灌区现代化及国外灌排技术发展资料.课件.ppt

1、灌区现代化及国外灌排技术发展灌区现代化及国外灌排技术发展高占义高占义中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院 总工总工国际灌溉与排水委员会国际灌溉与排水委员会 主席主席20142014年年6 6月月9 9日日一、灌区现代化一、灌区现代化现现 代代 化化 现代化是一个相对的概念，是现在和将现代化是一个相对的概念，是现在和将来的状况相对于过去的状况，先进的理念和来的状况相对于过去的状况，先进的理念和技术及方法相对落后的和传统的理念及技术技术及方法相对落后的和传统的理念及技术和方法；现代化也是一个历史过程，包括从和方法；现代化也是一个历史过程，包括从传统经济向现代经济、传统社会向现代社会、传统经

2、济向现代经济、传统社会向现代社会、传统文明向现代文明的转变等。传统文明向现代文明的转变等。 第一次现代化，指第一次现代化，指从农业时代向工业时从农业时代向工业时代、农业经济向工业代、农业经济向工业经济、农业社会向工经济、农业社会向工业社会、农业文明向业社会、农业文明向工业文明的转变。工业文明的转变。现现 代代 化化 进进 程程 第二次现代化，指从工业时代向知识时代、工第二次现代化，指从工业时代向知识时代、工业经济向知识经济、工业社会向知识社会、工业文业经济向知识经济、工业社会向知识社会、工业文明向知识文明的转变。它是一种新现代化，明向知识文明的转变。它是一种新现代化，7070年代年代以来学者们

3、关于新经济（知识经济、信息经济、网以来学者们关于新经济（知识经济、信息经济、网络经济、数字化经济等）、新社会（知识社会、信络经济、数字化经济等）、新社会（知识社会、信息社会、网络社会、学习社会等）和新文明（知识息社会、网络社会、学习社会等）和新文明（知识文明、非物质文明等）文明、非物质文明等） 现现 代代 化化 进进 程程四个现代化四个现代化 四个现代化即工业现代化、农业现代化、国四个现代化即工业现代化、农业现代化、国防现代化、科学技术现代化，是我国防现代化、科学技术现代化，是我国19501950年代至年代至19601960年代提出的国家战略目标年代提出的国家战略目标农业现代化是中国现代化进程

4、中的短板农业现代化是中国现代化进程中的短板 在在20132013年年1212月召开的中央农村工作会议上再次月召开的中央农村工作会议上再次强调国家粮食安全战略，会议指出，要加快推进农强调国家粮食安全战略，会议指出，要加快推进农业现代化，以保障国家粮食安全和促进农民增收为业现代化，以保障国家粮食安全和促进农民增收为核心，立足我国基本国情农情，遵循现代化规律，核心，立足我国基本国情农情，遵循现代化规律，依靠科技支撑和创新驱动，提高土地产出率、资源依靠科技支撑和创新驱动，提高土地产出率、资源利用率、劳动生产率，努力走出一条生产技术先进利用率、劳动生产率，努力走出一条生产技术先进、经营规模适度、市场竞争

5、力强、生态环境可持续、经营规模适度、市场竞争力强、生态环境可持续的中国特色新型农业现代化道路。的中国特色新型农业现代化道路。 灌区现代化是农业现代化的重要组成部灌区现代化是农业现代化的重要组成部分和是实现农业现代化的基础。灌区的运行分和是实现农业现代化的基础。灌区的运行管理由硬件和软件两个组成部分：管理由硬件和软件两个组成部分： 1. 1. 灌区的硬件：工程设施、设备等；灌区的硬件：工程设施、设备等； 2. 2. 灌区的软件：管理机构、制度、人灌区的软件：管理机构、制度、人员、理念及技术等。员、理念及技术等。灌区现代化灌区现代化通过灌区现代化实现的目标通过灌区现代化实现的目标 安全性安全性 可

