陜西干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田節(jié)水灌溉工程技術(shù)措施探討

宋冰

摘 要：針對(duì)陜西地區(qū)水資源較缺乏，干旱災(zāi)害頻現(xiàn)，而灌溉渠道存在較大水損問題?；陉兾鬓r(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉應(yīng)用實(shí)踐和發(fā)展契機(jī)，對(duì)干旱半干旱地區(qū)灌區(qū)節(jié)水改造工程技術(shù)措施進(jìn)行了詳細(xì)分析。合理渠道防滲加固修復(fù)、土地平整和高效節(jié)水技術(shù)的選用，可以有效提高渠系水利用效率，改造農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境，確保灌區(qū)灌溉效益穩(wěn)定發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：干旱半干旱地區(qū)；管道輸水；渠道防滲；高效節(jié)水灌溉

中圖分類號(hào)：TV93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）23-0158-02

Abstract： In view of the shortage of water resources and the frequent occurrence of drought in Shaanxi Province， there is a large water loss problem in irrigation channels. Based on the application practice and development opportunity of agricultural water-saving irrigation in Shaanxi Province， the technical measures of water-saving transformation in irrigated areas in arid and semi-arid areas were analyzed in detail. The selection of reasonable canal seepage prevention and repair， land leveling and efficient water-saving technology can effectively improve the water use efficiency of canal system， improve the crop growth environment， and ensure the irrigation efficiency of irrigation district to play stably.

Keywords： arid and semiarid areas； piped water conveyance； canal seepage control； high-efficiency water saving irrigation

陜西地處中國北部黃土高原，總面積20.586萬km2，水資源總量445億m3，人均、畝均水資源占有量?jī)H為全國平均的54%和42%，是中國干旱多災(zāi)的省份之一。據(jù)2016年陜西省水資源公報(bào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：全省2016年實(shí)際用水量為90.83億m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉用水量為48.06億m3，占總用水量的52.91%。沒有灌溉就沒有陜西農(nóng)業(yè)，但由于陜西省河流上游多發(fā)源于黃土丘陵溝壑區(qū)，生態(tài)地質(zhì)條件較差，水土流失非常嚴(yán)重，含沙量較高。加上大量水利工程修建于上世紀(jì)60、70年代，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)普遍較低、配套設(shè)施不健全、綜合調(diào)蓄能力較差、輸配水建筑物水損嚴(yán)重等問題，造成大量水資源浪費(fèi)[1]。因此，合理對(duì)現(xiàn)有水利設(shè)施進(jìn)行加固修復(fù)，發(fā)展和推廣管道輸水、渠道防滲和高效節(jié)水灌溉等工程技術(shù)措施，大力發(fā)展節(jié)水型灌溉農(nóng)業(yè)，有效推動(dòng)陜西農(nóng)業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，具有非常重要的工程實(shí)踐應(yīng)用研究意義。

1 管道輸水節(jié)水節(jié)地工程措施

節(jié)水灌溉技術(shù)在工程實(shí)踐中的推廣和應(yīng)用均發(fā)展較快，但作為水資源輸水環(huán)節(jié)中的重要載體，輸配水工程的節(jié)水對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水依然起到至關(guān)重要的作用。陜西省大中型灌區(qū)基本都采用明渠輸水，由于受建設(shè)時(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低、綜合投資資金緊張以及后期養(yǎng)護(hù)維修落實(shí)不到位等因素制約，許多渠道工程均存在嚴(yán)重水損問題。加上明渠蒸發(fā)，水資源量浪費(fèi)總量約占渠道總引水量的40%～50%。為適應(yīng)農(nóng)田節(jié)水灌溉對(duì)節(jié)約水資源的需求，相對(duì)傳統(tǒng)明渠輸水，管道輸水可以有效減少輸水過程中的水損和淤塞問題，水資源浪費(fèi)總量會(huì)減少約85%左右[2]。管道輸水其內(nèi)部流速較明渠高，輸水效率和總量較明渠大幅提高，其輸水利用系數(shù)可以達(dá)到0.9甚至更高，節(jié)水效果較好。另外，管道輸水對(duì)灌區(qū)地形適應(yīng)性強(qiáng)，無論是提水灌區(qū)還是蓄水灌區(qū)或引水灌區(qū)無論是山區(qū)丘陵或關(guān)中平原地區(qū)；無論是小麥等大田作物還是蘋果、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物區(qū)，均可以因地制宜進(jìn)行合理規(guī)劃，可以將傳統(tǒng)關(guān)中平原地區(qū)的節(jié)水灌溉技術(shù)拓展到陜北等復(fù)雜地區(qū)，有效擴(kuò)大陜西省節(jié)水灌溉面積，緩解農(nóng)業(yè)灌溉用水緊張趨勢(shì)。另外，管道輸水灌溉其輸水管道通常采用埋地敷設(shè)方式，相對(duì)于明渠輸水可以減少工程占地約2%～5%。同時(shí)，避免明渠輸水耕作需架設(shè)的跨渠便橋，且管道埋地深度深達(dá)耕作層以下不影響土地正常耕作，有利于大面積農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)發(fā)展。

