東風(fēng)水庫抽水灌區(qū)提升改造建設(shè)思路探討

張 瓊

（鳳翔縣水利建設(shè)工作隊(duì)，陜西 鳳翔 721400）

1 工程概況

東風(fēng)水庫位于鳳翔縣城東南約5 km 雍水河上，是一座以灌溉為主兼有防洪、養(yǎng)殖功能的中型水庫，其灌區(qū)涉及彪角、南指揮兩鎮(zhèn)35 個(gè)行政村，設(shè)施灌溉面積6.86 萬畝。東風(fēng)水庫灌區(qū)于1969 年興建，1972 年受益，是鳳翔縣開發(fā)利用較早的中型國(guó)有灌區(qū)，灌區(qū)由自流灌區(qū)和抽水灌區(qū)兩部分構(gòu)成?，F(xiàn)有輸水干渠兩條，即自流干渠和抽水干渠，自流干渠長(zhǎng)11.4 km，抽水干渠長(zhǎng)2.9 km。抽水灌區(qū)由抽水干渠輸水，渠首由臨庫式東風(fēng)水庫抽水站控制，總裝機(jī)3 臺(tái)660 kW，揚(yáng)程25.7 m。灌區(qū)設(shè)有西導(dǎo)子、小桑園、高莊、石落務(wù)等4 座二級(jí)抽水站，二級(jí)站總裝機(jī)10 臺(tái)205 kW，流量0.1 m3/s～0.41 m3/s，平均揚(yáng)程7.7 m。

近年來，隨著縣級(jí)農(nóng)村產(chǎn)權(quán)交易中心建成運(yùn)行，土地流轉(zhuǎn)加速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)大幅度調(diào)整，灌區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)以“蘋果主導(dǎo)、中藥材、花椒、花卉等多點(diǎn)開花”的發(fā)展態(tài)勢(shì)。隨著現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)作物種植面積不斷擴(kuò)大，復(fù)種指數(shù)提高，一些新近發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)，無配套的高效節(jié)水灌溉設(shè)施，僅有的抽水站和灌溉渠道已不能適用現(xiàn)代高效產(chǎn)業(yè)園和個(gè)體農(nóng)戶的灌溉需求，個(gè)別有條件的園主也只能自發(fā)打機(jī)井并配套簡(jiǎn)易的節(jié)水灌溉設(shè)施進(jìn)行灌溉。如東風(fēng)抽水灌區(qū)西導(dǎo)子二級(jí)站石連路兩側(cè)的萬畝蘋果園，僅有部分配備機(jī)井灌溉設(shè)施，灌溉方式為小管出流涌泉灌，西導(dǎo)子二級(jí)站南部的紅鳳現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)種植的1300 畝花椒園、1000 畝藥材等經(jīng)濟(jì)作物，盡管在抽水站和渠道邊而無配套相應(yīng)的節(jié)水灌溉設(shè)施，也不能按需自主灌溉，嚴(yán)重制約了灌區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，迫切需通過改造東風(fēng)抽水站灌溉設(shè)施，給果園和產(chǎn)業(yè)園區(qū)配套高效節(jié)水灌溉設(shè)施，以解決果樹、藥材、花椒等經(jīng)濟(jì)作物灌溉用水需求。

2 灌區(qū)存在的問題及提升改造緣由

（1）現(xiàn)狀抽水灌溉設(shè)施難以充分發(fā)揮效益

目前，東風(fēng)抽水灌區(qū)采用傳統(tǒng)灌溉形式，因多級(jí)水泵啟動(dòng)、干支渠渠道輸水等運(yùn)行管理調(diào)度復(fù)雜，一旦一級(jí)站啟動(dòng)抽水而二級(jí)站的用水量不足，造成渠道內(nèi)剩余水量浪費(fèi)嚴(yán)重等實(shí)際困難，因此，當(dāng)同時(shí)達(dá)到一定灌溉面積需求時(shí)，泵站才可集中抽水灌溉。由于灌區(qū)目前不能實(shí)現(xiàn)單戶分散灌溉，加之每戶耕地面積較少，耕地收益低，大量群眾外出務(wù)工等原因，造成現(xiàn)狀抽水灌溉設(shè)施基本未投入運(yùn)行，抽水灌溉系統(tǒng)運(yùn)行狀況接近閑置，灌溉設(shè)施難以充分發(fā)揮效益。灌溉設(shè)施再不提升改造將成為制約灌區(qū)糧食生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。

（2）灌溉設(shè)施不適應(yīng)高效節(jié)水灌溉需水要求

東風(fēng)抽水灌區(qū)以果樹為主的經(jīng)濟(jì)作物耕種面積逐年增加，而果樹生育期灌溉次數(shù)多，流量小，更加凸顯傳統(tǒng)大流量灌溉泵站的不靈活性，果園采用滴灌方式，現(xiàn)狀泵站即使只開一臺(tái)泵，流量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其需水量，同時(shí)現(xiàn)狀為渠道輸水，各用戶還需要再加壓才能滿足滴灌水頭壓力，因此，現(xiàn)狀灌溉系統(tǒng)不適應(yīng)果樹等經(jīng)濟(jì)作物的灌溉需水要求，各種植戶只能依靠自建機(jī)井進(jìn)行灌溉。又農(nóng)業(yè)種植比例及灌溉制度發(fā)生較大變化，急需對(duì)二級(jí)泵站進(jìn)行改造，將渠灌改為管灌，以適應(yīng)大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉的需求。

