彭世彰,劉笑吟,2,楊士紅,2,紀(jì)仁婧,2

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京 210098)

灌區(qū)水綜合管理的研究動(dòng)態(tài)與發(fā)展方向

彭世彰1,劉笑吟1,2,楊士紅1,2,紀(jì)仁婧1,2

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京 210098)

為保障我國(guó)糧食安全、水資源安全和水環(huán)境安全,增強(qiáng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展,必須實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水綜合管理。界定了灌區(qū)水綜合管理的概念,分析了水綜合管理在灌區(qū)發(fā)展中的重要作用及其必要性與迫切性,探討了國(guó)內(nèi)外灌區(qū)在節(jié)水灌溉、控制排水、農(nóng)田面源污染控制等方面的研究動(dòng)態(tài),指出了灌區(qū)水綜合管理存在的未充分考慮時(shí)空變異尺度效應(yīng)、工程與技術(shù)集成不夠、缺少衡量的指標(biāo)體系以及未能發(fā)揮灌排整體系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)行效應(yīng)等問(wèn)題,提出了水資源高效利用模式下灌區(qū)水綜合管理在節(jié)水、減排、控污及其相互耦合方面取得突破的發(fā)展方向和創(chuàng)新點(diǎn),可為我國(guó)灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展及其相關(guān)研究提供新的支撐。

灌區(qū);水綜合管理;節(jié)水灌溉;控制排水;面源污染;研究進(jìn)展

灌區(qū)水綜合管理是一種先進(jìn)模式,即通過(guò)公平、合理的方式,綜合開(kāi)發(fā)利用灌區(qū)水資源,協(xié)調(diào)好灌區(qū)人、水資源、水環(huán)境及水生態(tài)的關(guān)系,最大限度地創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)效益,實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水的優(yōu)化配置和灌溉水的合理調(diào)度,追求以更少的水生產(chǎn)更多的糧食及農(nóng)田排水更加清潔的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

水資源短缺、糧食生產(chǎn)能力不足不僅是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的核心,也是政治社會(huì)問(wèn)題的中心議題。灌區(qū)水綜合管理能通過(guò)節(jié)水灌溉和合理排水,高效利用有限的水資源,保障糧食生產(chǎn)與農(nóng)田生態(tài)安全;有效控制農(nóng)田面源污染與溫室氣體排放;還能實(shí)現(xiàn)節(jié)水高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效、控污減排的灌排濕地調(diào)控模式,創(chuàng)新現(xiàn)代灌區(qū)發(fā)展理論。所以,灌區(qū)水綜合管理是實(shí)現(xiàn)國(guó)家建設(shè)節(jié)水、高產(chǎn)、生態(tài)安全相和諧的高效節(jié)水型農(nóng)業(yè),建設(shè)節(jié)水型生態(tài)灌區(qū),滿足農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求的重要舉措。

灌區(qū)水綜合管理涉及灌區(qū)水資源的管理、灌區(qū)水的合理利用、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整、灌區(qū)管理體制的改革、水價(jià)政策的制定和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等,包括技術(shù)、工程、法律、行政和經(jīng)濟(jì)等措施,是一個(gè)多方位綜合運(yùn)行的水管理模式。20世紀(jì)70年代,荷蘭就采用了多目標(biāo)決策的灌區(qū)水綜合管理系統(tǒng),旨在對(duì)水進(jìn)行更好的分配,對(duì)水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的管理。美國(guó)提出了農(nóng)田灌區(qū)水綜合管理的概念,指出灌區(qū)水綜合管理應(yīng)結(jié)合環(huán)境目標(biāo),處理好水的高效利用、再次利用與非點(diǎn)源污染控制、水環(huán)境保護(hù)的關(guān)系[1]。20世紀(jì)末,美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了濕地-水庫(kù)-地下灌溉系統(tǒng)(wetland-reservoir-subirrigation system,WRSIS),該系統(tǒng)是為了控制農(nóng)田面源污染和解決水環(huán)境問(wèn)題,通過(guò)地下管道和抽水泵站將控制排水、地下灌溉系統(tǒng)與水塘、濕地連接起來(lái)而形成的以水利措施為主的灌區(qū)水綜合管理系統(tǒng)[2-3]。借助WRSIS的理念和方法,為進(jìn)一步解決我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的面源污染、化肥流失等問(wèn)題,武漢大學(xué)董斌等[4-5]在廣西、湖北開(kāi)展的相關(guān)田間試驗(yàn)表明,以明溝排水為主的WRSIS可顯著降低稻田排水中總氮、總磷的含量。李玲君等[6-7]改進(jìn)了WRSIS中的濕地系統(tǒng)、灌排系統(tǒng)、田間水位控制系統(tǒng)等,減排控污效果顯著,并能達(dá)到修復(fù)農(nóng)田水環(huán)境的目的。彭世彰等[8]結(jié)合我國(guó)水稻灌區(qū)的基本情況以及治理農(nóng)業(yè)面源污染的緊迫性,又提出了稻田與明溝濕地協(xié)同系統(tǒng)(paddy eco-ditch wetland system,PEDWS),該系統(tǒng)旨在高效利用灌溉水,控制農(nóng)業(yè)面源污染,改善灌區(qū)水環(huán)境與水生態(tài),是適合我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的灌區(qū)水綜合管理體系。近來(lái)西班牙通過(guò)RIS(relative irrigation supply)、RWS(relative water supply)和RRS (relative rainfall supply)3個(gè)指標(biāo)研究大型灌區(qū)水綜合管理制度與措施,也取得了良好的成效[9]。另外,武漢大學(xué)代俊峰等[10-11]還在研究SLURP、SWAT等不同水文模型在灌區(qū)水管理中的運(yùn)用。世界上其他國(guó)家,如澳大利亞、加拿大、印度、伊朗等,也都根據(jù)當(dāng)?shù)厮募白魑锷L(zhǎng)情況不斷推廣和應(yīng)用SWAT模型,旨在建立基于灌區(qū)特點(diǎn)的水管理模式,為灌區(qū)水綜合管理及節(jié)水灌溉策略分析提供新的理論和方法。

