高效節(jié)水灌溉方式及制度的確定
——以白銀市為例

李致博（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

高效節(jié)水灌溉方式及制度的確定
——以白銀市為例

李致博
（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

白銀市地處內(nèi)陸旱區(qū)，年均降水量較低，自產(chǎn)水資源十分缺乏，主要依賴黃河水資源補(bǔ)給。本文主要對目前白銀市作物種植比例、灌區(qū)需水量現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要分析，并對高效節(jié)水灌溉方式及制度的確定進(jìn)行了探討，旨在為高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)提供有利的理論支持。

高效節(jié)水；灌溉方式；灌溉制度；白銀市

白銀市地處內(nèi)陸，年均降水量較低，自產(chǎn)水資源十分缺乏。黃河是主要水資源，自黃委會(huì)對黃河干流實(shí)施水量統(tǒng)一調(diào)度以來，全市用水量已接近用水指標(biāo)，水資源成了該項(xiàng)目發(fā)展的主要制約因素之一。隨著白銀市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，水資源已十分緊缺。因此，進(jìn)行農(nóng)業(yè)節(jié)水改造，合理調(diào)配水資源，節(jié)約用水，轉(zhuǎn)讓農(nóng)業(yè)用水水權(quán)，是工程解決生產(chǎn)用水的有效、快捷途徑。

一、作物種植比例現(xiàn)狀

工農(nóng)渠規(guī)劃灌溉面積約5.0萬畝，以種植農(nóng)作物為主。目前，由單一的農(nóng)作物種植向經(jīng)濟(jì)林和生態(tài)林方向發(fā)展，其灌溉面積和種植結(jié)構(gòu)都得到了較大改善，實(shí)灌面積達(dá)到3.3萬畝。種植比例詳見表1。

表1　現(xiàn)狀灌區(qū)作物種植比例

二、灌區(qū)現(xiàn)狀需水量

工農(nóng)渠電灌工程渠系分總干渠、支渠、斗渠及農(nóng)渠四級(jí)，根據(jù)調(diào)查分析，現(xiàn)狀渠系利用系數(shù)0.61。田間水利用系數(shù)0.90，灌溉水利用系數(shù)0.55。農(nóng)田綜合凈灌水定額317.45m3/畝，林地凈灌水定額165.6m3/畝，相應(yīng)毛灌水定額分別為：577.18m3/畝和207m3/畝，綜合毛灌水定額453.79m3/畝，年用水量1497.52萬m3，如表2所示。

三、灌溉方式確定

工農(nóng)渠始建于上世紀(jì)七十年代初，灌溉方式較為粗放，以大水漫灌為主，隨著灌水成本的提高和農(nóng)業(yè)種植精細(xì)化，節(jié)水技術(shù)在上世紀(jì)九十年代得到廣泛推廣，逐步實(shí)現(xiàn)了大塊改小塊，斗農(nóng)渠逐步得到襯砌，灌水效率得到了有效提高。但仍以地面灌溉為主，由于白銀市大環(huán)境綠化的進(jìn)一步實(shí)施，市區(qū)周邊工農(nóng)渠灌區(qū)的部分耕地進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，種植經(jīng)濟(jì)林和生態(tài)林，其灌溉方式以高效節(jié)水為原則，采用滴灌技術(shù)。

綜合分析比較，確定工農(nóng)渠灌區(qū)選用農(nóng)田地面小畦灌溉和生態(tài)林滴灌相結(jié)合的方式。

四、灌溉制度設(shè)計(jì)

（一）農(nóng)田灌水定額

灌水定額由灌區(qū)土壤田間持水量確定。根據(jù)灌溉試驗(yàn)站有關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)，以農(nóng)作物為代表，推求灌水定額。

M=102γH（ωmax－ωmin）

式中：γ——灌區(qū)土壤干容量，為1.38t/m3。

H——土壤計(jì)劃濕潤層深度，取0.7m。

ωmax——H深度內(nèi)土壤田間持水量，即允許土壤含水量上限（占干容重%），取21.5%。

ωmin——H深度內(nèi)允許土壤含水量的下限（占干容重%），取13.5%。

M=102×1.38×0.7×(21.5－13.5)

=772.8(m3/hm2)=51.52m3/畝規(guī)劃農(nóng)田地面灌溉灌水定額最小為50m3/畝·次。

來稿日期：2016-04-14
作者簡介：李致博（1974-），男，甘肅寧縣人，工程師，主要從事灌溉管理及工程管理工作。

表2　現(xiàn)狀作物需水量計(jì)算表

（二）經(jīng)濟(jì)林和生態(tài)林灌水定額

規(guī)劃林地為山地，采用滴灌。參考其它工程節(jié)水灌溉試驗(yàn)資料，結(jié)合灌區(qū)作物種植品種、當(dāng)?shù)貧夂颉⑼寥狼闆r取計(jì)算參數(shù)如下：土壤適宜含水上限（θmax）和土壤含水下限（θmin）按田間持水量的90%和65%設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)土壤濕潤比為50%，該區(qū)土壤為砂壤土，干容重（γ）為1.38g/cm3，田間持水量為20%（重量%），土壤計(jì)劃濕潤深度確定為0.70m，因該區(qū)灌溉期平均風(fēng)速為2.8m/s，風(fēng)速低于3.4m/s，灌溉水利用系數(shù)（η）為0.9。則設(shè)計(jì)灌水定額為：

m=0.1γh(θmax－θmin)/η=0.1×1.38×0.7×50× （0.92-0.70）×20/0.9=23.61mm=15m3/畝·次。

灌水周期：根據(jù)當(dāng)?shù)卦囼?yàn)資料，小麥套玉米灌水臨界期日耗水量與牧草（苜蓿）的日耗水量為2mm，則灌水周期為：T=（m/Ea）η=（21.9/2.0）× 0.90=9.8（d），取T=12d。

