干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田節(jié)水灌溉研究

□武曉琰（鄭州市水利建筑勘測設(shè)計院）

干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田節(jié)水灌溉研究

□武曉琰（鄭州市水利建筑勘測設(shè)計院）

潁陽鎮(zhèn)現(xiàn)狀年地表水開發(fā)利用程度較低，可加大地表水資源的開發(fā)利用；地下水開采量基本處于可開采范圍內(nèi)，在不超過取水總量控制指標(biāo)的前提下，在缺水情況下可適度加大地下水的開采；由于降雨存在年際及年內(nèi)分布不均的情況，建議通過集雨調(diào)蓄設(shè)施、節(jié)水灌溉設(shè)施的補充建設(shè)及節(jié)水器具的推廣使用，實現(xiàn)潁陽鎮(zhèn)水資源的高效利用。

水資源；節(jié)水灌溉；干旱半干旱；微灌

0 引言

在全國大力發(fā)展農(nóng)田水利現(xiàn)代化的大背景下，鄭州市委市政府認(rèn)真貫徹落實2011年中央1號文件以及中央和全省水利工作會議精神，從土地出讓收入中足額提取農(nóng)田水利建設(shè)資金，進一步加大農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度，并在現(xiàn)狀建設(shè)的基礎(chǔ)上提出了更高的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，要求通過農(nóng)田水利現(xiàn)代化整鄉(xiāng)推進的建設(shè)力度，為全市乃至全省農(nóng)田水利現(xiàn)代化建設(shè)積累經(jīng)驗，樹立標(biāo)桿。

1 發(fā)展節(jié)水灌溉的必要性

目前采用節(jié)水、節(jié)能的灌水方法已成為灌溉技術(shù)發(fā)展的總趨勢，推廣節(jié)水灌溉也已成為為緩解水資源危機和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化得必然選擇。節(jié)水灌溉已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志，有效保護利用淡水資源，合理開發(fā)新的灌溉水源已成為農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。但由于觀念、體制的相對滯后，節(jié)水灌溉新技術(shù)的推廣普及還不夠深入，農(nóng)民自主投入建設(shè)的積極性不大，部分技術(shù)僅應(yīng)用于節(jié)水灌溉示范項目中，無法在廣大的農(nóng)村地區(qū)加以推廣應(yīng)用。如節(jié)水設(shè)施老化嚴(yán)重，建設(shè)資金不足，節(jié)水意識不強，節(jié)水成本相對較高等問題還比較突出，因而發(fā)展農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)是個系統(tǒng)復(fù)雜的工程，存在發(fā)展的緊迫性和必要性。

2 節(jié)水灌溉工程技術(shù)

節(jié)水灌溉就是采取各種相關(guān)技術(shù)措施和辦法，將水從水源到被作物吸收利用全過程的損失減少到最低限度。節(jié)水灌溉工程技術(shù)是指減少灌溉渠系（管道）輸水過程中的水量蒸發(fā)與滲漏損失，提高農(nóng)田灌溉水利用率的技術(shù)。節(jié)水灌溉應(yīng)該是多種措施共同作用、調(diào)控的結(jié)果，不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)不同的水文地質(zhì)、水資源狀況、農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、耕作制度、土壤性質(zhì)、經(jīng)濟發(fā)展條件等進行綜合比較，選擇合適的節(jié)水灌溉工程技術(shù)。

微灌技術(shù)是通過管道系統(tǒng)與安裝在末級管道上的灌水器如滴頭或微噴頭等，將有壓水按作物耗水量適時、適量補充到作物根系土壤進行灌溉。微灌技術(shù)根據(jù)選用的灌水器類型的不同可分為微噴灌、滴灌等。微灌相對于地面灌和噴灌而言屬局部灌溉，水的有效利用程度最高，據(jù)統(tǒng)計約比地面灌節(jié)水50%～60%，增產(chǎn)20%～30%，比噴灌省水15%～20%。微灌的缺點是工程投資高，目前屬于昂貴的的灌水技術(shù)。微灌技術(shù)存在的主要問題灌水器易引起堵塞，土壤有一定的積鹽現(xiàn)象，對作物根部發(fā)育有影響。微灌技術(shù)主要在果樹、蔬菜、花卉等高附加值經(jīng)濟作物中應(yīng)用。

