節(jié)水灌溉在海勃灣水利樞紐工程水土保持中的應用

鄔　龍　李云霞　段　妍　鮑　彪

節(jié)水灌溉在海勃灣水利樞紐工程水土保持中的應用

鄔龍李云霞段妍鮑彪

海勃灣水利樞紐位于烏蘭布和沙漠邊緣，區(qū)域年降水僅156.8 mm、蒸發(fā)達到3 206.4 mm，配套節(jié)水灌溉工程成為決定水土保持工程造林、種草成敗的主要因素，直接影響著庫區(qū)生態(tài)環(huán)境及城郊生態(tài)文明建設。

節(jié)水灌溉水土保持海勃灣水利樞紐

水土保持是指對自然因素和人為活動造成水土流失所采取的預防和治理措施，主要包括工程措施、生物措施和蓄水保土耕作措施。其中，水土保持造林、種草是常用的生物措施，也是防治水土流失、改善生態(tài)環(huán)境的必要手段。然而，位于西北內陸、烏蘭布和沙漠邊緣的海勃灣水利樞紐，地處溫帶干旱、半干旱區(qū)，年降水量少、蒸發(fā)大，特殊的地形地貌、土壤、氣候條件，使水資源條件成為決定水土保持工程造林、種草成敗的主要因素，直接影響著區(qū)域水土流失、風蝕沙化的防治效果，以及庫區(qū)周圍生態(tài)環(huán)境建設。

1　項目概況

1.1地理位置

海勃灣水利樞紐位于黃河干流內蒙古自治區(qū)境內，是1997年水利部黃河水利委員會編制的 《黃河治理開發(fā)規(guī)劃綱要》中黃河上游規(guī)劃的第25個梯級。工程左岸為烏蘭布和沙漠，右岸為內蒙古新興工業(yè)城市烏海市，工程距烏海市區(qū)3 km。

1.2工程概況

海勃灣水利樞紐工程為Ⅱ等工程，規(guī)模為大 （2）型，主要由河床電站、泄洪閘、土石壩等建筑物組成。水庫正常蓄水位1 076.0 m，總庫容4.87億m3，電站總裝機容量90 MW，總投資27.41億元。工程于2010年4月開工建設，2013年8月下閘蓄水，2014年底完成驗收。工程水土保持措施主要內容包括主體工程區(qū)樞紐右岸壩頭景觀綠化、工程管理區(qū)大壩下游管理范圍網圍欄封育、防護林建設，以及施工生產生活區(qū)、料場區(qū)土地整治和植被恢復等。

1.3氣候特點

海勃灣水利樞紐位于干旱荒漠區(qū)，項目區(qū)多年平均年降水量156.8 mm，蒸發(fā)量為3 206.4 mm，是降水量的20倍左右。年內降水分配不均勻，7、8月份降水量最大，占全年降水量的60%以上。年平均氣溫9.7℃，極端最高氣溫40.2℃，極端最低氣溫在-32.6℃，多年平均相對濕度50%。多年平均風速2.9 m/s，最大風速 24 m/s，揚沙以上風沙天有41～67 d，最長可達80 d，多集中于4～7月份，其中沙暴日歷年平均不少于23～26 d，最長可達50 d。

1.4水資源

海勃灣水利樞紐所在的黃河干流平均河寬250～1 200 m，平均水深2.5～6 m，壩址以上多年平均天然徑流量為329.2億m3，7～9月來水量占年徑流量的47%。項目區(qū)由于緊鄰黃河，地下水資源豐富，同時水庫建成蓄水后，地下水通過側滲可進一步得到有效補給。

2　節(jié)水灌溉建設的必要性

近年來，我國在農田水利基礎設施建設方面不斷加大節(jié)水灌溉投入，對節(jié)約用水、緩解水資源日益突出的供需矛盾和發(fā)展 “兩高一優(yōu)”農業(yè)起到了重要作用，但在水土保持造林、種草工程中還未引起足夠重視，水土保持方案中節(jié)水灌溉工程設計常常深度不足，可操作性較差。

海勃灣水利樞紐位于烏蘭布和沙漠邊緣，項目區(qū)風大沙多，土地沙化，草場退化，生態(tài)失調嚴重，自然環(huán)境十分惡劣，是我國荒漠化治理的重點地區(qū)之一。區(qū)域年降水量僅156.8 mm、蒸發(fā)量達到3 206.4 mm，是降水量的20倍，配套節(jié)水灌溉工程成為決定項目水土保持工程造林、種草成敗的主要因素，直接影響著庫區(qū)生態(tài)環(huán)境、城郊生態(tài)文明建設。同時，工程實施對促進烏蘭布和沙漠區(qū)水土保持工作持續(xù)發(fā)展具有一定的借鑒作用。

3　節(jié)水灌溉工程

3.1節(jié)水灌溉技術

節(jié)水灌溉是根據作物需水規(guī)律及當?shù)毓┧畻l件，為了有效地利用降水和灌溉水獲取農業(yè)的最佳經濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益而采取的多種措施的總稱。目前常用的節(jié)水灌溉技術主要有渠道防滲技術、低壓管道輸水技術、噴灌技術以及微灌技術等。

