柴達(dá)木盆地烏蘭縣節(jié)水灌溉試驗研究

溫川 溫得平

摘要 以青海省烏蘭縣希里溝灌區(qū)“馬鈴薯種植灌溉”為例，通過對灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和發(fā)展高效節(jié)水灌溉噴灌技術(shù)的研究，得出現(xiàn)狀年和規(guī)劃年灌溉區(qū)用水量分別為3 499.70萬和2 367.27萬m3，用水量減少1 132.43萬m3。在75%的保證率下，規(guī)劃設(shè)計年都蘭河來水量可滿足項目區(qū)的灌溉需水要求，水資源供需達(dá)到平衡。與現(xiàn)狀年相比，灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)大幅度提高，節(jié)水效益明顯。

關(guān)鍵詞 節(jié)水工程;水資源;噴灌技術(shù);灌區(qū)

中圖分類號 S275文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）04-0071-05

Abstract Taking the “potato planting irrigation” in the Xiligou irrigation district of Wulan County， Qinghai Province as an example， through the adjustment of the planting structure in the irrigation area and the development of highefficiency watersaving irrigation sprinkler irrigation technology， it was concluded that the current annual and planned annual irrigation area water consumption was 34 997 000 m3 and 23 672 700 m3， the water consumption decreased by 11.324 3 million m3. Under the 75% guarantee rate， the planning and design year of the Lanhe River could meet the irrigation water requirements of the project area， and the water supply and demand balance. Compared with the current year， the irrigation water utilization coefficient of the irrigation area had been greatly improved， and the water saving efficiency was obvious.

Key words Water saving project;Water resources;Sprinkler irrigation technology;Irrigation area

近年來，隨著用水與供水的供需矛盾突出，農(nóng)業(yè)已成為各行業(yè)中的用水大戶。灌區(qū)可通過種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和發(fā)展高效節(jié)水灌溉來改善灌溉條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高用水利用系數(shù)，合理利用水資源，引導(dǎo)和推動節(jié)水灌溉事業(yè)健康發(fā)展[1-4]。許多學(xué)者對灌區(qū)灌溉制度方面進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果[5-10]，如蘇旭等[5]在青海省都蘭地區(qū)莜麥高額頗豐產(chǎn)規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，探討了該地區(qū)莜麥的需水規(guī)律，提出了該地區(qū)莜麥栽培過程中的灌溉措施;魏志玲等[8]研究青海東部農(nóng)業(yè)區(qū)春小麥的非充分灌溉制度得出，小麥揚花到成熟期是小麥耗水的關(guān)鍵時期，也是需水量最大的時期;吳學(xué)明等[11]對柴達(dá)木盆地香日德灌區(qū)春小麥的需水規(guī)律進(jìn)行了研究，提出了該地區(qū)春小麥高產(chǎn)的科學(xué)灌溉措施。前人對柴達(dá)木地區(qū)小麥灌溉制度等方面的研究成果較多，灌區(qū)綜合作物灌溉制度研究的較少。筆者擬從調(diào)整灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)和發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)等方面進(jìn)行探討，得出灌區(qū)現(xiàn)狀年和規(guī)劃設(shè)計年的用水量及節(jié)水效果。

1 研究區(qū)概況

烏蘭縣位于柴達(dá)木盆地的東南部——希賽盆地，地理坐標(biāo)為97°01′～99°27′E、36°19′～37°20′N，東西長216.9 ?km，南北寬112 km，共轄希里溝、茶卡、銅普和柯柯4個鎮(zhèn)，總?cè)丝?6 761 人。該地區(qū)屬典型大陸性干旱區(qū)氣候，主要特點為干燥少雨，年平均氣溫2.5～3.l ℃。初霜期始于9月份，終霜于次年5月份，無霜期90～150 d。最大凍土深度166 cm。作物生長期（5月1日—9月20日）總積溫1 700 ℃·d以上。多年平均降水量197.4 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 919.6 mm。

希賽流域耕地面積為4 199 hm 其中都蘭河流域1 135 hm 賽什克流域3 064 hm2。希賽盆地以都蘭河湖和柯柯鹽湖為中心，四周地形向中傾斜，形成向心水系，主要河流有都蘭河和賽什克河

2條。都蘭河全長32.51 km，集水面積 1 259 km 實測多年平均流量1.12 m3/s。賽什克河全長62.0 km，集水面積987 km 多年平均流量0.74 m3/s。