3 登封市潁陽鎮(zhèn)概況

潁陽鎮(zhèn)位于登封市最西部，區(qū)劃面積108 km2，共有25個行政村，206個村民小組，4.80萬口人，0.28萬hm2耕地。潁陽鎮(zhèn)距河南省會鄭州市約88 km，東鄰登封市君召鄉(xiāng)，西依伊川縣江左鄉(xiāng)，南接汝州市下店鄉(xiāng)，北毗偃師市大口鄉(xiāng)。潁陽鎮(zhèn)位于豫西山區(qū)，石厚土薄，水資源貧乏，旱澇災(zāi)害頻繁，以旱為主，素有“十年九旱”之稱，1991年，潁陽鎮(zhèn)出現(xiàn)了建國以來40多年罕見的旱情，發(fā)生了春旱、伏旱和秋旱，特別是9月中旬以后持續(xù)高溫?zé)o雨，大小河流斷流，15萬人和1.50萬頭大牲畜吃水困難，田地干裂，諸多井池暴底，塘庫涸竭，0.28萬hm2小麥不能適時播種。

登封市潁陽鎮(zhèn)境內(nèi)有1條河流、6座水庫，3條灌渠。潁陽鎮(zhèn)多年平均降水量為661.80 mm，由于降雨時空分布不均以及現(xiàn)狀蓄水工程不足，多年平均水資源可利用總量僅為1 036.50萬m3，其中多年平均地表水可利用量656.60萬m3，多年平均地下水可利用量490.00萬m3?？捎糜诠喔鹊?座水庫中，宋窯水庫與龐爻水庫均為?。?）型，龐爻水庫來水量相對豐富，宋窯水庫興利庫容雖大，但來水保證率50%情況下來水量僅93.84萬m3，可用水量較少；莊王水庫、清泉溝水庫、西范寨水庫及楊窯水庫等4座水庫均為?。?）型，可供水量有限。境內(nèi)逛河流基本為雨源型河流，枯水季節(jié)基本無基流。

從灌溉水源的調(diào)查情況來看，由于調(diào)蓄工程的極度匱乏，潁陽鎮(zhèn)大部分耕地均無法利用河庫灌渠進行灌溉，且受限于登封市氣候特征，年際降水多集中在7、8、9月份，占全年降水的80%以上，其余月份降水較少，無法滿足農(nóng)田灌溉需求。

登封市潁陽鎮(zhèn)屬干旱半干旱地區(qū)，在鄭州市下轄五縣市中進行相互比較，登封市缺水最為嚴(yán)重，因此如何珍惜現(xiàn)狀稀有、寶貴的水資源，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會效益最大化就顯得尤為重要。本次潁陽鎮(zhèn)在大力建設(shè)集流調(diào)蓄工程及輸配水工程的基礎(chǔ)上，進行了地下水的適度開發(fā)，根據(jù)種植作物類型，采取了多種靈活的節(jié)水灌溉技術(shù)，以達到水資源“物盡其用”、“好鋼用在刀刃上”，切實緩解水資源危機的目的，實踐意義重大。

4 水源工程建設(shè)

4.1 地下水類型

松散巖類孔隙水主要分布于山間洼地，根據(jù)水文地質(zhì)物探資料，該區(qū)域覆蓋層主要為山前洪積地Q2地層，以礫石、砂土與亞粘土為主，結(jié)構(gòu)混雜，覆蓋層厚度普遍在60 m以內(nèi)，覆蓋層內(nèi)地下水類型為淺層地下水，補給水源主要來自大氣降水。

變質(zhì)巖裂隙水主要分布在潁陽鎮(zhèn)楊嶺以北，地下水依靠大氣降水補給。巖性以太古界、元古界和震旦系的片巖、變質(zhì)巖（片麻巖）、花崗巖、石英巖、石英砂巖和礫巖為主，巖層中節(jié)理、裂隙發(fā)育。與構(gòu)造有關(guān)的裂隙均沿斷層兩側(cè)和地層撓折分布。裂隙帶不僅是降水的直接滲入通道與貯存空間，而且也是控制地下水運移的通道。

