壤中流綜合調(diào)控與利用技術(shù)體系

何靖

摘 要：壤中流理論研究較為成熟，但結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行壤中流的調(diào)控與利用鮮有研究。本文簡(jiǎn)述了壤中流綜合調(diào)控與利用技術(shù)及其組成單元，并與實(shí)際工程結(jié)合運(yùn)用，以期為后續(xù)研究提供借鑒、參考作用。

關(guān)鍵詞：壤中流;綜合調(diào)控與利用;截水溝;灌排兩用渠

中圖分類號(hào)：S152.7 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190830008

引言

壤中流一般認(rèn)為多于我國(guó)南方紅壤土、紫色土地區(qū)產(chǎn)生，黃土高原不易產(chǎn)生壤中流現(xiàn)象。壤中流的產(chǎn)生受到諸多因素的影響，如土層厚度[1]、土壤容重[2]、土壤含水量[3]、土壤質(zhì)地、土壤表層植被覆蓋[4]、雨強(qiáng)和坡度[5]及土地利用方式[6]等。但是這些對(duì)于壤中流的研究均集中于機(jī)理與理論研究，與工程實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行壤中流的調(diào)控與利用研究工作現(xiàn)有報(bào)道。延安市治溝造地工程中發(fā)現(xiàn)黃土高原丘陵溝壑區(qū)存在壤中流存在，并對(duì)其進(jìn)行了工程調(diào)控與利用，在減少壤中流帶來(lái)的災(zāi)害之余，充分利用壤中流量進(jìn)行田間灌溉，使部分地區(qū)滿足水稻種植條件，并取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。本文就延安市治溝造地工程實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)黃土高原丘陵溝壑區(qū)存在的壤中流進(jìn)行綜合調(diào)控與利用進(jìn)行分析說(shuō)明，以期為后續(xù)壤中流的調(diào)控與利用提供借鑒、參考作用。

1 蓄水工程

1.1 水庫(kù)

水庫(kù)是指人為的將流經(jīng)山溝或河流的水資源攔蓄進(jìn)而進(jìn)行合理規(guī)劃利用的水利工程建筑物，由擋水壩、溢洪道、放水建筑物組成;水庫(kù)建成后對(duì)可改善周邊小區(qū)域內(nèi)的氣候環(huán)境、可防洪澇災(zāi)害、可供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉、可為工業(yè)園區(qū)和城市生活供水、可利用水輪機(jī)發(fā)電等。天然湖泊也可稱為水庫(kù)（天然水庫(kù)），只需少量改造，配套相應(yīng)的水利工程建筑物即可。常用水庫(kù)庫(kù)容的大小作為水庫(kù)規(guī)模大小的劃分依據(jù)，按照不同的庫(kù)容分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等5類。

1.2 蓄水池

蓄水池是人為的在地勢(shì)較高處修建的用于存儲(chǔ)水源的水工建筑物，在河流枯水期或者干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉。蓄水池的劃分依據(jù)其不同的修筑方式分為開敞式圓形蓄水池、開敞式矩形蓄水池、封閉式圓形蓄水池、封閉式矩形蓄水池等4種形式。

1.3 塘堰

塘堰可以看做是小型的蓄水池，其存蓄水量少于10萬(wàn) m3，是蓄水池等水工建筑物的補(bǔ)充。有些地區(qū)不適于修建蓄水池、水庫(kù)等大型蓄水建筑物，塘堰能夠很好的代替蓄水池、水庫(kù)實(shí)現(xiàn)豐水期水資源的蓄積，枯水期進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉利用。

2 防澇工程

2.1 排水溝

排水溝的設(shè)立位于田塊的外邊緣，以便在遇到大量降水致使田塊積水時(shí)對(duì)整個(gè)田塊進(jìn)行排水，保證田塊不受降水影響，不會(huì)發(fā)生水災(zāi)。排水溝的設(shè)計(jì)尺寸按照當(dāng)?shù)?0a 一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

排水溝的修筑目的與意義在于其對(duì)洪水災(zāi)害的預(yù)防作用及當(dāng)發(fā)生大量降雨或上游大量來(lái)水時(shí)，能夠及時(shí)排泄多余的水量而降低甚至免除洪災(zāi)的發(fā)生。黃土高原壤中流的利用中，主要在農(nóng)田邊緣及大面積農(nóng)田中間開挖排水溝，在排泄豐水期降水的同時(shí)也能夠?qū)⑷乐辛鲗?dǎo)入排水溝排出，防止作物根系因長(zhǎng)時(shí)間浸泡于高含水量的土壤中發(fā)生無(wú)氧呼吸，使作物根系腐爛，致使作物減產(chǎn)、品質(zhì)降低等不利影響的發(fā)生;同時(shí)還能夠保護(hù)農(nóng)田安全，提高抵御洪澇災(zāi)害的能力，旱時(shí)水庫(kù)中的蓄水可以通過排水溝引出，灌溉農(nóng)田，保障作物正常生長(zhǎng);排水溝在水資源調(diào)控體系運(yùn)行中對(duì)調(diào)節(jié)地下水位發(fā)揮著重要作用，防治農(nóng)田洪澇災(zāi)害。

