设施配套程度，改善农业机械化、规模化生产条件，增强抵御自然灾害的能力，改善生态景观，提高粮食生产保障能力。

2.1 灌排渠道标准化

灌溉渠道标准化是提高灌溉水利用率重要方式之一。对于灌区灌溉水源工程应达到设计要求，具备完善的农田灌溉和排水工程体系，配套建筑物完整，灌溉设计保证率达到75%～80%，灌溉水利用系数达到0.56以上；排水标准达到10 a一遇，保证有排水承泄区，排水沟道健全，沟系配套建筑物完整。

渠道采用预制混凝土板渠道、现浇梯型渠道、U型渠道、矩型渠道等。对于支、斗渠以下建议采用装配式矩型渠道，配套分水口、闸门等建筑物，提高施工工效和输配水利用效率，延长渠道使用寿命，渠道工厂化生产，渠道2 m一节，强度等级为C50F300。预制梯形混凝土板厚度为8 cm，质量以不大于25 kg/块为宜；现浇混凝土板厚度为10 cm，平面宜采用矩形，尺寸应不大于2.0 m×1.5 m。预制和现浇混凝土板强度等级为C25F200。针对不同区域，采用相应基础换填、土工合成材料膨润土垫、EPS颗粒轻质土、聚苯乙烯保温板等防渗防冻胀措施，对于黏土等渗透系数较小的渠道可去掉防渗层。

对于新建灌区可采用低压管道灌溉方式，解决了“管代渠”的技术难题，具有节水、节地、省工、省时、节能，灌水及时、地形适应性强等优点。在水田灌区应用低压管道灌溉技术，将大幅节省灌溉输水损失，提高灌溉水利用效率，大幅降低水田灌溉用水量，对缓解我省水资源供需矛盾、地下水超采等问题意义重大。

2.2 格田标准化

格田标准化技术是将零散的地块采用平整土地的方式改造成规格较大的格田。决定格田规格的主要影响因素有局部土地平整度、灌水均匀度、机械化水平等。试验结果表明，收割生产率、打浆机效率、施肥效率均随着格田面积的增加而增大，而插秧效率在50 m×100 m田块达到最大值，而后呈下降趋势，主要是因为格田过长增加了运苗时间而造成效率降低，试验结果如图1所示。

图1 标准化格田作业效率图

灌溉时间随着格田面积的增大而增加，但50 m×60 m与50 m×100 m按亩均灌水时间相比差异不大，试验结果如图2所示。为此，根据不同地形条件和机械作业条件，综合考虑土地平整工程量、沟渠与田间道路的间距等因素，建立平原区、丘陵区和平原与丘陵过渡区的分类格田平整改造标准，推荐格田规格为0.3～1.0 hm2，长宽为50 m×100 m和50 m×200 m，且宜为长方形。当格田面积为1 hm2时需设2个进水口。水田田面倾向灌溉方向，为保证作物产量，平整土地时需将表层20 cm土壤剥离，待下层平整后再将表土还原，田面起伏不超过±3 cm；田面坡度不超过1/1000。考虑到农业机械的可作业距离，尽可能扩大长方形的长短比例，以提高作业效率。

图2 格田规格与灌水时间关系曲线

2.3 田间路标准化

田间道路少受占地制约，且投入少、建设难。解决的途径一是靠渠道标准化减少的占地部分抵消；二是建立土地合作社，实行耕作合作化经营。确定适宜的田间道路结构形式与路网密度水平，优化田间道路与灌排沟渠、田间建筑物、农田防护林网的结合布局，建立适用于农业机械化生产、通达率高的道路体系。

田间道路路面宽度是为了安全和行车上的顺适而确定的各类农用机械、车辆交通上所需的宽度。田间道的路面宽度宜为3.5～6.0 m。在大型机械化作业区，田间道路的路面宽度可适当放宽。道路纵坡宜根据地形条件合理确定，最大纵坡不宜超过 8%，最小纵坡以满足雨雪水排除要求为准，宜取0.3%～0.4%。为保证行车安全和人员安全，考虑到农用车辆事故等临时紧急停车和从事生产人员通行的需要，一般应在田间道两侧设置路肩，田间路高出地面0.5 m以上，两侧不设林带。推荐道路间距为200～600 m。田间道路通达率平原区应达到100%，丘陵区不应低于90%。

