節(jié)水配套措施鞏固退耕還林成果效益分析

李玉龍

(朔州市水務(wù)局)

近10 余年來，退耕還林工程成效顯著，既提高了林草植被覆蓋，加快了國土綠化進(jìn)程，又減輕了水土流失和風(fēng)沙危害。為鞏固退耕還林成果，充分利用水土資源，對退耕還林區(qū)存在的中低產(chǎn)田配套水利措施，進(jìn)一步改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高土地產(chǎn)出率，保證糧食安全自給，以解決退耕農(nóng)戶的長遠(yuǎn)生計和發(fā)展需求，是切實(shí)鞏固退耕還林成果的重要舉措。現(xiàn)以退耕還林區(qū)應(yīng)縣小山門村為例，對配套水利措施效果進(jìn)行研究分析。

1 研究區(qū)概況

應(yīng)縣南泉鄉(xiāng)小山門村位于縣城西南18km 處，距廣武路較近，交通比較便利。全村共有退耕戶95戶，退耕人口383 人，退耕農(nóng)田21.81 hm2，現(xiàn)存耕地210 hm2，人均耕地0.26 hm2。據(jù)調(diào)查，退耕人口年人均純收入僅4 000 元，低于全省平均水平。該村現(xiàn)有機(jī)井9 眼(其中2 眼為1993年成井，運(yùn)行多年，目前面臨報廢)，80KVA 變壓器3 臺，高壓線路1.2 km，低壓線路3.5 km。由于機(jī)井大部分為20世紀(jì)90年代成井，現(xiàn)出水量已由最初的80 m3/h 下降到40 m3/h 左右。目前全村農(nóng)田灌溉面積為67 hm2，僅占現(xiàn)存耕地面積的31.9%。無任何節(jié)水設(shè)施，滲漏嚴(yán)重，灌溉水利用率極低。薄弱的水利設(shè)施，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 水資源分析與灌溉制度的擬定

2.1 水文地質(zhì)簡況及可利用水資源分析

應(yīng)縣地下水來源主要為大氣降水，境內(nèi)水文地質(zhì)條件受地質(zhì)構(gòu)造巖性、地貌、氣候等因素的控制，大體可分為基巖裂隙巖溶水區(qū)、黃土丘陵孔隙水區(qū)、洪積扇裙孔隙水區(qū)、沖洪積平原孔隙水區(qū)、沖湖積平原孔隙水區(qū)等5 個區(qū)。南部、東北部、西北部三面環(huán)山，其間為不對稱的斷陷盆地。盆地為地表水、地下水的匯集場所，大面積的基巖山區(qū)受斷裂褶皺構(gòu)造影響以及風(fēng)化侵蝕及溶蝕作用，形成了構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙以及巖溶，給地下水的滲入、徑流與賦存創(chuàng)造了良好的條件，地下水多以泉水的形式排泄，補(bǔ)給盆地地表水或以徑流補(bǔ)給盆地松散巖層孔隙水。

據(jù)資料，應(yīng)縣可利用的水資源為地表水和地下水。地表水由兩部分組成:一是桑干河等過境水量，按P=50%保證率可利用量為1 868 萬m3，按P=75%保證率可利用量為1 107 萬m3;二是東榆林水庫、鎮(zhèn)子梁水庫、薛家營水庫等蓄水工程向桑干河灌區(qū)、渾河灌區(qū)、大小石峪灌區(qū)、民生渠灌區(qū)的供水，以及沿河高灌站在汛期抽取的桑干河、渾河河道來水，按P=50%可利用量為3 473 萬m3，按P=75%保證率可利用量為3 357 萬m3。地下水開發(fā)利用潛力區(qū)主要在盆地洪積扇裙區(qū)和沖洪積傾斜平原區(qū)，面積332.1 km2。地下水補(bǔ)給除受大氣降水補(bǔ)給外，還有山區(qū)地表徑流滲漏和地下徑流側(cè)向補(bǔ)給，多年平均補(bǔ)給模數(shù)25 萬m3/km2·a 左右，多年平均可開采量為7 842 萬m3。

2.2 灌溉制度的擬定

2.2.1 需灌溉作物組成

目前，該村需灌溉的作物主要是玉米(占70%)，其次是林草(占30%)。節(jié)水工程配套后，可及時向灌溉作物與林草提供需水。供水水源主要為中淺層地下水。

2.2.2 需水量的確定

根據(jù)研究區(qū)實(shí)驗(yàn)資料，參照原雁北地區(qū)編制的“灌溉制度”，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，擬定保證率P=50%時的玉米需水量為4 020 m3/hm2，林草需水量為1 200 m3/hm2;保證率P=75%時的玉米需水量為4 230 m3/hm2，林草需水量為1 350 m3/hm2。

2.2.3 灌溉定額擬定

灌溉凈定額采用水量平衡方程式估算，計算公式為:

式中:M——作物生長期灌溉用水量，m3/hm2;

E——作物需水量，m3/hm2;

P0——生長期有效降雨量，m3/hm2;

S——地下水補(bǔ)給量，m3/hm2;