采用地埋管道輸水灌溉，其管內(nèi)設(shè)計(jì)流速要明顯大于不淤流速，只需結(jié)合工程地形地質(zhì)條件通過在引水口處設(shè)置常規(guī)攔污柵、沉淀池和消力池等工程設(shè)施，即可有效解決管道淤塞問題，無需專業(yè)的檢修維護(hù)人員，可以大大節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本。另外，管道輸水可以通過在管道上安裝壓力傳感器、流量傳感器等設(shè)備，準(zhǔn)確對(duì)供水壓力、供水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控，有利于灌區(qū)“智慧水利”工程的建設(shè)。目前，陜西省在石頭河灌區(qū)、涇惠渠灌區(qū)、洛惠渠灌區(qū)、東雷抽黃灌區(qū)等灌區(qū)節(jié)水改造過程中，均采用了低壓管道輸水技術(shù)，在灌區(qū)灌溉節(jié)水中發(fā)揮非常良好的作用，有效緩解灌區(qū)水資源緊張危機(jī)，同時(shí)水損減少降低了農(nóng)民用水成本，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水利設(shè)施條件及生態(tài)環(huán)境得到有效改善，水資源利用效率、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)民收入得到進(jìn)一步提高。

2 渠道防滲加固修復(fù)節(jié)水工程措施

由于受當(dāng)時(shí)建設(shè)技術(shù)水平、配套設(shè)施、養(yǎng)護(hù)資金和落實(shí)力度等因素的影響，陜西省很多渠道存在跑、冒、滴、漏等水損問題，有的渠道其水損高達(dá)灌溉用水量的50%以上。滲漏問題不僅導(dǎo)致渠道水利用系數(shù)大大降低，同時(shí)還破壞農(nóng)作物生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。渠道防滲加固修復(fù)是充分利用現(xiàn)有水資源，擴(kuò)大節(jié)水灌溉面積的關(guān)鍵性工程措施之一[3]。據(jù)一些統(tǒng)計(jì)資料表明，渠道防滲加固修復(fù)后，可使渠系水利用系數(shù)提高0.2-0.4，同時(shí)可以有效降低渠道滲漏損失量的50%～90%，節(jié)水效果非常明顯。不同防滲結(jié)構(gòu)、防滲形式其計(jì)算原理和技術(shù)要點(diǎn)不同，相應(yīng)其工程適用性和應(yīng)用效果及推廣條件也不同。因此，在對(duì)渠道進(jìn)行防滲加固修復(fù)或修建渠道防滲形式選用方面，要充分結(jié)合灌區(qū)氣象、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等條件，并結(jié)合結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形分析等，優(yōu)選適合工程實(shí)際的防滲加固修復(fù)方案。另外，由于陜西冬季較寒冷，在防滲方案選擇時(shí)，還要考慮凍融破壞等問題。目前，陜西省灌區(qū)渠道防滲主要采取混凝土防滲、復(fù)合土工膜防滲、以及混凝土板加土工膜復(fù)合防滲等進(jìn)行渠道加固修復(fù)。