2.2 灌排兩用渠

灌排兩用渠是將水田的灌排渠道合二為一，通過對(duì)閥門的控制，調(diào)節(jié)不同田塊的灌溉、排水，保證水田水量適中，解決灌溉過程中不同田塊同時(shí)灌溉造成田塊灌溉水量過高或過低的問題，防止旱澇不均，保障作物的生長(zhǎng);灌排兩用渠在水資源調(diào)控體系運(yùn)行中對(duì)調(diào)節(jié)地下水位發(fā)揮著重要作用，防止農(nóng)田旱澇災(zāi)害;在灌排兩用渠上間隔一定的距離放置石板，形成生命廊道，保障區(qū)域生物多樣性。

灌排兩用渠是將農(nóng)田灌溉渠系與排水溝系的功能融為一體，將灌溉系統(tǒng)與排水系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，一渠兩用，灌排結(jié)合，能夠有效地提高農(nóng)田水土利用效率。與傳統(tǒng)的灌排分離渠系布設(shè)方案相比，灌排兩用渠具有節(jié)約水資源、占地少、投資省、節(jié)約能源等特點(diǎn)。澇時(shí)可排，防止農(nóng)田洪澇災(zāi)害，旱時(shí)可灌，防止農(nóng)田干旱災(zāi)害。

2.3 截水溝

截水溝垂直于壤中流的方向設(shè)置，提高截水溝效能、縮短截水溝長(zhǎng)度，溝底和溝壑平整密實(shí)，不滯留。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)植被情況，摸清地表以下0～1.5m間的土壤物理特性，以確定截水溝的溝深。據(jù)探測(cè)資料，研究區(qū)水源較多，地表以下0.5～1.5m即可見河床卵石，水流較大。地勢(shì)平緩較低、在鹽堿化處開挖截水溝。梯形截水溝的溝深約1.5m，上寬2.0m，下寬1.0m，邊坡的坡比1：0.5。

3 壤中流綜合調(diào)控與利用技術(shù)體系

壤中流無(wú)動(dòng)力灌溉綜合調(diào)控技術(shù)是根據(jù)壤中流的形成機(jī)制，基于治溝造地土體有機(jī)重構(gòu)，綜合水庫(kù)、截水溝、排水溝、灌排兩用渠等灌排措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)地表水、土壤水和地下水資源的無(wú)動(dòng)力調(diào)控與利用，提高水資源的利用效率。同時(shí)，通過這一綜合灌溉體系的構(gòu)筑和施用，不僅可以實(shí)現(xiàn)治溝造地農(nóng)田墑情的適時(shí)調(diào)節(jié)，同時(shí)還可起到保護(hù)農(nóng)田免受洪澇、干旱、泥石流等水土流失災(zāi)害的影響。另外，結(jié)合田間道路、農(nóng)田防護(hù)林、渠系生命廊道，在提高耕地質(zhì)量的同時(shí)保護(hù)了區(qū)域生態(tài)環(huán)境。

受山體降水匯流作用影響，天然降水后匯流作用將引起治溝造地土壤含水量增加，農(nóng)田易受到洪澇災(zāi)害影響。利用綜合調(diào)控系統(tǒng)，攔蓄水庫(kù)能有效緩沖匯流對(duì)農(nóng)田的沖擊，同時(shí)起到對(duì)水資源的攔蓄和存儲(chǔ)。降雨量較大超過蓄水警戒時(shí)，可打開排水溝積水閘門，排出多余水量。同時(shí)，農(nóng)田積水可通過灌排兩用渠將地表積水快速引入排水溝，可及時(shí)減小積水對(duì)作物生長(zhǎng)的影響。另外，降水后區(qū)域地下水位上升，易造成農(nóng)田鹽漬化，通過在截水溝的修建，不僅可及時(shí)將壤中流通過截水導(dǎo)流排入排水溝，同時(shí)可降低地下水位。

當(dāng)治溝造地田塊干旱時(shí)，根據(jù)田塊梯度，逐級(jí)關(guān)閉排水溝積水閘門，打開水庫(kù)閥門，水庫(kù)中的蓄水進(jìn)入排水溝。隨著排水溝水位上升，受水勢(shì)差影響，排水溝積水將進(jìn)入灌排兩用渠，最終灌溉進(jìn)入田塊;同時(shí)，排水溝上升的水位還可引入截水溝，提高地下水位，不僅能起到對(duì)作物根系灌溉的作用，同時(shí)可有效緩解明水灌溉的快速滲漏，快速緩解旱情，提高資源利用效率。

4 結(jié)論

通過對(duì)壤中流綜合調(diào)控與利用體系及其組成單元的簡(jiǎn)要闡述，旨在為后續(xù)研究、工程應(yīng)用提供借鑒與參考作用。

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