1 加強(qiáng)灌區(qū)水綜合管理的迫切性

1.1 水資源短缺,農(nóng)業(yè)用水比例不斷減小

破除水資源瓶頸制約的根本途徑是實(shí)行最嚴(yán)格的水資源綜合管理制度[12],其核心是建立用水總量控制制度,確立水資源開(kāi)發(fā)利用控制紅線?！度珖?guó)水資源綜合規(guī)劃》以及國(guó)務(wù)院《實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度意見(jiàn)》中都明確規(guī)定,2015年、2020年及2030年,全國(guó)用水總量控制目標(biāo)分別為6350億m3、6700億m3和7000億m3。以水的綜合管理為抓手,推動(dòng)灌區(qū)用水方式轉(zhuǎn)變是水利工程供水的一項(xiàng)新實(shí)踐,有利于水資源的合理配置,提高灌溉水的利用率和利用效率,也是當(dāng)前水資源緊缺、水環(huán)境惡化條件下水資源互濟(jì)的必然選擇。目前我國(guó)水資源總量多年平均為2.84萬(wàn)億m3,人均占有量2100m3,不足世界人均占有量的1/4。2011年全國(guó)水資源總量為23256億m3[13],比2010年減少24.8％,比多年平均水平也偏少18.1％,時(shí)空分布不均更凸顯資源性缺水日益加劇。近年來(lái)隨著氣候變暖和極端性天氣頻發(fā),水資源可用量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。用水量方面,自1949年以來(lái)全國(guó)總用水量總體呈緩慢上升趨勢(shì),但農(nóng)業(yè)用水占總用水量的比例逐年減小,1949年、1980年和2000年農(nóng)業(yè)用水占總用水量的比例分別為97.1％、84.3％ 和68.8％,到2011年減小到了61.3％[14]。供水與需水的矛盾,加上對(duì)水資源的不合理開(kāi)采和利用,對(duì)水環(huán)境肆意的破壞和污染,我國(guó)灌區(qū)發(fā)展呈現(xiàn)出資源性缺水、結(jié)構(gòu)性缺水和水質(zhì)性缺水的基本水情。

1.2 人口增加,土地減少,糧食需求呈剛性增長(zhǎng)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中,資源的開(kāi)發(fā)和利用必須考慮人口增長(zhǎng)的長(zhǎng)期需要。我國(guó)每年新增人口約700萬(wàn)人,人口增加給糧食生產(chǎn)安全帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。另一方面,我國(guó)土地資源被城市化建設(shè)大量占用,耕地每年減少約26.67萬(wàn)hm2,直逼“18億畝紅線”。受到工業(yè)、生活和生態(tài)需水的不斷擠占,農(nóng)業(yè)用水要在保證零增長(zhǎng)或負(fù)增長(zhǎng)的前提下保障我國(guó)糧食安全,無(wú)疑是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。土地減少是剛性的,人口增長(zhǎng)是剛性的,因此最終只能靠提高單產(chǎn)來(lái)解決糧食問(wèn)題。水利部相關(guān)會(huì)議也明確提出,要積極加快東北3省節(jié)水增糧行動(dòng),大力發(fā)展西南地區(qū)小水窖、小水池、小泵站、小塘壩、小水渠“五小水利”,重點(diǎn)抓好華中地區(qū)大中型灌區(qū)節(jié)水改造,加快推進(jìn)西北、華北等重點(diǎn)地區(qū)規(guī)?；咝Ч?jié)水灌溉工程,以保障我國(guó)糧食生產(chǎn)安全。

1.3 極端氣候頻發(fā),資源與環(huán)境面臨巨大挑戰(zhàn)

國(guó)際政府間氣候變化委員會(huì)(IPCC)于2007年發(fā)布的第4次評(píng)估報(bào)告指出,氣候變暖已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。過(guò)去的100年間,全球地表年平均溫度上升了0.74℃,我國(guó)平均氣溫升高0.5～0.8℃,近40年來(lái)我國(guó)年平均氣溫還在以0.022℃/a的速度上升。氣候變化改變了全球水文循環(huán),影響到降水、蒸發(fā)、徑流等水循環(huán)要素的時(shí)空分布,引起水資源在時(shí)間和空間上的重新分配,導(dǎo)致了極端氣候頻發(fā),生產(chǎn)生活環(huán)境和條件惡化。農(nóng)業(yè)是對(duì)氣候變化最為敏感的領(lǐng)域之一,溫度升高將直接導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水量增加。極端性天氣及災(zāi)害的頻發(fā),改變了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和作物水分利用情況,使糧食生長(zhǎng)環(huán)境和生產(chǎn)條件惡化,對(duì)糧食安全造成極大壓力。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年由于自然災(zāi)害造成的農(nóng)業(yè)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1 000多億元,約占國(guó)民生產(chǎn)總值的3％～6％。如不采取應(yīng)對(duì)措施,到2030年我國(guó)種植業(yè)產(chǎn)量將減少5％～10％[15]。因此,我國(guó)需因地制宜地搞好灌區(qū)節(jié)水改造,不斷增強(qiáng)農(nóng)田灌區(qū)綜合生產(chǎn)能力和防災(zāi)減災(zāi)能力,切實(shí)構(gòu)筑起一道應(yīng)對(duì)極端氣候的安全屏障。

