农田排水技术的重大问题与研究内容

(1)合理协调防洪与排涝的关系。当前,我国农业生产基本上以户为承包单位,因而在排涝能力上也因户而异,缺少全局性的地区治涝防涝规划。而区域性的防洪工程多是由国家和地方政府投资,与除涝相比,水库、堤防等防洪工程标准相对较高。但水库、堤防标准的提高可能导致被保护的两岸地区排水困难,大多数情况下无法自排,增大了除涝的困难。况且,洪涝灾害大多数是同步发生,机械排涝能力的提高,又可能使河道的行洪负担加重,甚至酿成威胁全局的洪水灾害。如1991年发生在淮河、太湖流域的大水,由于太湖流域的经济发达,农民所拥有的排涝能力较高,直接排入河网的涝水达4000m3/s,增加了下游地区的洪水风险和防洪负担。如何解决除涝和防洪的矛盾,在长江中下游地区尤为突出,解放以来大量围湖造田,湖泊面积缩小,影响防洪安全,1998年洪水以后提出“平垸行洪、退田还湖”,但防洪的目的不仅在于保护城市和工矿企业,而且也要保护世代农民赖以生存的土地,因此,如何对流域的排涝系统进行统一规划,合理协调防洪与排涝的关系,解决蓄洪与垦殖的矛盾,提高低洼涝渍地区的除涝排水能力,仍是当前的迫切要求和值得解决的问题。

(2)涝渍盐碱综合防御工程技术体系研究。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,提高对涝渍盐碱灾害的防御能力;以排水标准作为治理的目标和依据,研究明沟、暗管、竖井及其优化组合的适用有效排水技术;研究适应不同地区的新型暗管排水外包料规格,在排水施工机械引进、消化的基础上,开发适应我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,为我国农业涝渍盐碱灾害防御提出一整套综合治理技术。

(3)工程措施与非工程措施相结合。为了维持农业的持续发展,一方面要求提高农村防洪排涝标准,另一方面要求改善传统的治理技术与管理模式,将工程措施与非工程措施、防灾减灾措施紧密结合起来。例如,针对农村除涝排水工程多、小、散的特点,探讨除涝工程管理运用操作规程和控制运用模式,进行防洪除涝系统优化调度研究,建立农村防洪除涝系统优化规划的数学模型、决策技术及优化方案等,最大限度发挥内河、水面蓄滞洪涝的功能,既减少农田洪涝灾害损失,又避免人为增大河道洪峰流量抬高洪峰水位的趋向。与此同时,研究适应种植、培育耐湿耐涝品种,提高作物抗涝能力,以减轻受灾损失程度。

(4)基于信息技术的决策支持系统的建立。建立基于GIS技术、满足涝渍防御管理需求的决策支持系统。系统中包括有关气象、水文、土壤、下垫面条件、防洪除涝工程及区域社会经济发展状况的数据库,具备各类信息的空间显示、查询和分析功能;结合不同类型的应用软件,研究不同类型区地面水、土壤水、地下水及溶质的运移与工程治理程度(渠、沟、管、泵、闸的规格标准及优化布局型式等)的关系,对不同频率典型年洪涝的风险、洪涝灾害经济损失及其对农村生态环境的影响进行预测评价,以及对不同治理和调度方案下实际发生的洪涝情况进行风险预测及评价,实行沟、站、井、闸、涵统一调度,提高除涝能力。(www.xing528.com)

(5)盐碱地的排水标准与动态控制监测技术。建立土壤水盐自动监测和数据采集系统,研究不同形式灌排措施特别是普遍实施节水灌溉条件下的土壤盐分控制指标,和不同类型气候、土壤、地下水条件下的主要作物耐盐、碱度指标;研究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;以水盐均衡理论为依据,采用计算机模拟技术,探求灌区土壤次生盐渍化的预测、预报方法,控制指标和适宜措施等,为防治工程的建设与运行提供依据。

(6)农田排水水环境影响控制技术及示范管理。农田排水对水环境的影响是和农业生产活动密切相关的,与排水量、化肥等施用量、灌溉和降雨量、水土管理措施等因素有关,是一个涉及多因素的复杂过程,必须综合考虑加以治理。选择面积大、有代表性的典型农田排水地区,建立水氮磷运移动态监测网,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,典型区域农田化肥流失途径、分区污染特征、季节变化规律;研究不同农业管理措施(不同施肥水平、不同耕作、不同灌溉模式)条件下土壤中溶质运移转化内在机理及地表和地下氮磷损失规律;建立农田排水条件下肥料运移转化的准二维预测预报模型,实现不同水肥管理措施及不同地下水位条件下化肥对土壤、作物和水环境的影响评价及预测预报;评价控制排水对减小地下排水中的氮损失量的影响,提出适宜的农田控制排水措施及可操作方案;分析探讨排水系统设计规模与地下排水中硝态氮损失与作物相对产量的相互联系和制约机制,提出同时考虑作物产量、地下水环境和工程投资的排水工程优化设计方法;运用地理信息系统与非点源(化肥等)污染模型相结合,建立典型地区自然、社会经济空间特征信息数据库,结合空间分析技术,研究农田化肥等污染与主要控制保护措施(排水控制措施、农业管理措施)的响应关系,制定相应的工程和管理措施及对策。

(7)农田排水工程技术的规范化和定型化。研究制定能够充分反映现代科学技术水平,全国统一的和具有地方特色的农田排水工程技术规程、规范,使工程的规划、设计与实施等纳入规范化和定性化的轨道,对保证工程质量,提高运行效率和经济效益以及耐久性等,都具有重要的意义。