6、靠性可靠性 高效性高效性 灵活性灵活性 公平性公平性 持续性持续性灌区工程系统灌区现代化改造内容 工程设施：完善、配套、升级 管理体制：民主、法治、高效 管理队伍：知识化、专业化 技术应用：信息化、自动化、智能化、网络化 理念更新：多样化、人文、保护生态环境： 用户权益：参与性、独立性、平等性二、为什么要开展灌区现代化2010年至2050年世界人口数量农农村村城市城市粮粮 食食 增增 加加 预预 期期 在未来在未来2525至至3030年粮食需求将增加年粮食需求将增加70-80%70-80%。80 - 90% 80 - 90% 将来自现有耕地将来自现有耕地提高单产、增加复种指数提高单产、增加复种

7、指数发展灌溉排水面积发展灌溉排水面积对已有的灌溉系统进行现代化改造对已有的灌溉系统进行现代化改造发展排水设施发展排水设施10 - 20% 10 - 20% 来自新开垦土地来自新开垦土地国际市场上粮食价格变化情况国际市场上粮食价格变化情况世世 界界 耕耕 地地 资资 源（源（1515亿公顷）亿公顷）耕地与灌排系统耕地与灌排系统全世界总的耕地面积全世界总的耕地面积 15.0 15.0 亿亿 公顷公顷无灌排设施耕地无灌排设施耕地 11.0 11.0 亿亿 公顷公顷只有灌溉设施只有灌溉设施 2.1 2.1 亿亿 公顷公顷有灌溉与排水设施有灌溉与排水设施 0.6 0.6 亿亿 公顷公顷只有排水设施只有排

8、水设施 1.3 1.3 亿亿 公顷公顷73.0%14.0%4.0%8.7%No-systemIrrigationIrrigation &DrainageDrainage雨养耕地和有灌排设施耕地生产粮食产量比例雨养耕地和有灌排设施耕地生产粮食产量比例55% 45%Water ManagementRainfed全全世界农业供水量情况世界农业供水量情况灌区存在的问题主要灌溉国家喷微灌占总灌溉面积比例主要灌溉国家喷微灌占总灌溉面积比例%三、渠道衬砌和管道化三、渠道衬砌和管道化我国的渠道衬砌技术世界先进我国的渠道衬砌技术世界先进 回补地下水回补地下水 防洪的作用防洪的作用REINFORCED CONCR

9、ETE PIPECONCRETE CYLINDER PIPEWELDED STEEL PIPESolutions Bringing Water to LifePRESSURECAST STEEL PIPE四、现代灌溉技术四、现代灌溉技术激光控制平地激光控制平地提高灌水均匀度不但可以节水提高灌水均匀度不但可以节水还可以提高品质和产值还可以提高品质和产值田间灌溉方法的转变田间灌溉方法的转变 沟灌沟灌地面滴灌地面滴灌2022-4-17 41地下滴灌技术地下滴灌技术Small basin 我国的小畦田和膜下滴灌技术世界领先我国的小畦田和膜下滴灌技术世界领先五、灌区管理现代化五、灌区管理现代化实时的水管

10、理决策支持系统实时的水管理决策支持系统Data ProcessingData StorageModelingObserved DataWater Control Management DecisionsInstructionsSERVERSPublic and CooperatorsField OfficeWeatherForecast50EC/pH ControlGSMRadio作物管理技术（作物管理技术（CropCrop Management Technology CMTManagement Technology CMT）I-SCADA MANIFOLD RTU六、遥感等新技术的应用六、遥

11、感等新技术的应用灌溉水利用率计算方法灌溉水利用率计算方法灌灌= =干干支支斗斗农农毛毛田田利用利用ETc计算灌溉水利用率：计算灌溉水利用率：ETc/灌溉水量（灌溉水量（mm） ETc = kc x ET0 Project Irrigation efficiency of 67% Large diversion at start of irrigation season从节水灌溉到农业高效用水从节水灌溉到农业高效用水 用现代化的灌溉方法每次灌水量少了，灌水次用现代化的灌溉方法每次灌水量少了，灌水次数增加了，单位面积用水量也可能没减少；增数增加了，单位面积用水量也可能没减少；增加了灌溉面积加了灌溉