1.4 農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,灌溉水利用率低

灌溉水利用系數(shù)是集中反映灌溉工程質(zhì)量、灌溉技術(shù)水平和灌溉用水管理的一項(xiàng)綜合指標(biāo)[16]。目前,全國(guó)有效灌溉面積僅為全部耕地面積的48％,還有大量中低產(chǎn)田沒(méi)有改造。農(nóng)田水利基礎(chǔ)建設(shè)十分薄弱,普遍存在水利設(shè)施老化失修、配套工程不足、建設(shè)投資標(biāo)準(zhǔn)低、工程效益衰減等問(wèn)題,這使得我國(guó)灌溉水利用系數(shù)平均僅有0.51[13],遠(yuǎn)低于世界先進(jìn)水平的0.7～0.8。為實(shí)現(xiàn)《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》中提出的2015年、2020年及2030年,農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)分別提高到0.53、0.55和0.60以上的目標(biāo),就必須加強(qiáng)灌區(qū)水綜合管理,建立用水效率控制制度,確立用水效率控制紅線,實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置和灌溉水的合理調(diào)度。

1.5 灌區(qū)生態(tài)及農(nóng)田環(huán)境問(wèn)題突出,面源污染控制任務(wù)重

過(guò)去農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)度追求糧食高產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益最佳,忽視了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的相互關(guān)系,導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重及農(nóng)田、河湖生態(tài)的不可持續(xù)發(fā)展。灌區(qū)生態(tài)的管理實(shí)質(zhì)上就是灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水的管理,灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水管理應(yīng)以植入環(huán)境敏感性因素的人類可持續(xù)發(fā)展指數(shù)為參考指標(biāo)[17],不能以犧牲生態(tài)與環(huán)境為代價(jià)。如今全國(guó)每年農(nóng)田污染事故造成的損失超過(guò)1億元,糧食減少100萬(wàn)t以上。而在我國(guó)水體污染物中,高達(dá)81％的氮和93％的磷來(lái)自于農(nóng)業(yè)面源污染[18],日益嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染又是水體富營(yíng)養(yǎng)化和水環(huán)境惡化的主要原因。水量減少和水質(zhì)惡化的惡性循環(huán),加劇了水資源安全壓力。如何有效控制農(nóng)業(yè)面源污染,用生態(tài)的方法使劣質(zhì)水清潔再生并在下游灌區(qū)再次利用,已成為當(dāng)前我國(guó)灌區(qū)水綜合管理以及水環(huán)境保護(hù)、水生態(tài)建設(shè)的重要任務(wù)。

綜上可知,人口增加、土地減少、極端氣候等給水資源安全、糧食生產(chǎn)安全帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn),水資源供需矛盾以及糧食需求增加又給水環(huán)境安全、農(nóng)田生態(tài)安全帶來(lái)了極大壓力,給灌區(qū)水綜合管理提出了新的要求。加強(qiáng)灌區(qū)水綜合管理,能滿足在當(dāng)今水資源短缺和水污染嚴(yán)重的形勢(shì)下,對(duì)農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)、生態(tài)發(fā)展的要求,能更快實(shí)現(xiàn)節(jié)水高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效和減排控污的和諧統(tǒng)一。因此,灌區(qū)水綜合管理是水資源高效利用模式下生態(tài)健康、環(huán)境友好的自給、自足、自凈的糧食生產(chǎn)模式,是關(guān)系到我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、水生態(tài)保護(hù)以及糧食戰(zhàn)略安全成敗的重大問(wèn)題,具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

2 灌區(qū)水綜合管理的發(fā)展動(dòng)態(tài)

2.1 高效節(jié)水灌溉理論與技術(shù)迅速發(fā)展

國(guó)內(nèi)外高效灌溉的實(shí)質(zhì)是降低灌溉用水過(guò)程中水的無(wú)效損耗,研究不同時(shí)期水分脅迫對(duì)作物的影響及其提高水分、養(yǎng)分生產(chǎn)效率的機(jī)理與規(guī)律,保護(hù)灌區(qū)的生態(tài)環(huán)境,是節(jié)水灌溉研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。基于水分脅迫條件下作物生理生產(chǎn)過(guò)程的反應(yīng),國(guó)內(nèi)外提出了許多高效節(jié)水灌溉方法。非充分灌溉、調(diào)虧灌溉、控制灌溉、間歇濕潤(rùn)灌溉等灌溉模式的應(yīng)用,改變了傳統(tǒng)灌溉方式,提高了水的利用效率。很多研究[19-21]表明,適度的水分調(diào)控可實(shí)現(xiàn)對(duì)作物葉片氣孔的控制,限制無(wú)效蒸騰,并通過(guò)適時(shí)合理地灌溉補(bǔ)水誘導(dǎo)生理反彈與補(bǔ)償生長(zhǎng)效應(yīng)的產(chǎn)生,從而獲得較高的水分利用效率。適度水分虧缺條件下的氣孔調(diào)節(jié)、葉綠素含量增加和比葉重增加的葉片生理生態(tài)適應(yīng)是作物葉片實(shí)現(xiàn)水分與光能高效利用、葉片尺度生理補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)。另一方面,田間水肥過(guò)程對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)出也具有較大影響,張麗娟等[22]研究表明,間歇灌溉條件下灌區(qū)產(chǎn)量較傳統(tǒng)灌溉高,氮肥流失率約降低1％。彭世彰等[23-24]研究表明,控制灌溉與實(shí)地氮肥管理聯(lián)合調(diào)控可使稻田土壤有機(jī)質(zhì)分解加速,表層土壤中可溶性有機(jī)碳含量增加,消化過(guò)程增強(qiáng),含量降低,在節(jié)水的同時(shí)顯著提高了水稻水分生產(chǎn)效率和氮肥吸收利用率。國(guó)外學(xué)者還提出了一種地下水恢復(fù)對(duì)作物產(chǎn)量影響最小的水資源可持續(xù)利用農(nóng)業(yè)節(jié)水方法[25],該方法模擬分析了一個(gè)灌區(qū)的計(jì)劃灌溉產(chǎn)量,結(jié)果表明39.2％的農(nóng)業(yè)節(jié)水對(duì)作物產(chǎn)量影響最小,小麥和玉米的產(chǎn)量損失總額小于采用灌溉定額時(shí)產(chǎn)量的10％。

