山丘區(qū)高效節(jié)水灌溉模式與投資控制分析

董立文

摘? ? 要：我國(guó)幅員遼闊，平原、盆地面積占比較少，山地、高原、丘陵所占比例較大，其中山地和丘陵占國(guó)土的比例分別為33%和10%。隨著人民群眾日益增長(zhǎng)的物質(zhì)生活需要以及發(fā)展山丘區(qū)特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的需要，在山丘區(qū)大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉來(lái)促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展非常重要?；诖耍疚闹饕獙?duì)山丘區(qū)高效節(jié)水灌溉模式與投資控制進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：山丘區(qū);高效節(jié)水灌溉模式;投資控制

1? 前言

山丘區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉采用多種工程形式，能引則引，能蓄則蓄，能提則提，通過(guò)修建蓄水工程、提水工程、引水管道和田間噴滴灌管網(wǎng)等工程措施，將原先產(chǎn)出效益低下的灌溉區(qū)建成一個(gè)個(gè)產(chǎn)出高效的農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)。

2? 管道輸水灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要參數(shù)

2.1? 設(shè)計(jì)灌水定額

管道輸水灌溉屬于地面灌溉，即經(jīng)過(guò)輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)配水、田間經(jīng)畦田、灌水溝等沿田面坡度流動(dòng)借重力和毛管作用入滲和浸潤(rùn)土壤的一種灌水方式。設(shè)計(jì)灌水定額應(yīng)根據(jù)作物需水規(guī)律和設(shè)計(jì)代表年氣象資料經(jīng)分階段水量平衡計(jì)算確定。設(shè)計(jì)單位大多是盲目地套用公式，很少考慮作物的生長(zhǎng)特性、需水規(guī)律和當(dāng)?shù)貧庀蟆⑼寥罈l件。作物生育期的需水最大值往往不是灌水最大值，如烤煙需水最大值在旺長(zhǎng)期（5月下旬～6月下旬），需水量占植株整個(gè)生育期的50%以上，土壤適宜含水量為田間持水量的70%～90%。此期間云南省大部分地區(qū)已至雨季，一般灌水很少或不灌水。而伸根期（4月上旬～5月中旬）需水量較少，階段耗水量占全生育期耗水總量的16%～20%，土壤適宜含水量為田間持水量的60%～7%。這期間正值云南省干旱季節(jié)，基本無(wú)有效降雨，烤煙需水量主要依靠灌溉補(bǔ)給。因此烤煙的設(shè)計(jì)灌水定額應(yīng)按伸根期的灌水定額擬定，如果不考慮作物需水規(guī)律和氣候特征，直接套用公式計(jì)算將導(dǎo)致設(shè)計(jì)灌水定額偏大而造成工程投資和運(yùn)行費(fèi)用的浪費(fèi)。

2.2? 設(shè)計(jì)灌水周期

灌水周期即作物灌水高峰期兩次灌水允許的最大間隔時(shí)間。

其中設(shè)計(jì)水耗水強(qiáng)度（ETa）是指設(shè)計(jì)代表年作物生育期最大日補(bǔ)充灌水強(qiáng)度，是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，其取值的合理與否決定工程管網(wǎng)配置是否經(jīng)濟(jì)合理。云南省高效節(jié)水灌溉工程主要針對(duì)果樹(shù)、蔬菜、烤煙等經(jīng)濟(jì)作物的灌溉，現(xiàn)階段尚無(wú)灌溉試驗(yàn)資料。ETa主要參照SL 103-95《微灌工程技術(shù)規(guī)范》中給出的范圍值或《中國(guó)主要農(nóng)作物需水量等值線圖研究》（1993年）選取，其涵蓋范圍較廣，取值隨意性大。ETa的計(jì)算方法和取值的合理性還待進(jìn)一步研究?？刂茀^(qū)內(nèi)種植不同作物時(shí)設(shè)計(jì)單位往往采用不同作物灌水周期中的最短周期作為設(shè)計(jì)周期，這樣造成管網(wǎng)系統(tǒng)流量過(guò)大。建議按不同作物的種植比例和同時(shí)段各種作物的灌水周期綜合分析確定，即：

設(shè)計(jì)灌水周期應(yīng)小于理論灌水周期。一般灌溉高峰期設(shè)計(jì)灌水周期蔬菜3d～4d、果樹(shù)10d～15d、其他大田作物7d～10d。

2.3? 灌水延續(xù)時(shí)間

農(nóng)作物灌水后，當(dāng)天水分需完全濕潤(rùn)有效根系分布層的土壤，即當(dāng)天（一般24h內(nèi)）的灌水量應(yīng)澆透有效根系分布層的土壤。若澆水不透徹，會(huì)影響農(nóng)作物根系的發(fā)育。如果一個(gè)灌溉系統(tǒng)控制的所有面積同時(shí)灌水（續(xù)灌），就需要很大的水泵和相應(yīng)大口徑的管道，大功率的動(dòng)力設(shè)備，然而利用率很低，造成浪費(fèi)。把一個(gè)灌溉系統(tǒng)分成多個(gè)小區(qū)輪流灌溉（輪灌），設(shè)備利用率得以提高，工程投資得到有效控制。因此需按輪灌工作制度進(jìn)行管道輸水灌溉工程設(shè)計(jì)，各輪灌小區(qū)面積應(yīng)盡量小、且面積盡量接近，輪灌小區(qū)數(shù)量及面積以一個(gè)灌水周期內(nèi)能輪灌一遍為合理。