12、面积 提高单位水量的产出提高单位水量的产出(Water Productivity (Water Productivity WP) WP) ，用同样的水量生产了更多的农产品，用同样的水量生产了更多的农产品 WP= WP=产量（产值）产量（产值）/ /用水量用水量 实时、适量灌水，单产增加了、品质改善了、实时、适量灌水，单产增加了、品质改善了、效益增加了、劳动强度减少了效益增加了、劳动强度减少了灌区供水的多功能化灌区供水的多功能化七、在流域或区域水循环过程七、在流域或区域水循环过程中研究灌溉用水的转化与效率中研究灌溉用水的转化与效率以流域为单元的水管理以流域为单元的水管理From Irrigati

13、on District Management Towards Basin Management?地下水地下水降雨灌溉灌溉地表水地表水水库水库生活与工业用生活与工业用水水湿地湿地海洋海洋深层渗漏深层渗漏灌溉回归水灌溉回归水基流提取地下水提取地下水提出地下水提出地下水河流回补地下水河流回补地下水ETETETETETETETETETET林地林地草地草地非耕地非耕地可开垦荒地可开垦荒地水库水库雨养农业雨养农业灌溉农业灌溉农业“农业用水耗水是水循环过程的组成部分农业用水耗水是水循环过程的组成部分”以区域水循环为基础提高农业用水以区域水循环为基础提高农业用水效率和效益效率和效益 农业灌溉的工程节水措施的节

14、水潜力是有限的，农业灌溉的工程节水措施的节水潜力是有限的，但可以实现实时、适量供水，提高灌溉水保证率，但可以实现实时、适量供水，提高灌溉水保证率，提高产量和产品品质，方便工程管理、节约劳动提高产量和产品品质，方便工程管理、节约劳动力；节水灌溉技术力；节水灌溉技术高效灌溉技术；高效灌溉技术； 灌区采取利用回归水的措施可以提高灌溉用水的灌区采取利用回归水的措施可以提高灌溉用水的效率和效益，以较小的投入实现高效用水；效率和效益，以较小的投入实现高效用水； 注重灌溉用水的多用途作用，用更全面的方法和注重灌溉用水的多用途作用，用更全面的方法和角度评价灌溉水的利用率和效益。角度评价灌溉水的利用率和效益。八

15、、八、 规模化经营及技术支撑规模化经营及技术支撑关注集约化经营和小型农户关注集约化经营和小型农户的发展问题的发展问题发发 展展 中中 国国 家家经济发展使这些国家的人口从农村向城市转移经济发展使这些国家的人口从农村向城市转移粮食需求和生产在增加粮食需求和生产在增加农田面积增加，在发展机械化农田面积增加，在发展机械化发展高价值的作物，以使农民在小规模的耕地发展高价值的作物，以使农民在小规模的耕地上生存上生存兼顾耕作和打工兼顾耕作和打工发发 达达 国国 家家 情情 况况农业产值占农业产值占GDPGDP的比例很低的比例很低农业人口占总人口的比例很小、且还在减少农业人口占总人口的比例很小、且还在减少

16、(2-3%)(2-3%)农业生产率是发展中国家和最不发达国家的农业生产率是发展中国家和最不发达国家的500500倍以上。倍以上。美国农业规模化经营情况美国农业规模化经营情况 在农场工作的劳动力小在农场工作的劳动力小于美国总劳动力的于美国总劳动力的2%2%； 涉农劳动力占美国就业涉农劳动力占美国就业量的量的17% 17% ； 农业产值占国内生产总农业产值占国内生产总值值9 9万亿美元中的万亿美元中的16%16%；占美国出口总值的占美国出口总值的8% 8% 。以色列规模化经营情况以色列规模化经营情况九、灌溉与排水的协调发展九、灌溉与排水的协调发展各类国家各类耕地所占比例（各类国家各类耕地所占比例（