雖然作物高效吸收利用土壤水是減少作物耗水的重要途徑,但從水源引水到形成土壤水的每一個(gè)環(huán)節(jié)中,都存在節(jié)水的潛力。水資源開(kāi)發(fā)應(yīng)在優(yōu)化各種水資源配置的基礎(chǔ)上,以維護(hù)灌區(qū)生態(tài)為前提,實(shí)現(xiàn)水的利用率最大化。集雨節(jié)灌、抗旱節(jié)灌工程模式,可充分利用降雨資源,最大限度減少灌水次數(shù)和灌水定額,是最省投資的節(jié)水措施之一;井灌區(qū)地下水采補(bǔ)平衡的水資源高效利用綜合技術(shù)是目前水資源緊缺地區(qū)開(kāi)源的有效方法;在多分散水源地區(qū),應(yīng)實(shí)現(xiàn)地表水與地下水工程的連通,并與自動(dòng)化控制技術(shù)集成,對(duì)農(nóng)田供水的分散水源集中控制、統(tǒng)一調(diào)度,實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用[26]。井渠結(jié)合,以及天然降水、地表水和地下水的聯(lián)合調(diào)控,既增加了灌溉水源調(diào)蓄能力,又減輕了灌區(qū)洪澇威脅,還彌補(bǔ)了地表水的不足,是目前合理、高效的水源取水措施。渠道防滲和低壓管道輸水是我國(guó)輸配水工程中節(jié)約灌溉用水的主要技術(shù)措施,但目前在輸水過(guò)程中使用的混凝土襯砌技術(shù),雖能減少水在輸送過(guò)程中的損耗,實(shí)現(xiàn)河道邊坡的安全穩(wěn)定,但也導(dǎo)致了農(nóng)田系統(tǒng)水量分配在時(shí)間和空間上的改變,破壞了原可維持生態(tài)平衡的水循環(huán)路徑。面對(duì)節(jié)約用水和生態(tài)保護(hù)的雙重問(wèn)題,顧宏等[27-28]提出了混凝土襯砌渠道生態(tài)處理、植生型防滲砌塊、三維土工網(wǎng)墊等“投資合算、節(jié)水高效、注重生態(tài)”的渠道襯砌技術(shù),均能在滿足渠道輸水供水效率的前提下,保障原有的渠系生態(tài)不受破壞,維持渠系的生物多樣性。目前噴灌、滴灌、微灌、霧灌、短管畦灌、細(xì)流溝灌和膜上灌等先進(jìn)的田間節(jié)水技術(shù)也越來(lái)越成熟。噴灌比傳統(tǒng)地面灌節(jié)水30％～50％,滴灌節(jié)水、節(jié)肥、省工,又比噴灌省水15％左右[29]。目前在國(guó)內(nèi)開(kāi)展的土地精細(xì)平整技術(shù)的田間應(yīng)用研究中,提出了激光控制平地技術(shù)與常規(guī)機(jī)械平地技術(shù)相結(jié)合的組合平地技術(shù)新模式,具有較強(qiáng)的田間實(shí)用性[30]。新開(kāi)發(fā)研制的地下滴灌技術(shù)專用灌水器,可有效防止因系統(tǒng)負(fù)壓引起的滴頭堵塞,具有良好的水力學(xué)特性。

2.2 先進(jìn)的除澇降漬減排技術(shù)日趨成熟

早在20世紀(jì)70年代,國(guó)外學(xué)者就開(kāi)始研究控制排水技術(shù),主要涉及旱作物種植區(qū)的暗管控制排水。最初研究發(fā)現(xiàn)盡管出流量受到土壤類型、降水量、灌水量、排水類型等多重因素的影響,但對(duì)農(nóng)田實(shí)行合理的控制排水措施,都可減少一定的排水量;之后Ng等[31]通過(guò)沙壤土的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),暗管控制排水中氮的濃度能顯著降低,單位面積氮負(fù)荷可減少36％以上。Wesstr?m等[32]的研究表明,在透水性較強(qiáng)的沙壤土中,暗管排水量可減少79％～94％,氮磷損失也分別減少60％～70％和58％～85％。此外,國(guó)內(nèi)外學(xué)者都有更深入研究[33-34]表明淺埋密排的暗管布置方式能在土壤中形成降低氮濃度的“還原區(qū)”,農(nóng)田排水通過(guò)“還原區(qū)”進(jìn)行反硝化作用,可降低排水中硝態(tài)氮的濃度。所以,對(duì)旱田實(shí)施暗管控制排水,能很大程度降低排水流量,也能有效降低表層硝態(tài)氮的遷移,一定程度上抑制硝化作用,減少土壤侵蝕,起到保肥增墑的效果,且減排效果在一定范圍內(nèi)隨地下水控制水位的降低而增加[35]。

除地下(暗管)控制排水,對(duì)稻作區(qū)或水旱輪作區(qū),明溝控制排水對(duì)提高雨水利用效率和減少污染物負(fù)荷也有特殊意義。早在20世紀(jì)末,張瑜芳等[36]就研究表明,控制排水溝水位與田面水層間的水位差,能夠有效減少稻田滲漏量和氮肥流失量。之后有國(guó)外學(xué)者將排水溝道設(shè)計(jì)為2個(gè)臺(tái)階,較高臺(tái)階中的植物能吸收較低臺(tái)階的氮磷,既控制了排水強(qiáng)度,又減少了氮磷流失量[37]。高煥芝等[38]研究表明,控制水稻生育期中氮磷高濃度時(shí)段的排水,可使全生育期和TP流失總量分別較常規(guī)灌排模式減少38.07％、82.29％和52.15％。排蓄交替的明溝控制排水方式,能在減少溝道侵蝕的同時(shí),增強(qiáng)硝化反硝化作用,促進(jìn)溝內(nèi)水體氮素的轉(zhuǎn)化和去除,定向強(qiáng)化排水溝的氮磷凈化能力。農(nóng)溝、斗溝分級(jí)控制排水還能實(shí)現(xiàn)對(duì)稻田排水的逐級(jí)凈化[39]。近來(lái)謝升申等[40]研究表明,在我國(guó)南方水旱輪作區(qū),可綜合明溝和暗管控制排水的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)“格田農(nóng)溝地下暗管”3個(gè)位點(diǎn)的工程布局和“地表地下”2種水位的有效控制,指出了一種農(nóng)田控排減污的發(fā)展方向。

