遼西干旱地區(qū)高效節(jié)水灌溉模式研究

劉世國

（遼寧省朝陽市北票市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，遼寧朝陽122100）

1 研究的意義

1）加速農(nóng)村小型農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，是農(nóng)民的迫切要求

農(nóng)民的吃穿住行全靠土地。改革開放以來，雖然實行了家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制，也僅僅是解決了溫飽問題。隨著改革的深化，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，經(jīng)濟作物種植比例的增加，科技示范區(qū)的建立，農(nóng)產(chǎn)品深加工的開展，農(nóng)村小型水利設(shè)施的建設(shè)顯得尤其重要。讓農(nóng)民徹底脫貧致富，提高農(nóng)產(chǎn)品的競爭力，是農(nóng)村發(fā)展的重要課題。在當(dāng)前經(jīng)濟還不夠發(fā)達，農(nóng)民盼望奔小康的背景下，加快小型水利設(shè)施建設(shè)，既是發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟的需要，也是農(nóng)民致富的需要。農(nóng)村小型節(jié)水灌溉工程的建設(shè)是一項公益事業(yè)，是解決農(nóng)村生產(chǎn)中的用水難的問題，它的建設(shè)為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收、為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化升級提供了基礎(chǔ)設(shè)施保證。

2）開展典型節(jié)水灌溉模式研究，可為干旱地區(qū)節(jié)水灌溉工程建設(shè)提供技術(shù)支撐

遼西地區(qū)屬十年九旱的干旱地區(qū)，大部灌溉井和農(nóng)用井干涸，農(nóng)業(yè)灌溉用水和農(nóng)民生活用水發(fā)生空前危機，缺水已成為制約農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)民生活水平提高的主要因素。只有合理利用水資源，保證農(nóng)業(yè)用水，才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。

遼西地區(qū)欠發(fā)達，經(jīng)濟比較落后，這種投資少、規(guī)模小的工程很容易為老百姓接受。工程竣工后農(nóng)民可以長期受益，經(jīng)濟效益十分可觀，對農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，增加農(nóng)民收入，提高人民生活水平，改善生活質(zhì)量，具有十分重要的現(xiàn)實意義和長遠影響。

2 典型工程模式研究

2.1 節(jié)水灌溉形式

以五間房鎮(zhèn)西高樓村項目區(qū)為典型工程，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃⑼临Y源和農(nóng)業(yè)種植情況確定灌區(qū)的控制耕地66.67 hm2。工程建設(shè)主要目標(biāo)是保證實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)地、節(jié)電、增產(chǎn)和增收，采用的節(jié)水灌溉形式為低壓管道灌溉。

2.2 水源工程模式

水源工程包括取水方式、取水位置、選擇蓄水工程、供水工程等建筑物和設(shè)備，根據(jù)典型工程特點選擇水資源位置，并選定節(jié)水灌溉水源型式為機械深井。水源為機電井，共10 眼，沿東官河南北方向布設(shè)。根據(jù)地質(zhì)資料，各機井成井平均深度約100 m。由于區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件差異，物探單井穩(wěn)定涌水量各井沒有較大差異，各井涌水量均為60～70 m3/h。當(dāng)?shù)氐叵蚂o水位埋深6～8 m，動水位埋深約15 m。

2.3 低壓管灌系統(tǒng)設(shè)計

低壓管灌設(shè)計地塊土質(zhì)較好，耕地連片，為小型水利設(shè)施建設(shè)提供了地形、地質(zhì)、土壤、水文、氣象等基礎(chǔ)條件。種植結(jié)構(gòu)為小麥套種玉米，小麥?zhǔn)斋@后種植白菜。

2.3.1 設(shè)計灌水定額及灌水周期

式中：m設(shè)——設(shè)計灌水定額，mm；r ——土壤容重，t/m3；h——計劃溫潤層深度，cm；β1——適宜作物生長的土壤含水率上限，可取田間持水率的95%，為0.95×0.2=19%；β2——適宜作物生長的土壤含水率下限，可取田間持水率的70%，為0.7×0.2=14%；η——灌溉水利用系數(shù)，取0.8。

小麥的灌水定額：m麥設(shè)=0.1×1.45×40×（19-14）/0.8=362.55 m3/hm2；玉米的灌水定額：m玉設(shè)=0.1×1.45×50×（19-14）/0.8=453.15 m3/hm2。

小麥的灌水周期為8 d；玉米的灌水周期為9 d。

2.3.2 設(shè)計流量

管道設(shè)計流量Q設(shè)主要與m設(shè)（取450 m3/hm2）、控制面積A（13.33 hm2）、灌水周期T（取9 d）及日灌水時間t（取16 h）有關(guān)，確定了這幾個因素，即：Q設(shè)=m設(shè)A/Ttη=52.08 m3/h。

低壓管灌計算的設(shè)計流量應(yīng)與設(shè)計來水量相符，如果小于實際來水量應(yīng)考慮擴大灌溉面積，否則應(yīng)考慮減少灌溉面積。

2.3.3 管網(wǎng)布設(shè)