ΔV——生長期初末的田間根系吸水層儲水量，m3/s。

由于研究區(qū)內(nèi)地下水埋深較大，故地下水補(bǔ)給量S 忽略不計。生長期初末的田間根系吸水層儲水變化ΔV 很小，并且習(xí)慣于播前冬春灌，故ΔV 可忽略不計。因此，上述公式可簡化為:M=E -P0。根據(jù)簡化公式計算得作物與林草不同頻率的灌溉凈定額見表1。本次研究區(qū)規(guī)劃夏澆平均灌水定額取225 -825 m3/hm2·次。根據(jù)當(dāng)?shù)貧v年灌溉調(diào)查，結(jié)合“雁北灌溉制度”，初步擬定林草灌水次數(shù)4 -5次，玉米灌水次數(shù)2 -3 次。在計算當(dāng)中，考慮到灌溉和降水的不均勻性，對凈灌水定額作適當(dāng)調(diào)整。

表1 作物與林草生長期凈灌溉定額

2.2.4 凈灌水率計算

根據(jù)灌溉的性質(zhì)，采用管灌、渠道灌溉、管灌和渠道灌溉相結(jié)合三種形式。凈灌水率計算依據(jù)公式:

式中:q——灌水率，m3/s/萬hm2;

a——作物種植比例;

m——作物各次灌水定額，m3/hm2;

T——作物灌水天數(shù)，d(1 d 開機(jī)20 h)。

根據(jù)已擬定的灌溉制度，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，對計算出的凈灌水率進(jìn)行參考修正，各水平年在不同保證率下的凈灌水率見表2 和表3。本次擬定的灌溉方式為管灌，灌溉水綜合利用系數(shù)取0.85。

表2 P=50%灌溉用水率修正計算表

表3 P=75%灌溉用水率修正計算表

3 節(jié)水配套工程設(shè)計

3.1 機(jī)井設(shè)計

根據(jù)應(yīng)縣水文地質(zhì)及已成鉆孔資料分析，區(qū)內(nèi)含水層主要集中在10 -70 m 處，部分地帶80 -90 m之間仍存在一部分有開采價值的含水層。為充分利用地下水資源，因地制宜，采用深淺結(jié)合。機(jī)井開采深度確定為90 m。成井后每眼井均進(jìn)行抽水試驗(yàn)，對確定的單井出水量予以修正，作為選配水泵的依據(jù)。初步選擇200QJ80 -80 潛水泵。

3.2 管灌節(jié)水工程設(shè)計

管灌系統(tǒng)由首部樞紐、管路系統(tǒng)兩部分組成。首部樞紐包括水泵、閘閥、止回閥、排氣閥、壓力表等設(shè)備。管道系統(tǒng)布置一級，埋入地下1.7 m。為方便管理使用，盡量沿田間道路布置，每隔50 m 留一出水口，用三通、豎管接出地面，豎管上端接給水栓。給水栓為了預(yù)防人為、機(jī)械等因素的破壞，均設(shè)置出口保護(hù)建筑物，用現(xiàn)澆混凝土加固。干管末端最低處均安裝退水閥門，安裝在磚混滲水井內(nèi)。作物與林草澆灌時，啟動機(jī)井水泵，打開給水栓即可進(jìn)行。封凍前打開退水閥門將管內(nèi)積水排空。研究區(qū)共布置固定干管7 400 m，全部選用PVC 管材，額定壓力為0.25 MPa，管徑均為φ125 mm。

4 節(jié)水配套措施鞏固退耕還林成果效益分析

4.1 生態(tài)效益

節(jié)水配套措施的實(shí)施，有效改善了當(dāng)?shù)亓植葜脖坏墓喔葪l件，植物生長的土壤環(huán)境水分供應(yīng)充足，有利于生長發(fā)育，盡快提高覆蓋率，控制水土流失與風(fēng)沙災(zāi)害，生態(tài)效益顯著。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)水配套措施實(shí)施后，農(nóng)田土壤的水分得以保證，可有效抵御干旱的侵襲，使作物產(chǎn)量和質(zhì)量顯著提高。新增水澆地40 hm2，按1 hm2增產(chǎn)3 000 kg計算，可增加糧食產(chǎn)量12 萬kg;河灘地土層加厚13.3 hm2，按1 hm2增產(chǎn)750 kg 計算，可增加產(chǎn)量10萬kg;按1 kg 玉米2 元，純收入按70%計算，年人均純收入可增加554.2 元，人均增加糧食277 kg，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.3 社會效益

節(jié)水利配套措施實(shí)施后，研究區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)趨于合理，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件大力改善，土地生產(chǎn)力可大大提高。大量剩余勞力投入其他行業(yè)，可促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的有效調(diào)整。林草植被覆蓋率的提高，有利于改善人居環(huán)境，使人們安居樂業(yè)，大大提高幸福指數(shù)。

［1］劉曉峰，雷曉萍.寧夏鞏固退耕還林成果的重大意義及配套措施［J］.寧夏農(nóng)林科技，2009(3):40-42.

［2］朱紅春，張友順.陜北黃土高原坡耕地生態(tài)退耕經(jīng)濟(jì)效益評價與分析［J］.水土保持研究，2003，10 (2):41-43.