隨著可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)的提出,農(nóng)田排水的資源化利用也成為了我國(guó)灌區(qū)水綜合管理中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。日本、埃及、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家先后都有研究表明,農(nóng)田排水經(jīng)不同處理后再灌溉,不僅可以減少排放水量和水土流失,還可提高排水中氮、磷等元素的高效再利用?？刂婆潘鳛樽钣行У墓鄥^(qū)水綜合管理措施之一[41],為充分發(fā)揮其重要意義,目前研究已開(kāi)始把除澇、降漬和排水的資源化利用作為一個(gè)統(tǒng)一過(guò)程,綜合采用明溝與豎井、明溝與暗管等組合方式排水,考慮不同組合下農(nóng)田排水水量、水質(zhì)、氣象因素和作物耐淹、耐漬等機(jī)理,逐步掌握了不同的農(nóng)田排水資源化利用模式,以及農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的降水、地表水、地下水、農(nóng)田排水、生態(tài)水聯(lián)合調(diào)控技術(shù)[42],實(shí)現(xiàn)了“五水”相互作用下農(nóng)田排水排污的全面控制和水肥資源的高效利用。除此之外,目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了自動(dòng)給水栓、水力自動(dòng)閘門(mén)等田間控制排水先進(jìn)設(shè)備,它們可通過(guò)調(diào)節(jié)地下水位,達(dá)到排水再利用、治理漬害、減少排水對(duì)承泄區(qū)的污染等效果,最終建立稻田灌溉排水自動(dòng)控制系統(tǒng),為排水工程的現(xiàn)代化建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

2.3 農(nóng)田面源污染控制系統(tǒng)發(fā)展前景廣闊

灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用化肥、農(nóng)藥,造成了較嚴(yán)重的農(nóng)田面源污染,也成為灌區(qū)排泄水承載力降低、河湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。因此,灌區(qū)農(nóng)田面源污染物的截留、自凈效應(yīng)成為了灌區(qū)水綜合管理的重要研究課題。

a.灌區(qū)各級(jí)排水溝道系統(tǒng)截留農(nóng)田面源污染物的發(fā)展動(dòng)態(tài)。溝道是農(nóng)田排水的輸送廊道,也是農(nóng)業(yè)面源污染物遷移的主要通道。灌區(qū)排水溝道系統(tǒng)的攔截機(jī)理主要體現(xiàn)在溝內(nèi)植物截留、吸收氮磷,以及各級(jí)溝道控制減緩流速和沉降泥沙等,所以生態(tài)溝道對(duì)農(nóng)田排水中氮磷的攔截效果明顯優(yōu)于土質(zhì)溝渠和混凝土溝渠。楊林章等[43]針對(duì)太湖流域面源污染的特征提出了一種由工程和非工程措施相結(jié)合的生態(tài)攔截型溝渠系統(tǒng),該系統(tǒng)對(duì)農(nóng)田徑流中TN、TP的去除率分別達(dá)48.4％和40.5％。水生植物對(duì)氮磷的吸收是溝塘水質(zhì)凈化的重要途徑,收割是實(shí)現(xiàn)其凈化有效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),僅移除蘆葦和茭草莖葉,可去除氮193.69 kg/hm2、磷33.49 kg/hm2[44]。在灌區(qū)原位條件下,何軍等[45]試驗(yàn)研究表明,灌區(qū)尺度典型排水溝渠對(duì)TN、、TP的整體去除率分別為44.6％、37.3％、9.9％和35.1％,去除凈化效果顯著且極具規(guī)律性。

b.濕地系統(tǒng)截留農(nóng)田面源污染物的發(fā)展動(dòng)態(tài)。隨著農(nóng)業(yè)面源污染的加劇,人們意識(shí)到可以充分利用土壤水生植物微生物復(fù)合的水塘、溝槽等綜合生態(tài)體系凈化水質(zhì)。通過(guò)對(duì)流域內(nèi)各地塊地表徑流的儲(chǔ)存,田間水塘能截留徑流中的營(yíng)養(yǎng)鹽,還能通過(guò)土壤的吸附和截留、微生物降解、植物吸收以及根系效應(yīng)等綜合作用實(shí)現(xiàn)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除?；谶@種思路,美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)研發(fā)了濕地水庫(kù)地下灌溉系統(tǒng),取得了良好的氮磷去除效果。潘樂(lè)等[46]在人工濕地對(duì)稻田氮磷污染去除效應(yīng)和規(guī)律的研究中發(fā)現(xiàn),人工濕地能明顯改善農(nóng)田排水水質(zhì),塘堰濕地對(duì)TN、TP整體去除率可分別達(dá)到45.88％ 和44.20％。何軍等[45]研究發(fā)現(xiàn),塘堰對(duì)TN、NO-3-N、和TP的平均去除率分別為15.2％、15.6％、30.2％和-6.5％,表現(xiàn)出一定的抗沖擊自修復(fù)性。同時(shí)我國(guó)許多流域、湖泊區(qū)都選用人工濕地作為農(nóng)業(yè)面源污染物的凈化系統(tǒng)[47-49],證明人工濕地處理農(nóng)田排水合理可行,具有良好的發(fā)展前景。國(guó)內(nèi)外研究還表明,各種天然或人工濕地對(duì)去除農(nóng)田排水中的氮磷都非常有效。鄱陽(yáng)湖地區(qū)就是充分利用湖灘草洲大量分布的天然濕地凈化處理農(nóng)業(yè)面源污染物,也取得了顯著的氮磷凈化效果[50]。