現(xiàn)階段多用戶(hù)承包土地的情況下，山坡地灌溉方式多為分水口處連接軟管人工點(diǎn)澆（主要是果樹(shù)、烤煙等作物灌溉），和微灌一樣，只灌溉作物主要根區(qū)的局部灌溉。而管道輸水灌溉工程設(shè)計(jì)沒(méi)有人工點(diǎn)澆方式的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)執(zhí)行的GB/T 20203-2006《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》是基于地面灌溉（全面灌溉）的基礎(chǔ)上制定的。采用人工點(diǎn)澆方式的管道輸水灌溉工程設(shè)計(jì)筆者建議參照GB/T 50485-2009《微灌工程技術(shù)規(guī)范》分析計(jì)算相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)分區(qū)輪灌時(shí)應(yīng)考慮今后發(fā)展微灌的可能。

3? 管道選擇

3.1? 因地制宜選擇管材

可供管道輸水灌溉工程使用的管材品種很多，常用的有PE（聚乙烯）管、PVC（聚氯乙烯）管、鋼管、預(yù)應(yīng)力砼管、玻璃鋼夾砂管（玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管）等。管材比選時(shí)須經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，技術(shù)上有要求，就不能單從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮。大管徑（大于400mm）宜在預(yù)應(yīng)力混凝土管、玻璃鋼夾砂管、鋼管中選擇。在地質(zhì)條件較好、交通方便、管道內(nèi)、外壓力不大的情況下，可以?xún)?yōu)選預(yù)應(yīng)力混凝土管。交通不便的地方，玻璃鋼夾砂管則發(fā)揮了重量輕、運(yùn)輸裝卸方便的優(yōu)勢(shì)。而在山丘區(qū)壓力很大的高揚(yáng)程區(qū)，道路、河流穿越段及伸縮、變徑等部位，宜采用鋼管。管徑小于400mm，可優(yōu)先選擇PVC管;管徑小于90mm，推薦選擇PE管，因其具有“韌性”和“柔性”，不易破損，適宜于復(fù)雜地形鋪設(shè)，并可節(jié)省彎頭、接頭等管道附件，并為今后發(fā)展微灌提供了便宜。

3.2? 增設(shè)田間移動(dòng)軟管，減少固定管道長(zhǎng)度

支管全部固定，給水栓布置太多會(huì)影響機(jī)耕作業(yè)。為此支管可采用半固定，半移動(dòng)，如支管間距由50m擴(kuò)大至100m，由給水栓連接移動(dòng)軟管輸水入田，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)溝短灌。為不影響灌溉進(jìn)度，移動(dòng)軟管的長(zhǎng)度按2d工作的輪灌小區(qū)需要的管道長(zhǎng)度配置，這樣即不影響田間灌水的均勻度、提高管道利用率，且不影響機(jī)耕、節(jié)省投資。

3.3? 充分利用高位水池的調(diào)節(jié)作用，降低輸配水管道成本

山丘區(qū)管道輸水灌溉工程具有輸水距離遠(yuǎn)、地形復(fù)雜高差大、水源緊缺等特點(diǎn)，輸配水管網(wǎng)壓力協(xié)調(diào)困難，水壓不易均衡，故在灌區(qū)地勢(shì)較高處需建設(shè)一座或幾座高位水池，輸配水管分開(kāi)布設(shè)，一是起到調(diào)蓄水量的作用，二是解決系統(tǒng)輸水壓力均衡問(wèn)題。對(duì)于自流灌溉工程，一般引水距離較遠(yuǎn)，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇適宜的蓄水池容積，適當(dāng)降低引水管流量（有時(shí)是因水源水量不足而造成引水流量小于供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量），不足水量由水池容積調(diào)節(jié)，這樣可減小引水管管徑。對(duì)于提水灌溉工程，一般先提水至高位水池，經(jīng)蓄水池后自流配水到田間。水泵運(yùn)行時(shí)間不應(yīng)大于22h，經(jīng)高位水池調(diào)節(jié)，配水管道系統(tǒng)工作時(shí)間可延長(zhǎng)到24h;這樣配水管系統(tǒng)流量得到整體降低。

4? 結(jié)語(yǔ)

前期工作對(duì)工程投資的影響程達(dá)80%以上，設(shè)計(jì)工作一旦完成并投入建設(shè)，項(xiàng)目的價(jià)值也就基本確定。設(shè)計(jì)階段應(yīng)用價(jià)值工程原理對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，通過(guò)對(duì)價(jià)值工程分析對(duì)象管道輸水灌溉工程的管道設(shè)計(jì)涉及的灌溉制度、工作制度、管材管徑選擇及其布置方式、新材料運(yùn)用等方面優(yōu)化設(shè)計(jì)，可降低項(xiàng)目投資而不影響項(xiàng)目功能，使項(xiàng)目?jī)r(jià)值得以提升，實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)實(shí)用與經(jīng)濟(jì)合理的有機(jī)結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

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