（3）灌區(qū)沒有統(tǒng)一的高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)

經(jīng)調(diào)研，當(dāng)?shù)厝罕姸荚敢夥N植經(jīng)濟(jì)作物，但因沒有靈活的灌溉方式和可靠的灌水設(shè)施，只能各自打機(jī)井取水灌溉，目前實(shí)現(xiàn)機(jī)井灌溉的，也僅限于部分達(dá)到一定規(guī)模的果園區(qū)，且有條件自行配備簡(jiǎn)易灌溉設(shè)施，灌溉方式為小管出流涌泉灌。灌區(qū)大部分果園和經(jīng)濟(jì)作物沒有統(tǒng)一的高效節(jié)水灌溉供水系統(tǒng)，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，急需提升改造灌區(qū)灌溉設(shè)施及灌水模式。

3 灌區(qū)提升改造建設(shè)思路

目前傳統(tǒng)的漫灌灌溉模式，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，在氣候變化，缺水時(shí)必然導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水降低、農(nóng)作物產(chǎn)量偏低，嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。十八大以來，中央提出的“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水理念，也為我國(guó)農(nóng)業(yè)灌區(qū)的發(fā)展提供了方向。我國(guó)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成種類多式多樣的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，在噴灌、微灌、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)上已日漸成熟，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉建設(shè)高速發(fā)展已經(jīng)到來。

為解決灌區(qū)高效農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉問題，初步思路是利用東風(fēng)水庫庫水為灌溉水源，通過對(duì)現(xiàn)有灌溉設(shè)施提升改造，采用高效節(jié)水智能灌溉系統(tǒng)，實(shí)行智能化管理。建設(shè)思路為：由東風(fēng)水庫一級(jí)站抽水至二級(jí)泵站新改造的調(diào)蓄水池，再由二級(jí)泵站抽水至新建的高位蓄水池，將渠道輸水改造為壓力管道輸水，采用壓力管道輸水到需要灌溉點(diǎn)，糧食作物灌溉采用低壓管道輸水至田間地頭出水樁；果樹、大棚蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物灌溉采用小管出流、滴灌、微噴灌等高效節(jié)水灌溉工藝。同時(shí)對(duì)每個(gè)用水戶安裝智能水表，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水按需自動(dòng)灌溉，自動(dòng)計(jì)費(fèi)、扣費(fèi)，減少工程管理程序，提高灌區(qū)灌溉效率，以滿足高效農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需求。

（1）將渠道改為壓力管道輸水，新建高位水池，實(shí)現(xiàn)自來水式灌溉。

為適應(yīng)并滿足高效節(jié)水灌溉的技術(shù)要求，將灌區(qū)現(xiàn)有的田間支、斗渠拆除后埋設(shè)輸水管道，既節(jié)約了耕地又避免了從水源到田間的滲、跑、漏水量的浪費(fèi)，有效提高了灌溉水利用系數(shù)，極大節(jié)約了水資源利用率。為解決單體用水戶按需自來水式灌溉，首先對(duì)二級(jí)站進(jìn)行改造，將前池改造成滿足灌區(qū)用水的調(diào)蓄水池，由東風(fēng)水庫一級(jí)站小泵抽水至調(diào)蓄水池提前存儲(chǔ)水量，調(diào)蓄水池預(yù)存水量加二級(jí)站供水流量應(yīng)滿足灌溉要求。同時(shí)在利用二級(jí)站現(xiàn)有水泵機(jī)組下增設(shè)一臺(tái)小流量水泵，以調(diào)節(jié)大小不同流量用水的靈活性；其次是在灌區(qū)最高地修建高位水池或水箱，其作用就如農(nóng)村人飲供水的水塔，灌水季節(jié)由二級(jí)站調(diào)蓄水池抽水至高位水池，高位水池和泵站通過遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控，高位水池容積的大小根據(jù)該灌區(qū)所有用水量之和確定。高位水池經(jīng)常充滿水，通過多條管道輸水至田間毛管，再到出水樁或者果園、蔬菜大棚等經(jīng)濟(jì)作物的灌水器，用水戶可通過地邊管道上安裝的控制閥和智能水表，以刷卡的方式隨時(shí)隨地按需灌溉，實(shí)現(xiàn)自來水式灌溉模式。