（三）灌溉、渠系水利用系數(shù)

設(shè)計(jì)水平年要求全灌區(qū)農(nóng)田灌溉全面推行以常規(guī)節(jié)水灌溉為主，同時(shí)加大高效節(jié)水灌溉的力度，規(guī)劃對工農(nóng)渠灌區(qū)斗渠以上各級(jí)渠道進(jìn)行防滲襯砌，農(nóng)渠也進(jìn)行改造，以提高輸水系統(tǒng)的利用率，農(nóng)田以地面灌溉為主，實(shí)行小畦灌溉，提高灌水效率和田間水利用率，壟溝穴播作物必須實(shí)行地膜覆蓋種植，以減小水量蒸發(fā)和提高地溫。

灌區(qū)灌溉渠道分為總干、支渠、斗渠、農(nóng)渠四級(jí)。現(xiàn)狀渠道的干、支渠已全部襯砌，本規(guī)劃對這兩級(jí)渠道破壞段和水毀段進(jìn)行改造襯砌。其中干渠2.2km（一級(jí)干渠1.2km，三級(jí)干渠0.4km，四級(jí)干渠0.6km），支渠改造襯砌總長26.67 km（西溝支渠5km，西支渠4km，白崖子支渠5km，沙川支渠10km，麥地溝支渠2.5km，西南支渠2.2km）。灌區(qū)現(xiàn)狀有斗渠62條，總長154.3km。其中干渠上設(shè)32條，長116.9km，已襯砌77.02km，渠道較為完好。支渠上設(shè)斗渠30條，總長37.4km，已襯砌僅20.4km。斗渠工程襯砌率63.2%；共有農(nóng)渠45條，總長度112.5km，其中已襯砌20條76.5km，襯砌率68%，未襯砌25條36km，占32%。規(guī)劃對未襯砌的29條長56.88km斗渠和25條36km農(nóng)渠進(jìn)行襯砌，以提高渠道水利用系數(shù)。測算的各級(jí)渠道的渠系水利用系數(shù)詳見表3。

灌溉水利用系數(shù)ηs＝η田間×η渠系＝0.94×0.72＝0.68

表3　規(guī)劃各級(jí)渠道及灌溉利用系數(shù)分析表

生態(tài)林灌溉,渠道水利用系數(shù)0.88,田間水利用系數(shù)0.98，所以生態(tài)林灌溉水利用系數(shù)為0.86。

（四）灌水率的確定

根據(jù)工農(nóng)渠工程確定的各次灌水時(shí)間和灌水周期，規(guī)劃本灌區(qū)灌溉制度，春灌從4月15-4月24日結(jié)束；夏灌從4月25-7月9日結(jié)束；秋灌從7月15-9月5日結(jié)束；冬灌從10月1-10月30日結(jié)束。苗期灌水量相對較小，開花、抽穗、成熟期灌水量相對較大，冬灌泡田灌水量均為100 m3/畝。

按灌溉制度表繪制灌水率圖，最大灌水率為0.23m3/s/萬畝，為規(guī)劃灌水率，以此灌水率推求渠道設(shè)計(jì)流量。

（五）設(shè)計(jì)水平年水供需平衡分析

規(guī)劃全年農(nóng)業(yè)用水1 354.75萬m3，擬建項(xiàng)目區(qū)大多數(shù)地段處于白銀市城區(qū)供水管道覆蓋區(qū)，同時(shí)經(jīng)過多年人飲解困工程的實(shí)施，區(qū)內(nèi)農(nóng)村的人畜飲水和鄉(xiāng)企用水都已經(jīng)得到解決。因此本規(guī)劃不再考慮這部分用水量。規(guī)劃灌區(qū)單種凈灌水定額260.0～275.0m3/畝，套種凈灌水定額375.0～380m3/畝，林地凈灌水定額160 m3/畝。綜合凈灌水定額為245.38m3/畝，綜合毛灌水定額338.69 m3/畝。灌區(qū)糧食作物綜合凈灌水率0.384m3/s.萬畝，林地綜合凈灌水率0.28m3/s.萬畝。全灌區(qū)綜合凈灌水率0.373m3/s.萬畝。現(xiàn)狀水平年全年用水量1 680.52萬m3規(guī)劃水平年全年用水量1 354.75萬m3，節(jié)水量325.77萬m3。

（編輯：魏翔）

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1673-9019(2016)13-0038-02