碎屑巖類孔隙含水層系統(tǒng)含水層單元主要包括二疊系、三疊系及下第三系碎屑巖。主要分布在登封市潁陽鎮(zhèn)楊嶺、鎮(zhèn)政府以南。在構(gòu)造上，多分布于褶皺翼部和向斜核部。因斷裂構(gòu)造和地表水的侵蝕切割作用，形態(tài)上多形成單面山，堅硬的砂巖、礫巖多形成單面山陡坎。含水層巖性以砂巖、礫巖為主，由多層組成，之間為泥巖、砂質(zhì)泥巖、頁巖相隔，相互間水力聯(lián)系極差。

4.2 大口井

大口井為登封市的一大地方特色，鄭州下轄五縣市中，在其他地市還鮮有見到。大口井井徑一般為8～20 m，井深8～12 m，地下水類型為淺層地下水，含水層巖性以礫石為主，多位于山間洼地及河道溝槽內(nèi)，主要依靠大氣降水、山間泉水補給，井內(nèi)靜水位可達4～6.50 m，出水量10 m3/h左右。

結(jié)構(gòu)型式上，采用干砌石護底，池壁采用漿砌石與干砌石分層間隔砌筑。大口井進水方式分：井底進水、井壁進水、井底井壁同時進水等3種情況。井底進水時，井底設(shè)置反濾層（卵石層可不設(shè)）4層，每層厚0.20 m；井壁進水時，封閉井底(漿砌石護底)，井筒干砌石砌縫進水；井底井壁同時進水時，井底設(shè)置反濾層，井筒干砌石砌縫進水。

4.3 機井

根據(jù)《機井技術(shù)規(guī)范》（GB/T50625-2010）及項目區(qū)水文地質(zhì)物探資料、附近機井成井資料分析設(shè)計，潁陽鎮(zhèn)新打機井可利用含水層主要有變質(zhì)巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水2種，地下水取水構(gòu)筑物的型式選擇為管井結(jié)構(gòu)。

變質(zhì)巖裂隙水主要分布在潁陽鎮(zhèn)楊嶺以北，井深100～150 m之間，出水量10～15 m3/h，地下水依靠大氣降水補給。含水層巖性以太古界、元古界和震旦系的片巖、變質(zhì)巖（片麻巖）、花崗巖、石英巖、石英砂巖和礫巖為主，巖層中節(jié)理、裂隙發(fā)育。

碎屑巖類孔隙裂隙水主要分布在登封市潁陽鎮(zhèn)楊嶺、鎮(zhèn)政府以南，井深300～350 m之間，出水量10～15 m3/h。含水層巖性為二疊系、三疊系及下第三系碎屑巖的砂巖、泥巖、頁巖為主，在構(gòu)造上，多分布于褶皺翼部和向斜核部。

5 典型微灌技術(shù)應(yīng)用

登封市潁陽鎮(zhèn)李洼村地處山區(qū)，地表水、地下水均比較貧乏，為進一步高效利用有限的水資源，根據(jù)本次節(jié)水灌溉工程型式選擇，確定發(fā)展20 hm2的微灌區(qū)，種植作物類型主要為核桃，基本無耕地，核桃樹行距3 m，株距4 m。

根據(jù)果樹（核桃）的種植特點和灌水要求，考慮施工、管理方便，對田間農(nóng)作物的影響及經(jīng)濟因素，確定毛管（滴灌管）沿果樹種植方向布置，每3 m為一行，每行沿核桃樹下鋪設(shè)一條毛管，毛管（滴灌管）間距0.80 m。

6 結(jié)語

干旱半干旱地區(qū)，水資源貧乏，在缺水嚴(yán)重的地區(qū)更應(yīng)該大力發(fā)展農(nóng)田節(jié)水灌溉，本次工程充分利用了有限的地下水（大口井、機井）、地表水（小型水庫）資源，開展微灌、噴灌、管灌等，有效節(jié)水，提高了作物產(chǎn)量，達到了增產(chǎn)增效的目的，效益顯著。

［1］劉瑤，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢探討.科技向?qū)В?011，（30）：264.

［2］張建波，微灌系統(tǒng)的組成與應(yīng)用.東北水利水電，2004，（7）：53-55.

編輯：劉長垠

TV68

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2017-05-12