2 灌溉現(xiàn)狀

2.1 灌溉渠道

希賽灌區(qū)全部為渠道灌溉，灌區(qū)建成干渠7條，長46.2 km;支渠29條，長70.8 km，均為防滲渠，干支渠各類建筑物218座;斗農(nóng)渠137條，長84.3 km;排洪渠13.6 km。人畜飲水管道14.5 km，供水點25個。希賽灌區(qū)經(jīng)過多年的運行，灌區(qū)老化，干、支渠已有近2/3以上存在不同程度的損壞，引水渠淤砂、渡槽滲漏嚴(yán)重，加之灌區(qū)斗渠幾乎未做任何防滲處理，目前灌區(qū)綜合水利用系數(shù)只有0.35左右，水資源浪費嚴(yán)重。

2.2 水庫 希賽流域已建水庫2座，澇池2座，都蘭河水庫（小型）庫容240萬m3，控制面積2 267 hm2;賽西水庫（小型）庫容102.6萬m3，控制面積933 hm2;賽什克澇池（小型）庫容50.13萬m3，控制面積250 hm 賽什克農(nóng)場澇池（小型）庫容23萬m3，控制面積200 hm2。希賽流域正在建設(shè)水庫1座，下灣水庫興利庫容為280萬m3，總庫容為300萬m3。

2.3 機(jī)井

希賽灌區(qū)內(nèi)2010年已打井2眼，位于塞納村，井深150 m，單井出水量為80 m3/h。

3 水土平衡分析

3.1 灌溉分區(qū)劃分

結(jié)合水文地質(zhì)條件、水系分布以及現(xiàn)有水利工程的布局和供水條件，為便于供需平衡分析計算，將全灌區(qū)劃分為庫灌區(qū)和井灌區(qū)。庫灌區(qū)包括希里溝鎮(zhèn)北莊、東莊、西莊以及柯柯鎮(zhèn)興隆村、西沙溝村和東沙溝村，主要以都蘭河水庫和下灣水庫聯(lián)合調(diào)度供水。井灌區(qū)包括柯柯鎮(zhèn)的賽什克村、塞納村、懷才吉村、圓山村和興樂村，主要以開采地下水供水灌溉（表1）。

3.2 灌溉保證率

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50288—1999）[12]中灌溉設(shè)計保證率的確定原則，以早作物種植為主的缺水地區(qū)，灌溉設(shè)計保證率取50%～75%。結(jié)合希賽流域降雨條件和現(xiàn)狀灌溉條件，規(guī)劃水平年灌溉設(shè)計保證率采用75%。

4 水資源平衡分析

4.1 庫灌區(qū)和賽什克井灌區(qū)水資源平衡分析

4.1.1 ?項目區(qū)水源及來水分析。該項目區(qū)水源為都蘭河，都蘭河上設(shè)有上尕巴水文站，采用上尕巴站的觀測資料作為水資源分析的代表站。上尕巴站實測多年平均流量為1.12 m3/s，變異系數(shù)（CV）為0.15，偏態(tài)系數(shù)（Cs）為0.30，在75%保證率下測得的上尕巴水文站的徑流年內(nèi)分配見表2。從表2可以看出，項目區(qū)來水年內(nèi)分配比較均勻，連續(xù)最大4個月來水量月份為7—10月，1月份來水量最小。

4.1.2 現(xiàn)狀年用水分析。

4.1.2.1 灌溉制度。

庫灌區(qū)和賽什克井灌區(qū)同屬希里溝灌區(qū)，水源同為都蘭河，該地區(qū)灌溉制度為：小麥比例50%，每年灌水7次，灌溉凈定額4 575 m3/hm2;草料豆類比例15%，每年灌水5次，灌溉凈定額3 750 m3/hm2;油料比例l4%，每年灌水5次，灌溉凈定額3 750 m3/hm2;馬鈴薯種植5%，每年灌水5次，灌溉凈定額4 200 m3/hm2;蔬菜比例l%，每年灌水10次，灌溉凈定額6 600 m3/hm2;林帶比例15%，每年灌水8次，灌溉凈定額5 250 m3/hm2。綜合凈灌溉定額4 458 m3/hm2。灌溉水利用系數(shù)0.65，綜合毛灌溉定額6 858 m3/hm2。

4.1.2.2 灌溉水利用系數(shù)。

現(xiàn)狀年灌溉以渠道灌溉為主，現(xiàn)狀田間水利用系數(shù)0.60，渠系利用系數(shù)0.75，灌溉水利用系數(shù)0.45。

4.1.2.3 灌溉用水量計算。經(jīng)計算（表3），在75%的保證率下，在現(xiàn)狀水利工程下項目區(qū)毛灌溉用水量為3 359.70萬m3。

4.1.2.4 人畜飲水用水量確定。

下灣水庫為希里溝鎮(zhèn)及賽什克鄉(xiāng)提供人畜飲水水源，希里溝鎮(zhèn)和賽什克鄉(xiāng)現(xiàn)有人口20 401 人，大牲畜5 496頭，小牲畜121 993只，供水期為30年，人口增長率為8‰，牲畜增長率為3‰，供水人口為25 910人、大牲畜6 013頭、小牲畜133 464只。人用水量按80 L/d計，大牲畜用水量按40 L/d計，小牲畜用水量按10 L/d計，平均每月按30.4 d計，供水管道水利用系數(shù)為0.95，人畜飲水每月用水量為11.67萬m3，全年用水量為140.04萬m3。