17、% %）国家类别国家类别% % 无灌排系统无灌排系统有灌溉设施有灌溉设施有排水设施有排水设施发达国家发达国家发展中国家发展中国家最不发达国家最不发达国家67676969878711112323121222228 82 2 世界灌溉面积前十位国家世界灌溉面积前十位国家 (百万公顷百万公顷) 世界排水面积前十位国家世界排水面积前十位国家 (百万公顷百万公顷)十、生物能源对粮食安全的挑战十、生物能源对粮食安全的挑战美国玉米用于生产乙醇情况美国玉米用于生产乙醇情况Note: 2006/07 through 2010/11 are projected based on the February 9, 2

18、007, World Agricultural Supply and Demand Estimates, the March 2, 2007, Grains and Oilseeds Outlook 2007, and the February 2007 USDA Agricultural Projections to 2016. 生产乙醇需要的粮食生产乙醇需要的粮食020406080100120140160200520072009201120132015百万吨百万吨中国中国 玉米玉米加拿大加拿大 小麦小麦加拿大加拿大 玉米玉米欧盟欧盟 小麦小麦欧盟欧盟 玉米玉米美国美国 玉米玉米生物燃料的经

19、济可行性生物燃料的经济可行性020406080100小麦小麦乙醇乙醇, 欧盟欧盟玉米玉米乙醇乙醇,美国美国甜菜甜菜乙醇乙醇, 欧盟欧盟甘蔗甘蔗乙醇，巴西乙醇，巴西菜籽油菜籽油生物柴油生物柴油欧盟欧盟美元美元 /每桶原油每桶原油 临界原油价格临界原油价格 2004年原油价格年原油价格 2006年年4月原油价格月原油价格十一、案例：美国十一、案例：美国德克萨斯州德克萨斯州解决解决地下水超采的途径地下水超采的途径 自自19501950年以来，由年以来，由于气候干旱和灌溉的快于气候干旱和灌溉的快速发展，地下水开采量速发展，地下水开采量逐年增加，开采量超过逐年增加，开采量超过其自然补给量，使得德其自然补

20、给量，使得德州范围内地下水水位呈州范围内地下水水位呈现逐年下降的趋势，而现逐年下降的趋势，而地下水开采面积逐年递地下水开采面积逐年递增增。图图1 德克萨斯州位置图德克萨斯州位置图问问 题题德克萨斯州地下水水位变化趋势德克萨斯州地下水水位变化趋势德克萨斯州德克萨斯州20102010年用水情况年用水情况德克萨斯州全州德克萨斯州全州2010-20602010-2060年用水需求年用水需求2000 2010 2020 2030 2040 2050 206012.010.08.06.04.02.00.0 灌溉用水灌溉用水 生活用水生活用水 工业用水工业用水需 水量 （ 百万 英亩尺）20082008年灌

21、溉年灌溉面积及面积及用水情况用水情况总灌溉面总灌溉面积积（万万ha）总灌溉用水总灌溉用水量量( (亿亿m m3 3) )地下水灌地下水灌溉面积溉面积( (万万haha) )地下水用地下水用水量水量( (亿亿m m3 3) )地下水占地下水占总灌溉用总灌溉用水量的水量的%亩均用水亩均用水量量( (m m3 3/ /亩亩)21721784.184.119019068.568.581.481.426426420082008年德克萨斯州不同灌溉方式年德克萨斯州不同灌溉方式的的灌溉面积灌溉面积所占比例所占比例情况情况解决缺水的途径解决缺水的途径1、农业节水措施：激光平整农田、渠道衬砌、管道输水、根据土壤含水率安排灌溉、集成输水、应用新的灌溉技术 (滴灌和喷灌)、波涌灌溉 、利用回归水、采用自动化控制技术；2、污水处理、中水循环使用和咸水淡化利用；3、改变作物品种；4、改变种植结构；5、保护性耕作方法；6、加强降雨管理；7、将部分灌溉农田转为旱作农田。德克萨斯州灌溉面积德克萨斯州灌溉面积水资源综合管理水资源综合管理- -可持续发展可持续发展(IWRM-Sustainable D.)(IWRM-Sustainable D.)谢谢 谢！谢！