噴灌技術適合地形起伏大的耕地、草地灌溉，由噴嘴將水噴灑到空氣中形成水滴，均勻地分布在作物和田間，但受風速、蒸發(fā)等氣象條件影響明顯。

微灌技術可以很好地控制用水，通過滴頭器、穩(wěn)流器、分水器等，以較小的流量、速度準確注入作物根部附近的土壤，包括微滴灌、微噴灌、涌泉灌等多種方式。

低壓輸水管道技術利用管道輸水至田間，可以大大減少輸水過程的滲漏、蒸發(fā)損失及占地，提高輸水速度，縮短灌溉周期，有利于控制灌溉水量。

渠道防滲技術是指通過對輸水土渠采用混凝土、漿砌石襯砌以及塑料薄膜防滲等技術手段，減少渠道輸水過程中的滲漏損失。

3.2節(jié)水灌溉設計

針對水利樞紐下游左岸管理范圍內的導流明渠、魚類增殖站周邊水土保持造林、種草的特點以及地形條件等，通過綜合分析，分別選擇微滴灌、微噴灌和低壓輸水管道灌溉，保障水土保持林草措施的實施效果。

3.2.1導流明渠果園地微滴灌

水利樞紐下游左岸導流明渠兩側規(guī)劃建設果園地2.37 hm2，以種植梨樹、駿棗、山楂等為主，起到防止水土流失、改善生態(tài)環(huán)境、發(fā)展城郊生態(tài)旅游的作用。該地塊南高北低、西高東低，選擇節(jié)水效果較好、對土地平整度要求也較低的微滴灌技術，保障灌溉水的深層滲漏和地表蒸發(fā)減少到最低限度，將果園建成集城郊生態(tài)旅游、高效節(jié)水的生態(tài)示范園。

3.2.2增殖站綠化用地微噴灌

增殖站周圍園林綠化用地 0.88 hm2，種植櫻花樹、碧桃、竹柳和四季玫瑰等園林綠化樹草種。該地塊相對狹窄，選擇控制半徑為2.0 m的微噴灌技術。微噴灌工作壓力低、流量小，既可以定時定量地增加土壤水分，還可改善增殖站周圍空氣濕度，調節(jié)局部小氣候；同時，由于控制半徑較噴灌小，可避免項目區(qū)風大引起的不均勻噴灑，以及蒸發(fā)損失而引起地表積鹽。

3.2.3增殖站防護林低壓輸水管道灌溉

增殖站西側防護林地17.17 hm2，該地塊面積較大，地勢平坦，鹽堿含量較高，現(xiàn)狀植被成活率低。針對地塊地形、土壤特點，采用低壓管道輸水至田面后，在合適的季節(jié)進行大水漫灌，起到壓鹽壓堿的作用，保障樹木成活率。

3.3供水方案

項目區(qū)位于黃河左岸，地表水資源豐富，同時水庫建成蓄水后，地下水通過側滲可得到有效補給，地下水資源也比較豐富。

微滴灌、微噴灌設備節(jié)水效果好，但投資高，出水孔孔徑較小，抗堵性能差，對水質的要求較高，故選擇深層地下水作為灌溉水源，以降低后期的維護費用。

增殖站西側防護林面積較大，考慮壓鹽壓堿的作用，采用大水漫灌的方式進行灌溉，用水量較大，灌溉水源選擇黃河水。在臨近防護林地的黃河左岸設置泵船提水灌溉，見圖1。

圖1　海勃灣水利樞紐下游左岸管理范圍節(jié)水灌溉布置

4　結語

（1）水土保持造林、種草及配套的節(jié)水灌溉等綜合治理措施的運用是海勃灣水利樞紐工程項目區(qū)防治水土流失、風蝕沙化的必要手段，是生態(tài)環(huán)境建設的重要基礎。

（2）水土保持林草措施、節(jié)水灌溉措施，應根據地形地貌、土壤、氣候和水資源等條件，有針對性地布置，治理、開發(fā)與保護并重。

（3）水土保持是一項系統(tǒng)工程，是一定結構和特定功能若干個子系統(tǒng)組成的綜合體。節(jié)水灌溉不僅對節(jié)約用水、緩解水資源日益突出的供需矛盾和發(fā)展 “兩高一優(yōu)”農業(yè)有突出貢獻，而且對搞好水土保持工程也有積極的作用，尤其在西北等干旱缺水地區(qū)，是水土保持生態(tài)修復工程實施效果的決定性因素。在水土保持設計中，應注重節(jié)水灌溉設計，使節(jié)水灌溉措施具有針對性和可操作性。

鄔龍男工程師中水北方勘測設計研究有限責任公司天津300222

李云霞女工程師中水北方勘測設計研究有限責任公司天津300222

段妍女助理工程師中水北方勘測設計研究有限責任公司天津300222

鮑彪男助理工程師中水北方勘測設計研究有限責任公司天津300222

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