（2）采用高效節(jié)水灌溉工藝，提高水資源利用率。

針對(duì)灌區(qū)果樹、藥材、蔬菜大棚等種植區(qū)域引進(jìn)小管出流、滴灌、微噴灌等灌溉工藝。配合系統(tǒng)配套的設(shè)備實(shí)現(xiàn)作物生長(zhǎng)周期內(nèi)“水、肥”聯(lián)合調(diào)控，從而大幅提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量。每個(gè)灌溉系統(tǒng)的首部樞紐均配置安裝過濾器、施肥器、壓力表、電磁流量計(jì)等設(shè)備。根據(jù)水源水質(zhì)情況選擇適合的過濾器。每個(gè)灌水系統(tǒng)首部安裝施肥器，可直接將化肥或農(nóng)藥加入施肥器，和水流一起通過低壓輸水管道到達(dá)每個(gè)毛管，各毛管上的出流小管都安裝穩(wěn)流器，水可均勻的到達(dá)需水點(diǎn)。具體為：支管→過濾器→施肥器→壓力表→電磁流量計(jì)→支管→各個(gè)毛管（1、2、3……）→灌水器（穩(wěn)流器出流小管）→需水點(diǎn)。

如蘋果園的小管出流灌溉方式，出流小管的布置間距可根據(jù)果樹的種植特點(diǎn)，以果樹的行距確定毛管的間距，一般為4 m；以果樹的株距確定毛管上出流小管的間距，一般為3 m。灌水器流量為30 L/h。根據(jù)地塊長(zhǎng)度（110 m 左右），毛管采用平行于果樹行方向雙向布置，單側(cè)長(zhǎng)度為54 m。選用小管出流灌水器，該灌水器額定壓力為0.3 MPa，出水流量為30 L/h。為保證灌水均勻度，在灌水器出口設(shè)置導(dǎo)滲坑，導(dǎo)滲坑繞樹根呈圓形布置。這樣出流小管到達(dá)每棵果樹的根部，使每棵果樹都能同時(shí)用水，水量在果樹根部均勻滲流，充分吸收，達(dá)到灌溉效果。這樣的灌溉工藝可定時(shí)定量用水，提高水的利用率，達(dá)到高效節(jié)水的目的。

（3）采用智能灌溉系統(tǒng)，提升灌溉管理水平。

為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)各用水點(diǎn)的精準(zhǔn)計(jì)量、遠(yuǎn)程管理、合理分配資源，減少資源浪費(fèi)，將灌區(qū)各出水點(diǎn)配置智能一表多卡無線遠(yuǎn)傳閥控水表，各支管配置智能無線遠(yuǎn)傳閥控水表。所有智能水表采用太陽能系統(tǒng)供電，水表計(jì)量數(shù)據(jù)通過自組網(wǎng)方式傳輸至各分區(qū)數(shù)據(jù)集中器，集中器整理匯總數(shù)據(jù)后通過GSM/GPRS 無線方式傳輸至灌區(qū)管理中央控制室。為保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，為灌區(qū)各分區(qū)配置一臺(tái)數(shù)據(jù)集中器，集中器采用太陽能供電方式。分別負(fù)責(zé)各分區(qū)無線水表的數(shù)據(jù)收集、上傳及指令下發(fā)。

根據(jù)各分區(qū)支管分布數(shù)量及布局，借助智能計(jì)量、無線通信、太陽能供電等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)智能灌溉管理。管理人員在中央控制室就可以實(shí)現(xiàn)灌溉水源、調(diào)蓄水池的水位、流量等參數(shù)的監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)水泵、閥門等設(shè)備的起閉；同時(shí)為實(shí)現(xiàn)“一家一戶”式灌溉及精準(zhǔn)計(jì)量系統(tǒng)，以用水戶為單位設(shè)置灌溉小區(qū)，每個(gè)灌水小區(qū)控制管道上設(shè)置遠(yuǎn)傳智能水表一塊，農(nóng)戶可通過刷卡的方式購買灌溉用水。用戶可根據(jù)農(nóng)作物用水需求自主灌溉，采用刷卡方式開關(guān)對(duì)應(yīng)智能水表，實(shí)現(xiàn)按需自動(dòng)灌溉，自動(dòng)計(jì)費(fèi)、扣費(fèi)，減少工程管理程序，提高灌區(qū)灌溉效率。

圖1 智能灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

為適應(yīng)灌區(qū)現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展及節(jié)水灌溉迫切要求，針對(duì)鳳翔縣東風(fēng)水庫抽水灌區(qū)的現(xiàn)狀問題，結(jié)合灌區(qū)實(shí)際情況，提出灌區(qū)提升改造建設(shè)思路。通過大力推廣壓力管道輸水技術(shù)、高效節(jié)水灌溉技術(shù)及智能灌溉管理技術(shù)的應(yīng)用，使灌區(qū)逐漸從傳統(tǒng)的大田漫灌到單戶分散自來水式智能灌溉模式的轉(zhuǎn)變，提高水資源利用率；利用現(xiàn)代化管理技術(shù)手段，采用高效節(jié)水智能灌溉管理，優(yōu)化工程管理程序，提高灌區(qū)灌溉效率，推動(dòng)灌區(qū)傳統(tǒng)灌溉技術(shù)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的轉(zhuǎn)變，為灌區(qū)提升改造建設(shè)提供支撐。