從低壓管灌典型設(shè)計論縣域境內(nèi)節(jié)水灌溉發(fā)展前景

楊 紅

（蒲城縣水務(wù)局 陜西 蒲城 715500）

1 縣域基本情況

蒲城縣地處關(guān)中東部渭北旱源，總面積1584km2，耕地面積151萬畝（其中麥田面積92萬畝），是典型的農(nóng)業(yè)大縣，也是重要的商品糧及優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)縣。同時，該縣又是一個水資源貧乏縣，素有“十年九旱”之稱，全縣轄17個鎮(zhèn)359個行政村。截止2014年底,全縣總?cè)丝?8萬人，其中城鎮(zhèn)人口10萬人，鄉(xiāng)村人口68萬人。全縣多年平均降雨量553mm，且時空分布差異較大；地表水僅有一條過境洛河，也因近年流量銳減難以繼續(xù)開發(fā)利用；地下水埋藏較深，開采量也盡極限。全縣水資源總量1.9億m3，其中地表水0.4億m3，地下水1.5億m3，人均占有水資源量260m3，畝均116m3，遠遠低于省、市的平均水平，所以，干旱缺水歷來是制約蒲城縣農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。

2 低壓管灌發(fā)展現(xiàn)狀

至2014年底，該縣有效灌溉面積達到97.03萬畝，占全縣151萬畝耕地面積的64.26%，灌溉方式以大水漫灌、渠道、低壓管灌為主，其中低壓管灌43.5萬畝（含渠、井雙灌區(qū)），主要作物為蘋果、酥梨、瓜果蔬菜等經(jīng)濟作物。受經(jīng)濟條件、作物種植結(jié)構(gòu)、對節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展資金投入不足等因素的限制，低壓管灌占有效灌溉面積比重偏低，現(xiàn)有的灌溉設(shè)施、灌水方式難以滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需要。為了科學(xué)利用水資源，更好實現(xiàn)節(jié)水灌溉工程的普及，科學(xué)利用水資源，大力發(fā)展以低壓管灌為主、其他形式灌溉補充的工程措施。

3 低壓管灌典型區(qū)工程設(shè)計

3.1 基本情況

椿林鎮(zhèn)萬興村、漢村和孫鎮(zhèn)的黃寨村項目區(qū)位于縣城東約10km，西禹路兩邊，交通便利。涉及6個自然村12個村民小組5100人。人均純收入4000元以上。項目區(qū)位于我縣中部黃土臺塬區(qū)，地勢西北高東南低，海拔高程480m～500m，地形高差20m，塬區(qū)地形平坦，土層深厚，土地肥沃。屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量530.8mm，且降雨時空分布不均勻，60%降雨集中在7、8、9三個月，多年平均蒸發(fā)量1214mm，日照時數(shù)2459h，光熱資源充沛。光熱和地形條件均利于復(fù)種和高效作物生長，近幾年酥梨、蘋果、葡萄等高效農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛，成為當?shù)氐闹饕a(chǎn)業(yè)。項目區(qū)地下水含水巖組為中更新統(tǒng)黃土狀土夾古土壤層，下更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)細粉砂，多年平均地下水位埋深80m～100m。水質(zhì)較好，滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水要求。

目前項目區(qū)作物為酥梨，灌溉水源為洛河水和黃河水，屬石羊抽水站和二黃的雙灌區(qū)，但兩個水源在干旱年份，特別是用水高峰期，均無法保障農(nóng)作物對水量的需求。再加之河水灌溉的果品質(zhì)量差，當?shù)厝罕姸嗄杲?jīng)驗以井水作為補充灌溉的酥梨果品產(chǎn)量高、品質(zhì)好，商品率、經(jīng)濟效益特別顯著。

3.2 典型區(qū)選擇原則

一是因地制宜，從實際出發(fā)的原則；二是突出重點，先易后難的原則；三是集中連片，規(guī)模開發(fā)的原則；四是注重效益，整合項目的原則。椿林鎮(zhèn)在近年來的發(fā)展模式、灌溉方式、規(guī)模、水資源條件和所在區(qū)域的地形地貌、規(guī)劃工程結(jié)構(gòu)具有一定的代表性。依據(jù)當?shù)剞r(nóng)業(yè)規(guī)劃、作物種植結(jié)構(gòu)和項目區(qū)現(xiàn)有資源優(yōu)勢，決定以酥梨為重點發(fā)展當?shù)亟?jīng)濟作物。

3.3 工程規(guī)劃和管網(wǎng)布置

規(guī)劃項目區(qū)涉及的果園面積3100畝，長×寬為1700m×1220m。區(qū)內(nèi)地勢平坦，田間最大高差一般在20cm以內(nèi)。項目區(qū)內(nèi)現(xiàn)有6眼機井，計劃新打機井4眼，新打井的出水量30m3/s，單井控制面積為155畝，共控制1550畝。渠灌區(qū)新建20m3蓄水池1座，控制1550畝，根據(jù)區(qū)內(nèi)作物種植現(xiàn)狀配套布設(shè)管網(wǎng)。種植酥梨，果樹株距3m，行距4m。