土工膜復(fù)合防滲可以利用混凝土板作為結(jié)構(gòu)支撐和保護(hù)層，利用土工膜進(jìn)行防滲，不僅具有施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低。同時(shí)，復(fù)合土工膜具有較強(qiáng)柔韌性，能夠有效避免常規(guī)單一混凝土防滲結(jié)構(gòu)的凍脹破壞問題，抗凍性強(qiáng)、耐久性好。如洛惠渠東干渠在防滲加固修復(fù)工程中，結(jié)合渠道工程特性采用C20混凝土板+土工膜的復(fù)合防滲方案進(jìn)行節(jié)水改造。渠道加固修復(fù)后，灌溉定額由改造前的9865～1057/622m3有效降低到改造后的611/605m3，同時(shí)渠系水利用系數(shù)也由改造前的0.39有效提高到改造后的0.52。通過采用新材料、新技術(shù)和新工藝對(duì)渠道滲漏進(jìn)行加固修復(fù)后，可以提高灌區(qū)渠系水利用系數(shù)和灌溉水利用率，同時(shí)還改善渠系周圍作物生長(zhǎng)環(huán)境，提高水分生產(chǎn)率。

3 地面灌溉節(jié)水工程技術(shù)

地面灌溉是田間施水的主要灌水防滲，約占全國灌溉面積的90%以上。但由于受傳統(tǒng)灌溉理念等因素的制約，目前地面灌溉技術(shù)主要以“畦灌、溝灌、格田淹灌和漫灌”為主。由于田間灌溉配套設(shè)施不完整、土地平整規(guī)劃不完善、管理粗放等，導(dǎo)致灌溉水資源浪費(fèi)較嚴(yán)重[4]。為了提高地面灌溉水利用率，首先應(yīng)進(jìn)行土地平整，通過平整土地合理設(shè)計(jì)溝、畦尺寸，并結(jié)合灌溉制度進(jìn)行田間工程合理改造，可以有效提高地面灌水技術(shù)和灌水質(zhì)量。如：涇惠渠進(jìn)行研究表明：在入畦單寬流量控制在3.5～4.5L/s時(shí)，作物灌水定額隨畦長(zhǎng)波動(dòng)較大，當(dāng)畦長(zhǎng)由100m降低到30m時(shí)，灌水定額會(huì)減少122～176m3/hm2。因此，在用水緊張的當(dāng)今，根據(jù)田間試驗(yàn)結(jié)果合理設(shè)置與工程實(shí)際相匹配的灌溉制度、溝畦尺寸和灌溉技術(shù)參數(shù)，可以有效降低田間灌溉用水量。另外，還要根據(jù)工程實(shí)際和農(nóng)作物特性，改傳統(tǒng)一次放水為間歇性放水、發(fā)展局部濕潤(rùn)灌溉、研究污水（咸水）灌溉等節(jié)水技術(shù)，“開源節(jié)流”，加大田間工程規(guī)劃建設(shè)力度，有效提高灌溉水利用效率[5]。

4 田間高效節(jié)水灌溉工程技術(shù)

“噴灌、微噴、滴灌、微灌、膜下滴灌”等高效節(jié)水灌溉技術(shù)在陜西農(nóng)業(yè)發(fā)展中起到非常重要的作用。通過大量發(fā)展自壓噴灌，利用重力自流降低噴灌工程動(dòng)力運(yùn)行費(fèi)用。另外，通過大量的節(jié)水灌溉技術(shù)研究，陜西田間高效節(jié)水灌溉工程從常規(guī)單一蘋果、紅棗等果樹向玉米、小麥等作物轉(zhuǎn)變，大大增加了高效節(jié)水灌溉面積。陜西全省借助“高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田”、“新增千億斤糧食”、“農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)”等項(xiàng)目契機(jī)，大量發(fā)展田間高效節(jié)水灌溉，田間有限水資源得到充分利用，同時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境得到極大改善，將農(nóng)業(yè)從常規(guī)“節(jié)水革命”向“農(nóng)業(yè)智能信息化革命”快速穩(wěn)定推進(jìn)。

5 結(jié)束語

陜西灌區(qū)在節(jié)水改造工程中，充分利用新材料、新技術(shù)和新工藝，通過管道輸水、渠道防滲、土地平整、高效節(jié)水灌溉等措施。同時(shí)，借助水利部、農(nóng)業(yè)部和國土資源部相關(guān)農(nóng)業(yè)扶持發(fā)展項(xiàng)目資金支持，按照農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、整齊化和信息自動(dòng)化原則，推動(dòng)灌區(qū)節(jié)水改造工程高效優(yōu)質(zhì)的建設(shè)發(fā)展，提高渠系水資源利用效率，確保灌區(qū)的灌溉效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益高效穩(wěn)定發(fā)揮。

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