c.河岸帶植被截留農(nóng)田面源污染物的發(fā)展動(dòng)態(tài)。河岸帶作為陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)地帶,其植被覆蓋變化不僅會(huì)對(duì)河岸土壤的有機(jī)質(zhì)含量和分布特征產(chǎn)生影響,而且也會(huì)影響河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康,尤其是農(nóng)田周邊地區(qū)河岸帶不僅能調(diào)蓄洪水,提供生物廊道,還能有效消減污染,凈化水土環(huán)境[51]。20世紀(jì)國(guó)外學(xué)者就研究表明,農(nóng)田和水體之間合理的草地或林地緩沖帶,可有效降低水體中氮、磷的含量,對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染治理效果顯著[52]。黃玲玲[53]進(jìn)一步研究表明,各營(yíng)養(yǎng)元素的凈化效果還受河岸帶寬度的影響,20～30 m的竹林河岸帶可有效降低周圍農(nóng)田氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素的非點(diǎn)源排放,其中20m寬的竹林河岸帶土壤水TN、TP、的濃度分別降低了40.53％、84.53％、43.15％、51.39％、47.82％和75. 14％,達(dá)到了顯著減輕河流面源污染的效果。在農(nóng)田灌區(qū),農(nóng)田與林帶寬度比例為100∶40或150∶40時(shí)較合理[54],這種模型既能少占耕地,又能凈化水質(zhì),保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

除此之外,為使農(nóng)業(yè)面源污染物流失得到最大化控制,彭世彰等[44]已有研究表明,通過(guò)溝塘濕地逐級(jí)減排和逐級(jí)凈化,系統(tǒng)出流水中TN和TP平均質(zhì)量濃度分別較入口減小22.01％和9.59％。施肥后各系統(tǒng)的凈化效果更為顯著,排水中的TN、在農(nóng)溝攔蓄后,氮素平均去除率分別為63.9％、67.8％和83.2％,進(jìn)入濕地再次凈化后,氮素質(zhì)量濃度進(jìn)一步降低,平均去除率可分別達(dá)47.7％、44.3％和82.0％,實(shí)現(xiàn)了對(duì)稻田排水中氮磷的原位削減[55]。所以考慮各個(gè)控污系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)控與協(xié)同運(yùn)行將是今后研究的重要課題。

3 存在問(wèn)題及發(fā)展方向

3.1 我國(guó)灌區(qū)水綜合管理中存在的問(wèn)題

a.未充分考慮節(jié)水的時(shí)空變異和尺度效應(yīng)。灌區(qū)水綜合管理不僅僅局限于田間水分的管理,它包括對(duì)整個(gè)灌區(qū)水量、水質(zhì)的調(diào)控以及對(duì)灌區(qū)及其周邊相關(guān)系統(tǒng)的生態(tài)保護(hù)。田間尺度上的節(jié)水并不等于灌區(qū)尺度上的節(jié)水,灌區(qū)尺度上灌溉系統(tǒng)上游提高水利用效率后,可能對(duì)下游灌區(qū)的生態(tài)平衡產(chǎn)生負(fù)面影響[56]。不同尺度上研究范圍不同,節(jié)水效率的變化規(guī)律、衡量標(biāo)準(zhǔn)以及動(dòng)力目標(biāo)就有所不同,所選擇的灌溉排水策略及相應(yīng)的施肥管理策略也就不同。因此,今后需要解決不同時(shí)空耦合與不同尺度間水轉(zhuǎn)化問(wèn)題,切實(shí)提高灌區(qū)水的有效利用率。

b.未能從灌區(qū)整體實(shí)現(xiàn)工程與非工程技術(shù)的集成應(yīng)用。我國(guó)的節(jié)水灌溉技術(shù)受到經(jīng)濟(jì)、制度的限制,普遍存在重工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)效益、輕非工程建設(shè)和生態(tài)效益的傾向。通常認(rèn)為在輸水過(guò)程中采取渠道襯砌或管道輸水等節(jié)水工程措施,在灌水時(shí)采取畦田灌溉、噴灌、滴灌等節(jié)水技術(shù)措施就可以實(shí)現(xiàn)灌溉節(jié)水;但從灌區(qū)整體看這些先進(jìn)的工程技術(shù)不僅改變了灌區(qū)物質(zhì)和能量循環(huán),還導(dǎo)致了農(nóng)田系統(tǒng)水量平衡要素的變化。如何從灌區(qū)整體上實(shí)現(xiàn)工程與非工程技術(shù)的集成,如何在推廣先進(jìn)節(jié)水技術(shù)的同時(shí)維持農(nóng)田生態(tài)平衡,如何將節(jié)水技術(shù)模式與管理控制形式有機(jī)結(jié)合都是今后探索研究的關(guān)鍵問(wèn)題。

c.缺少衡量灌區(qū)水綜合管理的指標(biāo)體系。從制定灌區(qū)水綜合管理戰(zhàn)略到落實(shí)相應(yīng)水管理規(guī)劃再到實(shí)施具體水管理工程技術(shù),目前都沒(méi)有一個(gè)明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)和衡量標(biāo)準(zhǔn)。灌區(qū)水綜合管理涉及水利、農(nóng)業(yè)、土壤、氣象、生物、生態(tài)、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治、教育、法律等多學(xué)科,在綜合考慮各學(xué)科的影響及其交叉作用后制定出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,是灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)中水綜合管理的難點(diǎn)。今后只有突破這一瓶頸,我國(guó)灌區(qū)才能更好地落實(shí)發(fā)展性、現(xiàn)代性與可持續(xù)性建設(shè),從而才能保障糧食安全、環(huán)境安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定。