4.1.2.5 總用水量計算。項目所在灌區(qū)總用水量為農(nóng)田灌溉水量和人畜飲水水量之和。經(jīng)計算（表4），項目區(qū)總用水量為3 499.70萬m3。

4.1.2.6 水資源平衡分析。

由于現(xiàn)狀年采用渠道灌溉模式，灌溉水利用率偏低，毛灌溉用水偏大，經(jīng)計算，雖有水庫調(diào)節(jié)，但現(xiàn)狀年在局部月份水資源供需矛盾突出，河道來水不能滿足項目區(qū)的灌溉用水要求，尤其以4—6月水資源供需矛盾突出，現(xiàn)狀年水資源供需不平衡（表5）。

4.1.3 規(guī)劃設(shè)計年用水分析。

4.1.3.1 灌溉制度及用水量分析。規(guī)劃年項目區(qū)主要進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展高效節(jié)水灌溉的生產(chǎn)方式。其中小麥、草料、油料、馬鈴薯、蔬菜和林帶種植比例分別調(diào)整為18%、4%、7%、55%、l%和15%。項目區(qū)馬鈴薯種植區(qū)由渠灌改為噴灌，灌溉水利用系數(shù)有所提高，灌溉水利用率提高至85%（表6）。經(jīng)過種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和噴灌項目的實施，項目區(qū)總用水量為2 367.27萬m3（表7）。

4.1.3.2 水量平衡分析。

種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和噴灌項目的實施使得項目區(qū)灌溉水利用率得以提高，項目區(qū)灌溉用水量下降，在75%的保證率下都蘭河來水量可滿足項目區(qū)的灌溉需水要求，水資源供需達(dá)到平衡。與現(xiàn)狀年相比，節(jié)水效益明顯，節(jié)出的水可滿足生態(tài)需水要求（表8）。

4.2 井灌區(qū)水資源平衡分析

4.2.1 井灌需水量。

項目區(qū)井灌區(qū)總面積為1 597.6 hm 根據(jù)灌溉制度，井灌區(qū)總灌溉需水量為789.40萬m3。

4.2.2 項目區(qū)地下水量。根據(jù)項目水文地質(zhì)資料計算得到項目區(qū)地下水資源總量為19 920萬m3。其中平原區(qū)補(bǔ)給量為10 550萬m3，山丘區(qū)排泄量為9 370萬m3，平原區(qū)與山丘區(qū)地下水資源重復(fù)量為9 370萬m3。

4.2.3 井灌區(qū)水量平衡計算。

通過對項目區(qū)井灌需水量和地下水資源量的計算，項目區(qū)井灌需水量僅占該地區(qū)地下水資源量的7.48%，項目區(qū)灌溉需水量有保證。

5 效益估算

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

項目區(qū)控制面積2 666.7 hm 有效灌溉面積1 872.3 hm2。據(jù)資料統(tǒng)計，一般水平農(nóng)業(yè)措施 2016年馬鈴薯平均單產(chǎn)為30 000 kg/hm2;高水平農(nóng)業(yè)措施合理灌溉后馬鈴薯單產(chǎn)可達(dá)60 000 kg/hm2。按照近年來馬鈴薯市場情況，馬鈴薯平均市場價格1.2元/kg，除去種子、化肥、人工等成本，采用噴灌后新增產(chǎn)量為5 616.8萬kg，新增產(chǎn)值為6 740.16萬元。

5.2 生態(tài)效益 該項目本著優(yōu)先滿足生態(tài)環(huán)境用水以及提高灌區(qū)灌溉保證率的原則，通過實施高節(jié)水灌溉技術(shù)，促進(jìn)用水結(jié)構(gòu)調(diào)整，建立水資源合理開發(fā)和高效利用的格局，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，保護(hù)和改善流域及灌區(qū)生態(tài)環(huán)境，確保流域下游區(qū)域的生態(tài)用水，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展?，F(xiàn)代化灌溉方式，將節(jié)水技術(shù)與農(nóng)藝技術(shù)有效結(jié)合起來，使水、肥、藥同步進(jìn)行，提高其利用率，減少其施用量，減少了化肥和農(nóng)藥在土壤中的殘留量，對改良土壤和減少對土壤負(fù)面影響起到很大作用，減少對周圍環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。采用現(xiàn)代化灌溉方式，可有效防止土壤次生鹽漬化，有利于土壤生態(tài)環(huán)境的改善。采用現(xiàn)代化灌溉方式，可減少地下水和地表水的開采量，達(dá)到涵養(yǎng)水源，維護(hù)生態(tài)平衡，改善生態(tài)環(huán)境，并可利用節(jié)約的水種植經(jīng)濟(jì)林及牧草，發(fā)展林、果、草、牧業(yè)，形成復(fù)合性生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展，具有顯著的生態(tài)效益。