田间道路面宜采用砂石路面。路面基层宜采用水泥稳定碎石、二灰碎石等半刚性材料，也可采用水泥稳定粒料(土)、石灰粉煤灰稳定土、石灰稳定粒料(土)、填隙碎石或其它适宜的当地材料铺筑。面层填筑厚度宜为 10～15 cm，基层填筑厚度宜为 15～20 cm。砂石路面以砂、石等为骨料，以土、水、灰为结合料，通过一定的配比铺筑成路面，基于农田生态等考虑，田间道路面采用砂石路面。地下水位较高区，必须做好田间路基础。

2.4 量测水工程

量测水是灌溉用水管理的基本条件，是促进节约用水的有效手段，是实行计量灌溉的前提和基础。掌握灌区渠系用水，实现科学合理调度，是实现灌区现代化、标准化的核心，也是实现农村水价综合改革，最严格的水资源管理制度的技术支撑[5]。准确计量对保护和节约水资源、提高经济效益、保障水资源可持续利用具有重要意义。目前量测水技术有标准断面、流速仪、渠系建筑物、量水堰槽、仪表等量水方式。需按照《灌溉渠道系统量水规范》(GB/T 21303—2017)要求，根据灌区渠系实际情况采用相对应的量测水技术。建筑物量水是较为经济、简便并可避免二次水头损失的量水方法，在有条件利用水工建筑物量水的场合，可优先考虑使用。堰槽量水是专门为量水而设立的设施，测流精度高，但堰槽尺寸需要制作精确，且因有收缩断面阻水，在实际应用时受到阻碍。流速仪量水是传统的量测水方式，有转子式流速仪、电磁流速仪、多普勒流速仪等，适用性广、方法正确情况下较准确，但测流时多为手工或半手工方式，工作量大、作业艰苦，且需配套测流桥，适用于对渠道进行水位～流量关系曲线率定、率定水工建筑物流量系数等。标准断面法是在渠道顺直、断面规则、水流均匀处对渠道进行衬砌，安装水尺进行测量。仪表量水包括水位计量水、流量计量水和水量计量水等，如雷达流量计、超声波水位计等，可实现实时监测、自动测量，需注意要安装位置要满足规范要求，并建立渠道水位～流量关系曲线。对渠道宽度2～5 m的渠道，可选择标准断面+仪表量水。如果现场土建施工方便，也可考虑采用量水槽法测流，如配置自动水位计的无喉段槽、巴歇尔槽等。 对宽度2 m以下的渠道，可考虑采用配置自动水位计的堰槽法量水或修建标准断面装置雷达流量计量水。

2.5 管理标准化

(1)改革灌区管理体制，提升灌区管理手段。要摒弃“重建轻管”的思想，管理才是灌区今后运行、发展永恒的主题。水利部门应组织专家，重新研究灌区机构定位、灌区管理模式，研究灌区到底“是什么”的问题。一是确权灌区用水总量，细分用水定额；二是推进农业综合水价改革，研究节水补偿机制；三是普及计量供水和按方收费机制；四是推进农民用水合作组织和村级水管员制度建设。

(2)开发灌区数字化管理系统，提高灌区管理水平。根据灌区供水情况、作物耗水与需水规律、节水灌溉制度等要求，规范水情、工情、旱情信息采集系统的指标管理，建立标准化、数字化信息管理体系，研究时间与空间尺度的灌区地表水、地下水联合调度与优化配置模式。

利用互联网，在田间工程建设标准化、布局规范化、综合节水技术体系框架下，建立集信息采集、分析、决策和控制一体化的灌区信息化管理体系，开发灌区自动控制及信息管理系统。

(3)采用控制灌溉与高产栽培技术，提高田间管理水平。以水稻控制灌溉技术为基础，研究水稻不同栽植密度、栽培方式等农艺措施对水稻产量、品质及温室气体排放等影响，筛选控制灌溉条件下高产栽培技术最佳组合，建立集农业节水、管理节水等综合配套节水技术体系。

3 结 语

本文在全面分析黑龙江省灌区田间工程发展现状及主要问题的基础上，结合我省灌区发展面临的新形势和新要求，总结了灌区田间工程标准化发展的内涵，从灌区田间工程、格田标准等角度入手，分析了田间工程标准低、土地零散格田规格不一、水资源利用结构失衡、农民节水意识淡薄的原因，研究提出了构建可操作、实用性的灌区田间工程标准化发展体系，充分实现节水优先，使灌区由粗放低效向节约高效用水转变，提高农田灌溉水有效利用系数，为黑龙江省尽早实现灌区标准化、现代化提供保障。