工程總體布置包括水源工程、首部樞紐和田間管網(wǎng)工程。水源分為地表水和地下水。地表水的灌溉水源為洛河水和黃河水，從灌區(qū)斗渠引10m渠道（D60U型）到蓄水池，通過水泵提水到田間管道；低壓管灌系統(tǒng)的水源為機井，井水以自壓方式向作物供水。首部樞紐包括計量設(shè)施、控制設(shè)施等。輸配水管網(wǎng)依據(jù)項目區(qū)作物種類和布局，結(jié)合機井位置，本著節(jié)能、省工的原則，通過方案比較，確定本系統(tǒng)設(shè)置干管、支管兩級配水。輸配水干管沿地勢較高位置布設(shè)，支管垂直干管或分干管布置。管網(wǎng)采用樹枝狀布置。

根據(jù)項目區(qū)分布，項目區(qū)低壓管灌面積3100畝由10眼機井和渠道供水的1座蓄水池控制。從水源處向南、北兩個方向分別布設(shè)干管 (井灌 Ф110PVC、渠灌Ф200PVC管道)，干管走向與作物種植行平行，支管(井灌Ф75PVC、渠灌Ф160PVC管道)垂直于干管，東西方向布置，沿干管每50m～150m布設(shè)一條支管，支管上每60m～62m布置出水樁一個。單井控制范圍共布設(shè)干管1條，干管南北走向，支管垂直于干管布置，為東西走向。每條干管共布置支管三條，支管上間隔60m布設(shè)出水樁一個，每條支管5個出水樁，共18個出水樁。干、支管為PVC管，均埋設(shè)于地下。干管為Φ110PVC管道，支管為Φ75PVC管道，典型單井詳見圖1。

渠灌區(qū)蓄水池控制范圍內(nèi)共布設(shè)干管1條，干管南北走向，支管垂直于干管布置，為東西走向，支管上間隔62m布設(shè)出水樁一個。干、支管為PVC管，均埋設(shè)于地下。干管為Φ110PVC管道，支管為Φ75PVC管道。典型渠灌詳見圖2。

3.4 灌溉工作制度和流量確定

圖1 典型單井布置詳圖

典型區(qū)為渠井結(jié)合灌區(qū)，其中1550畝由地表水進行管灌，其余1550畝為井灌區(qū)。根據(jù)項目區(qū)酥梨的灌溉制度和灌水時間要求，井灌區(qū)單井控制155畝，10眼機井共控制1550畝，單井控制范圍內(nèi)布設(shè)干管1條，支管垂直于干管，沿東西布置支管三條，共18個出水樁，同時開啟3個出水口，每個出水口設(shè)計流量為10m3/h，輪灌順序見下表1。渠灌區(qū)分南、北兩區(qū)，由1個蓄水池控制1550畝，沿南北布設(shè)干管1條，支管垂直于干管，南區(qū)沿東西各布置支管7條，87個出水樁，同時開啟7～8個出水口，每個出水口設(shè)計流量為20m3/h。渠灌區(qū)南區(qū)輪灌順序見表2，北區(qū)渠灌區(qū)輪灌參照南區(qū)。

圖2 典型渠灌布置詳圖

表1 單井低壓管灌區(qū)輪灌順序表

表2 渠灌區(qū)單蓄水池低壓管灌區(qū)輪灌順序表

4 低壓管灌灌溉方案優(yōu)點

該項目區(qū)選擇低壓管灌的高效節(jié)水灌溉方式，與原渠水漫灌相比具有成本低、耗能少、簡便易行等特點，是一項提高灌溉水利用率、節(jié)約灌溉水量的工程形式。主要體現(xiàn)在：（1）節(jié)水節(jié)地，低壓管灌集合了管道灌溉的全部優(yōu)點，一方面由于輸水損失少，從而大大提高了灌溉水利用余數(shù)，同土渠相比，灌溉水利用系數(shù)一般可提高30%以上；另一方面由于改明渠為暗灌，不僅節(jié)約了耕地且減少了明渠交叉建筑物的配套，經(jīng)測算同其他明渠相比，一般可提高耕地利用率5%～8%，降低交叉建筑物配套成本30%以上。（2）節(jié)能高效，低壓管灌最大特點是采用低壓輸水(系統(tǒng)最大工作壓力一般不超過0.2MPa)與噴微灌相比節(jié)能在50%以上。此外，由于水流速度快，灌水效率高，進一步縮短了灌水周期。（3）適應(yīng)性強，受氣候、地形、作物分區(qū)、灌水時間等因素干擾少，且同噴灌、滴灌相比，單位面積投資較低、使用技術(shù)簡單，運行費用少，易于推廣。（4）利于保護生態(tài)環(huán)境，由于低壓管灌輸水管道全部埋于地下，不存在明渠硬質(zhì)化后有益生物被分隔和難以愈越而造成的死傷現(xiàn)象。

5 節(jié)水灌溉的發(fā)展前景

蒲城縣的灌溉水源主要以黃河、渭河、洛河水為縣域境內(nèi)的主要灌溉水源，機井為補充灌溉水源。在干旱年份，特別是用水高峰期，河水和井水均均無法保障農(nóng)作物對水量的需求。且由于近年來由于大量開采地下水，導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，在集中開采的區(qū)域形成的地下水位下降漏斗逐年擴大，境內(nèi)的袁家坡、溫湯、常樂泉群流量已完全消失，更由于過量開采，開始出現(xiàn)水位持續(xù)下降和水質(zhì)不良變化。而低壓灌溉適應(yīng)性強，實現(xiàn)了節(jié)水節(jié)地、節(jié)能高效的社會效益、有利于保護生態(tài)環(huán)境，因此發(fā)展低壓管灌成為蒲城縣解決水源問題發(fā)展經(jīng)濟的一個有力舉措。陜西水利