管網(wǎng)布設(shè)根據(jù)水源、管路、管理體系綜合考慮，采用半固定式管網(wǎng)布置，布置一級固定管道，末級管道是移動的，通常用軟管，管道垂直種植方向布置，雙向分水形式。給水栓間距50 m，地面軟管接給水栓沿畦?。ɑ蛱追N行）鋪設(shè)，可同時布置若干條，軟管長度以100 m為宜，實行分段退管澆。

2.3.4 輪灌順序

根據(jù)灌水周期為9 d，9個出水栓則按每日開啟2 個出水口進行灌溉，主干管道流量為50 m3/h，出水口流量25 m3/h。

2.3.5 管徑選擇

管道采用工作壓力0.4 MPaPVC 管,管道流速度為1.2 m/s，根據(jù)管道設(shè)計流量Q=50 m3/h，應(yīng)選d=18.8×=121 mm，應(yīng)選φ 125 mm。

2.3.6 管道水力計算

計算水頭損失采用通用公式：

式中：f ——摩阻系數(shù)，硬PVC 管f =0.948×105；L——管長，m；Q——流量，m3/h；m——流量指數(shù)，取1.77；d ——管道內(nèi)徑，mm；b——管徑指數(shù)，取4.77。

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算，井距干管出水口按500 m 計算，則hf=0.948×105×1 000×501.77/1254.77=9.59 m；H=1.1×9.59 m=10.55 m。

2.3.7 水泵及動力配套

該管灌區(qū)共需配套水泵10 臺，單機出水量50～60 m3/h，水泵的軸功率公式：

式中：N ——水泵軸功率，kW；r——水溶重，kg/m3；Q——水泵的設(shè)計流量，m3/s；Hp——漿泵設(shè)計揚程，m；η——水泵效率。

2.3.8 工程材料及設(shè)備選擇

典型工程材料及設(shè)備：200QJ30-100/15 kW水泵10 臺，4″閥門、4″逆止閥、4″安全閥、4″進排氣閥各10 個，壓力表10 套，4″雙法蘭90°鑄鐵彎頭20個，φ 160 mmUPVC法蘭10個，φ 90 mm UPVC法蘭60個，4″鑄鐵管60 m，電控裝置10套，φ 160 mm90°彎頭10個，φ 125 mm UPVC管材10 000 m，φ 50 mm軟管5 000 m，φ 125 mm三通（連接干支管）10只。

2.4 工程建設(shè)與管理模式

該工程距交通干線“101”國道朝北公路10 km，距市區(qū)15 km。此路段雖為鄉(xiāng)級公路，但路況好，能滿足施工交通要求。通訊網(wǎng)絡(luò)狀況良好。砂石等建筑材料可就近取材。水利站院內(nèi)有庫房和人員宿舍，滿足施工人員休息及物品庫存要求。選擇具備資質(zhì)的施工隊伍，選派經(jīng)驗豐富、業(yè)務(wù)水準(zhǔn)較高的人員監(jiān)管施工，保證工程質(zhì)量。水利工程運行具有長期性，管理工作好與壞對充分發(fā)揮工程效益，延長工程使用壽命至關(guān)重要，工程竣工后，實行產(chǎn)權(quán)制度改革，健全管護制度，用好管好工程。

3 效益分析

3.1 年經(jīng)濟效益

工程總投資125.75萬元，經(jīng)濟效益分析采用靜態(tài)法進行計算。節(jié)水灌溉低壓管灌66.67 hm2，工程建成前全部種植玉米，多年平均每公頃產(chǎn)3 000 kg，工程建成后改小麥套種玉米，小麥每公頃產(chǎn)6 750 kg、收入13 500 元，小麥?zhǔn)斋@后種植白菜，白菜產(chǎn)60 000 kg、收入24 000 元，玉米產(chǎn)3 000 kg、收入6 000元，即工程改造后每公頃效益43 500元。

3.2 社會效益

節(jié)水灌溉工程的建成并投入使用，將進一步增強各級領(lǐng)導(dǎo)和群眾的節(jié)水意識和科技興農(nóng)意識，推動種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加復(fù)種指數(shù)，將緩解水土資源危機。是一項農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略措施。帶動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化新格局的出現(xiàn)，促進農(nóng)村經(jīng)濟繁榮。

3.3 生態(tài)效益

項目實施以后，能形成良好的田間小氣候，減少項目區(qū)的溫差和干燥程度，減少病蟲害。灌水在時間和空間上更均勻，易于作物直接吸收，減少開采地下水量，緩解地下水位下降以及由此帶來的一系列負(fù)面效益，有利于控制由于灌溉影響而破壞地下水采補平衡的狀態(tài)，即充分利用了水資源又保護節(jié)約了水資源。

4 結(jié)語

節(jié)水灌溉工程技術(shù)對于解決農(nóng)村和農(nóng)民目前所面臨的缺水難題是切實可行的，從根本上解決“三農(nóng)”問題，是黨和政府常抓不懈的工作。農(nóng)業(yè)的希望，農(nóng)民的出路，離不開“水”和“土”。而節(jié)水灌溉從根本上解決了水土危機。促進農(nóng)村產(chǎn)業(yè)化調(diào)整，滿足農(nóng)民增產(chǎn)增收的愿望。是當(dāng)前遼西干旱地區(qū)建設(shè)小型農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要推廣模式。