5.3 節(jié)水效益

項目實施后采用噴管機(jī)組灌溉，節(jié)水率可達(dá)

60%左右，該項目區(qū)控制面積2 666.7 hm 有效灌溉面積1 872.3 hm 項目實施前以渠道灌溉為主，毛灌溉定額達(dá)10 000.5 m3/hm 項目實施后采用噴灌，毛灌溉定額為4 935.0 m3/hm 節(jié)水5 168.4 m3/hm 節(jié)水量達(dá) 967.66萬m3，節(jié)水效益顯著。按項目區(qū)現(xiàn)行灌溉水費計收辦法計算，項目建成后節(jié)水貨幣化值為67.74萬元，節(jié)水效益非常明顯。

6 結(jié)論與討論

通過對項目區(qū)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和發(fā)展高效節(jié)水灌溉噴灌技術(shù)的研究，得出現(xiàn)狀年和規(guī)劃年灌溉區(qū)用水量分別為

3 499.70萬和2 367.27萬m3，用水量減少1 132.43萬m3。在75%的保證率下，規(guī)劃設(shè)計年都蘭河來水量可滿足項目區(qū)的灌溉需水要求，水資源供需達(dá)到平衡。與現(xiàn)狀年相比，灌溉水利用系數(shù)大幅度提高，節(jié)水效益明顯。

噴灌灌溉的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率48.5%，大于社會折現(xiàn)率;效益費用比為5.53，大于1;各項指標(biāo)均達(dá)到規(guī)范要求。該項目具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。噴灌灌溉提高灌區(qū)水資源利用率，緩解灌區(qū)水土不平衡的矛盾，增加了灌區(qū)生態(tài)用水，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，保護(hù)和改善流域及灌區(qū)生態(tài)環(huán)境，確保流域下游區(qū)域的生態(tài)用水。噴灌灌溉提高化肥和農(nóng)藥的利用率，減少施用量，減少了化肥和農(nóng)藥在土壤中的殘留量，能有效減輕化肥和農(nóng)藥對土壤造成的污染，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。

項目區(qū)地處山地及丘陵區(qū)，地面坡降大，普通的灌溉方式使地表形成徑流，造成土壤流失嚴(yán)重，采用噴灌灌溉，避免形成地表徑流，減少了水土流失，改善項目區(qū)水土保持狀況。采用現(xiàn)代化節(jié)水灌溉方式，降低了勞動強(qiáng)度，提高了勞動管理定額，擴(kuò)大了經(jīng)營規(guī)模，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，使農(nóng)民收入和家庭農(nóng)場收入水平明顯提高。采用現(xiàn)代化節(jié)水灌溉方式，使大量勞動力從農(nóng)業(yè)中解放出來，從事其他產(chǎn)業(yè)，有利于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，使農(nóng)民增收，企業(yè)增效，對地方穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)繁榮和社會的安定團(tuán)結(jié)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 董健莉.山西省大型灌區(qū)節(jié)水改造模式初探[J].山西水利，2000（5）：22-23.

[2] 張靈瑛.節(jié)水工程施工中的技術(shù)交底[J].山西水利，2005（5）：78，80.

[3] 吳洪偉.中國重點型灌區(qū)節(jié)水配套改造發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.

[4] 曹紅蕾，樓章華.浙江省“千萬畝十億方節(jié)水工程”效益淺析[J].節(jié)水灌溉，2009（7）：56-57，61.

[5] 蘇旭，劉玉萍，吳學(xué)明.柴達(dá)木盆地莜麥灌溉分析[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，25（1）：69-72.

[6] 江學(xué)科.節(jié)水灌溉促農(nóng)增收[N].秦皇島日報，2006-07-20（B01）.

[7] 張云剛.引大入秦灌區(qū)節(jié)水造林初探[J].中國林業(yè)，2004（17）：35.

[8] 魏志玲，劉得俊.青海東部農(nóng)業(yè)區(qū)春小麥非充分灌溉制度研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（21）：6973，6975.

[9] 吳希來.墾區(qū)灌區(qū)節(jié)水改造措施研究[J].吉林水利，2003（9）：17-18，31.

[10] 鞏亮生.王莊灌區(qū)續(xù)建配套工程與節(jié)水改造工程研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2012.

[11] 吳學(xué)明，陳政.柴達(dá)木盆地春小麥灌溉問題研究[J].青海師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1991（2）：45-50.

[12] 中華人民共和國水利部.灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范：GB 50288—99[S].北京：中國計劃出版社，1999.