d.未能全面實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的灌區(qū)水綜合管理。過(guò)去追求以“高產(chǎn)”為目標(biāo)的灌區(qū)發(fā)展方向?qū)е铝怂Y源、水環(huán)境、水生態(tài)問(wèn)題突出,以“節(jié)水”為目標(biāo)的發(fā)展方向也未考慮灌區(qū)水生態(tài)及周邊生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。在當(dāng)今國(guó)家糧食安全難以保障、水資源緊缺與用水浪費(fèi)、缺水與污水并存、生態(tài)健康與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相矛盾的嚴(yán)峻形勢(shì)下,單一目標(biāo)的灌區(qū)水綜合管理已不再能滿足國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的需求。今后需要全面落實(shí)以節(jié)水、高產(chǎn)、高效、低排、控污以及水生態(tài)文明為目標(biāo)的全方位、多層次灌區(qū)水綜合管理發(fā)展方向。

e.灌排調(diào)控整體系統(tǒng)未能發(fā)揮較好的協(xié)同運(yùn)行效應(yīng)。目前灌區(qū)水綜合管理各階段、各系統(tǒng)在協(xié)同運(yùn)行中缺乏整體性與耦合性,對(duì)本具有密切聯(lián)系的取水、輸水、配水、灌水、排水、凈水的相關(guān)性認(rèn)識(shí)不充分,使“農(nóng)田生態(tài)溝濕地”的水綜合管理模式不能體現(xiàn)整體效應(yīng)和發(fā)揮協(xié)同作用,難以實(shí)現(xiàn)灌區(qū)節(jié)水高產(chǎn)與減排控污的和諧統(tǒng)一。今后灌區(qū)的發(fā)展不僅要充分發(fā)揮各系統(tǒng)的作用,更要重視各階段相互作用下的機(jī)理效果與組合模式,最終形成立足國(guó)家目標(biāo)、解決國(guó)家需求的灌區(qū)水綜合管理體系。

3.2 灌區(qū)水綜合管理的科學(xué)研究及創(chuàng)新突破點(diǎn)

a.創(chuàng)新節(jié)水灌溉理論,構(gòu)建灌區(qū)綜合節(jié)水模式。節(jié)水灌溉新理論應(yīng)以“保護(hù)水源、節(jié)約用水、優(yōu)化用水、高效用水”為理念,以共同實(shí)現(xiàn)水生態(tài)安全、農(nóng)田生態(tài)可持續(xù)發(fā)展為原則,以“水資源利用、水環(huán)境保護(hù)、水經(jīng)濟(jì)優(yōu)化、灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展”為節(jié)水外延,以降水、作物水、地表水、土壤水、地下水的農(nóng)田“五水”轉(zhuǎn)化為中樞,以污染物負(fù)荷效應(yīng)研究及水量、水質(zhì)管理為切入點(diǎn),通過(guò)研究作物高效用水調(diào)控的響應(yīng)機(jī)理及其農(nóng)田生源要素的變化規(guī)律,構(gòu)建節(jié)水控污的灌溉理論與模式;通過(guò)研究作物需水時(shí)空分異規(guī)律與農(nóng)田生境因子互動(dòng)效應(yīng),明晰節(jié)水控污灌溉條件下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境容量;通過(guò)研究農(nóng)田氮磷運(yùn)移規(guī)律及其農(nóng)田灌溉的響應(yīng)機(jī)理,確定“資源節(jié)約型”、“環(huán)境友好型”的農(nóng)田水肥管理調(diào)控模式。最終綜合集成精準(zhǔn)灌溉技術(shù)、水肥高效利用技術(shù)、節(jié)水工程技術(shù)以及灌區(qū)水管理技術(shù),形成適于我國(guó)國(guó)情的發(fā)展性、現(xiàn)代性、可持續(xù)性灌區(qū)綜合節(jié)水模式。

b.探索農(nóng)田水位綜合管理模式,發(fā)揮農(nóng)田科學(xué)排水的資源環(huán)境效應(yīng)。以控制排水為代表的農(nóng)田水位綜合管理已成為管理排水和控制農(nóng)田面源污染的有效途徑,受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。在節(jié)水灌溉和作物品種更新條件下,考慮氣象因素、作物耐淹及耐漬機(jī)理,分析農(nóng)田水位控制對(duì)地下水、土壤水之間水分轉(zhuǎn)化的影響規(guī)律,探討農(nóng)田面源污染物的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理,建立相應(yīng)的水量水質(zhì)轉(zhuǎn)換關(guān)系,進(jìn)行不同時(shí)空尺度上農(nóng)田排水資源化利用的環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià),制定明溝、暗管、豎井等多種方式結(jié)合的科學(xué)排水方案,最終構(gòu)建高產(chǎn)、節(jié)水、減污的控制排水評(píng)價(jià)模型,突破農(nóng)田水位綜合管理模式優(yōu)選、農(nóng)田灌溉生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制策略分析及農(nóng)田排水資源化利用評(píng)價(jià)基本理論與技術(shù)關(guān)鍵。

