WJQ灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水利用率及節(jié)水灌溉分析

李 斌

（阜康市九運(yùn)街鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)（畜牧業(yè)）發(fā)展服務(wù)中心，新疆 阜康831501）

1 項(xiàng)目區(qū)概況

WJQ灌區(qū)地處天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣、烏魯木齊河下游沖積洪積平原，是新疆20世紀(jì)50年代開發(fā)建設(shè)的大型灌區(qū)之一，目前是新疆重要的糧食、棉花、哈密瓜和肉食品生產(chǎn)基地。灌區(qū)總面積8.96萬(wàn)hm2，灌溉面積2.16萬(wàn)hm2，總?cè)丝?0.76萬(wàn)人。隨著灌區(qū)的不斷發(fā)展，用水矛盾逐步顯現(xiàn)，尤其是農(nóng)業(yè)灌溉需水量巨大，不利于灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。為緩解灌區(qū)用水緊張問題，對(duì)灌區(qū)用水利用率進(jìn)行分析，并對(duì)部分傳統(tǒng)漫灌區(qū)進(jìn)行節(jié)水改造。

2 WJQ灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水利用率分析

2.1 農(nóng)業(yè)用水利用率

采用“首尾測(cè)定法”計(jì)算WJQ灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水利用率，此方法可不必測(cè)定灌溉水在運(yùn)動(dòng)過程中的損失，直接測(cè)定灌區(qū)渠道引進(jìn)水量和最終儲(chǔ)存到作物計(jì)劃濕潤(rùn)層的水量（凈灌水定額）。本次第j次灌溉水利用系數(shù)ηj如式（1）［1］：

式中 mi為第i種作物凈灌水定額；Ai為第i種作物實(shí)灌面積；Wj為第j次灌水渠道總引水量；n為灌區(qū)作物種植種類。

渠首總引水量進(jìn)行加權(quán)平均求得灌區(qū)全年灌溉水利用系數(shù)ηa，如式（2）：

式中 m為該灌區(qū)全年灌溉次數(shù)；Wa為灌區(qū)渠首該年總引水量。

2.2 農(nóng)業(yè)用水效率分析

根據(jù)2012～2018年近7年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過式（1）和式（2）計(jì)算WJQ灌區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率，結(jié)果如表1和圖1。

表1 新疆不同地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率值

圖1 農(nóng)業(yè)用水率折線對(duì)比

由數(shù)據(jù)可知：

（1）WJQ灌區(qū)年農(nóng)業(yè)用水效率值平均僅為0.388，和新疆全區(qū)平均值（0.464）相比還有較大差距。

（2） 根據(jù)折線圖顯示W(wǎng)JQ灌區(qū)及新疆全區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，主要是因?yàn)樽灾螀^(qū)各級(jí)政府連續(xù)多年在農(nóng)田水利工程上的投資建設(shè)。

（3）WJQ灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率與全區(qū)平均值的差距在不斷縮小，都基本在0.5左右，但和發(fā)達(dá)國(guó)家的0.75水平相差較大，節(jié)水潛力較大［2］。

3 灌區(qū)水資源供需平衡

WJQ 灌區(qū)規(guī)劃在2025 年完成對(duì)部分漫灌區(qū)滴灌改造和灌區(qū)規(guī)模擴(kuò)大工程，共涉及面積2926.67hm2。

3.1 灌區(qū)需水量分析

3.1.1 調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

目前灌區(qū)主要糧食作物為小麥、玉米，經(jīng)濟(jì)作物為油料，林業(yè)為防護(hù)林和經(jīng)濟(jì)林。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)所處地理位置、氣候、土壤等條件，對(duì)種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐步合理調(diào)整，以滿足對(duì)水資源需求［3］，調(diào)整結(jié)果如表2。

表2 項(xiàng)目區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整前后對(duì)比

由表2可知，糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、牧業(yè)面積均提高；林業(yè)面積保持不變。

3.1.2 灌溉制度確定

現(xiàn)狀年灌區(qū)灌溉形式為漫灌，灌溉設(shè)計(jì)保證率P=75%。預(yù)計(jì)在設(shè)計(jì)水平年灌區(qū)全部采用滴灌形式，灌溉設(shè)計(jì)保證率P=90%［4］。在此全部以滴灌形式為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，得出灌區(qū)全年總灌溉需水量1450萬(wàn)m3，毛灌水定額5430m3/hm2·a。

作物需水量計(jì)算采用彭曼—蒙特斯法計(jì)算，作物日均需水量ETo按照5.72mm/d的最大值計(jì)算。最終得出玉米、小麥、防護(hù)林日均需水量（部分）如表3。

表3 玉米等作物日均需水量ET 計(jì)算

續(xù)表3

3.2 灌區(qū)水資源供需平衡分析

灌區(qū)共設(shè)計(jì)5條干管從附近水庫(kù)供水，在P=90%保證率下，5條干管可分配水量1620萬(wàn)m3，比項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃全年總灌溉需水量1450萬(wàn)m3多170萬(wàn)m3，因此灌區(qū)灌溉用水不存在缺口。但在現(xiàn)狀年，由于區(qū)基本上是漫灌地，所以灌溉水缺口305萬(wàn)m3，由此可知大力發(fā)展節(jié)水灌溉的必要性。

4 灌區(qū)節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)方案

4.1 管網(wǎng)總體布置

灌區(qū)涉及面積2926.67hm2，采用“有壓管+無(wú)壓管”結(jié)合輸水，并在干管中部設(shè)置一處穩(wěn)流池，其負(fù)責(zé)北部自壓區(qū)域灌溉，而南部自壓區(qū)域由進(jìn)水池負(fù)責(zé)。根據(jù)控制面積、造價(jià)，3個(gè)管網(wǎng)布置方案如表4。

表4 管網(wǎng)布置方案

綜合3種方案，所用管材不同，因而造價(jià)有所區(qū)別，相對(duì)而言PCCP管安全性比玻璃鋼管好，但造價(jià)高，因此最終選擇方案3作為該灌區(qū)節(jié)水改造和擴(kuò)大規(guī)模的施工方案。

4.2 項(xiàng)目區(qū)滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.2.1 分干管布置

由于灌區(qū)地形落差大，為盡量減少輸水能耗，將分干管設(shè)置在地勢(shì)較高的南側(cè)，向北側(cè)單向供水。分干管間距設(shè)置為1個(gè)條田長(zhǎng)度，范圍在800～850m。

4.2.2 加壓滴灌設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)分干管采用PVC-U管，永久鋪設(shè)于地下，工作壓力0.4MPa；支管、毛管為PE管，臨時(shí)鋪設(shè)于地面，布置如圖2。

圖2 管道布置示意圖

為保證滴灌帶灌溉面積，本次選用WDF16/3.2-100型滴灌帶，灌水器流量擬定在2.8L/h左右。具體參數(shù)［5］：滴頭間距0.3m，額定流量3.2L/h，額定工作水頭10m，壓力流量公式q=0.804h0.60。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）通過WJQ灌區(qū)近7年的農(nóng)業(yè)用水效率為0.388，與全區(qū)平均水平相比相差極大，大力推廣節(jié)水改造工程很有必要。

（2）對(duì)WJQ灌區(qū)規(guī)劃改造及擴(kuò)大規(guī)模的2926.67hm2農(nóng)田分析可知，若全部采用滴灌形式，灌溉用水可以達(dá)到供需平衡。

（3）改造項(xiàng)目區(qū)投入使用后，農(nóng)業(yè)水利用率達(dá)0.65，充分顯示了節(jié)水灌溉的優(yōu)越性，值得在合適的區(qū)域大力推廣。