c.探索農(nóng)田排水中污染物的輸移轉(zhuǎn)化規(guī)律,創(chuàng)建農(nóng)田生態(tài)溝濕地系統(tǒng)運(yùn)行模式。研究農(nóng)田面源污染調(diào)控系統(tǒng)對(duì)氮磷等污染物的截留、凈化機(jī)理是掌握農(nóng)田排水污染物輸移轉(zhuǎn)化規(guī)律的關(guān)鍵。農(nóng)田生態(tài)溝濕地系統(tǒng)能利用各自的特點(diǎn)與作用,逐級(jí)減排、逐級(jí)凈化,使污染物濃度和負(fù)荷沿程不斷降低,實(shí)現(xiàn)水肥資源的高效利用和農(nóng)田排水中污染物的原位削減,延展傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)的組成和功能,為我國(guó)糧食作物高效清潔生產(chǎn)方式發(fā)展提出創(chuàng)新性研究方向。同時(shí)還應(yīng)充分考慮植被的生長(zhǎng)特點(diǎn)和季節(jié)性變化,掌握各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)農(nóng)田污染物質(zhì)的吸附、降解機(jī)理與整個(gè)系統(tǒng)特征參數(shù)的關(guān)系,明晰各環(huán)節(jié)的凈化能力、凈化效果和排出產(chǎn)物規(guī)律,確定最佳排水流速與污水在各個(gè)階段的最適停留時(shí)間,以使農(nóng)田生態(tài)溝濕地系統(tǒng)發(fā)揮最佳的耦合作用,力求創(chuàng)建出其系統(tǒng)調(diào)度方式和協(xié)同運(yùn)行模式。

d.明確灌排耦合的田間水分閾值,建立合理灌排耦合制度。應(yīng)著重研究節(jié)水灌溉和控制排水的耦合作用。一方面使作物獲得較高的水分和光能利用率,實(shí)現(xiàn)對(duì)作物生理生長(zhǎng)的全面調(diào)控;另一方面應(yīng)揭示排水對(duì)氮磷污染物負(fù)荷的影響規(guī)律,體現(xiàn)灌排耦合的生態(tài)效應(yīng)。作物生長(zhǎng)的土壤環(huán)境作為灌排耦合體是研究灌排耦合制度的關(guān)鍵,應(yīng)考慮灌排水分生產(chǎn)率及重復(fù)利用率等指標(biāo)隨尺度的不同而有不同標(biāo)準(zhǔn),明確各尺度上的灌排耦合土壤水分閾值,建立不同尺度下合理的灌排耦合制度及水分生產(chǎn)函數(shù),使灌排整體系統(tǒng)充分發(fā)揮“1+1＞2”的協(xié)同運(yùn)行效果。

e.構(gòu)建灌區(qū)水生態(tài)文明建設(shè)長(zhǎng)效機(jī)制,建設(shè)節(jié)水型生態(tài)灌區(qū)。灌區(qū)水綜合管理就是將灌區(qū)節(jié)水與生態(tài)建設(shè)的理念貫穿于整個(gè)灌區(qū)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理中。在大力開(kāi)展灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造的同時(shí),要本著水安全、水環(huán)境、水景觀、水文化、水經(jīng)濟(jì)“五位一體”的思想,全面落實(shí)水綜合管理各項(xiàng)制度與措施,遵循可持續(xù)發(fā)展、因水制宜、水質(zhì)水量?jī)墒肿?、資源環(huán)境兩不誤等原則,全面、簡(jiǎn)潔、綜合反映水生態(tài)文明建設(shè)的可行性與可操作性,力求在協(xié)調(diào)好灌區(qū)水資源配置的同時(shí),構(gòu)建水生態(tài)文明建設(shè)長(zhǎng)效機(jī)制。另一方面,灌區(qū)水綜合管理應(yīng)根據(jù)灌區(qū)水資源時(shí)空分布特征,考慮灌排系統(tǒng)的水資源循環(huán)利用模式,通過(guò)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、優(yōu)化配置、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程調(diào)度、動(dòng)態(tài)仿真等多功能水管理智能化系統(tǒng),深入研究農(nóng)田生態(tài)格局演變趨勢(shì)及其與水生態(tài)文明之間的耦合關(guān)系,建設(shè)節(jié)水、高效、生態(tài)與信息化、自動(dòng)化、智能化相結(jié)合的智慧灌區(qū),實(shí)現(xiàn)安全性、穩(wěn)定性、景觀性、自然性和親水性的完美結(jié)合,最終走向人水和諧、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)雙贏的灌區(qū)發(fā)展必由之路。

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Advances in research and development on integrated water management of irrigation district

//PENG Shizhang1, LIU Xiaoyin1,2,YANG Shihong1,2,JI Renjing1,2(1.State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering,Hohai University,Nanjing210098,China;2.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering,Hohai University,Nanjing210098,China)

Implementation of integrated water management of irrigation district can benefit the agricultural ecology,economy and society in a coordinated and sustainable way.It not only improves the ecological function of farmland and maintains the safety of our domestic food supply,but also protects the water resources and environment.In this paper,we defined the concept of integrated water management of irrigation district and demonstrated its importance and urgency in irrigation district development.Then the research progresses of water-saving irrigation,drainage control and agricultural non-point source pollution control in irrigation district were discussed comprehensively at home and abroad as well as its existing problems including the lack of considering fully temporal variability,scale effect,integration of engineering and technology, indicator system,and the coordinative operation of irrigation and drainage systems.Finally,the future research trend and potential breakthrough point of study for the integrated water management of irrigation district were analyzed at the aspects of water saving,drainage control,pollution control and their coupled interactions,in order to utilize the water resources efficiently.The research results of this paper can support the sustainable development of irrigation district in our country and other relevant research works.

irrigation district;integrated water management;water-saving irrigation;controlled drainage;non-point source pollution;research advances

10.3880/j.issn.10067647.2013.06.001

TV213.4;S274.3

A

10067647(2013)06000109

20130822 編輯:熊水斌)

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD08B04,2011BAD25B07)

彭世彰(1959—),男,上海人,教授,博士,主要從事節(jié)水灌溉理論與農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)研究。E-mail:szpeng@hhu.edu.cn

楊士紅(1983—),男,山東蒙陰人,博士,主要從事節(jié)水灌溉與農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)研究。E-mail:ysh7731@hhu.edu.cn