高效節(jié)水灌溉在重慶萬州區(qū)的應(yīng)用

張洋榕

（重慶市創(chuàng)盛工程咨詢有限公司，重慶 401120）

1 高效節(jié)水灌溉發(fā)展情況及取得的主要成效

高效節(jié)水主要包括管道輸水灌溉、噴灌和微灌三種形式，據(jù)測算，與傳統(tǒng)地面灌溉相比，低壓管灌節(jié)水20%，噴灌節(jié)水30%，微灌節(jié)水35%。高效節(jié)水灌溉實(shí)施后，會使農(nóng)業(yè)向高效化、集約化轉(zhuǎn)變，可帶來巨大的節(jié)地節(jié)工效益。管道輸水灌溉畝均節(jié)約耕地3%，節(jié)工30%；噴灌畝均節(jié)約耕地7%，節(jié)工50%；微灌畝均節(jié)約耕地10%，節(jié)工50%。同時，采取科學(xué)的灌溉方法，有利于農(nóng)作物生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高土地的綜合生產(chǎn)能力。

長期以來，農(nóng)業(yè)和農(nóng)村生活用水占全國用水總量的絕大部分。但是，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，這個比重在逐漸下降。而在未來，農(nóng)業(yè)不可能再獲取更多的水資源，發(fā)展高效灌溉農(nóng)業(yè)勢在必行。多年來，重慶市除了渝中區(qū)外，其余區(qū)縣都開展了不同形式的節(jié)水灌溉工作。

重慶市全市多為山區(qū)丘陵地貌，渝東北、渝東南大部分地區(qū)均為盆緣山區(qū)地形地貌，表現(xiàn)為水田少旱地多、耕地零星分布、整體地形落差大、水源工程少等多種山區(qū)耕地情況。本文以重慶市萬州區(qū)為例，研究如何在山區(qū)耕地開展節(jié)水灌溉工作。

近年來，重慶市萬州區(qū)堅(jiān)持把高效節(jié)水灌溉當(dāng)作一項(xiàng)革命性措施來抓，緊緊圍繞全區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，因地制宜，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程，取得了良好的效果。2010 年萬州區(qū)耕地面積106.97萬畝，現(xiàn)有節(jié)水灌溉面積15.55萬畝，其中噴、微灌面積0.45 萬畝，管道輸水灌溉面積1.60 萬畝，防滲渠道灌溉面積13.50萬畝。中高效節(jié)水灌溉面積2.05 萬畝，其中管道輸水灌溉面積1.60 萬畝、噴灌面積0.05 萬畝、微灌面積0.40 萬畝，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。中高效節(jié)水灌溉受農(nóng)民歡迎，發(fā)展速度較快，前景十分廣闊。2008—2010年間建成高效節(jié)水灌溉面積0.57萬畝，投資905萬元。

雖然萬州區(qū)的高效節(jié)水灌溉實(shí)踐起步晚、起點(diǎn)低，但成果顯著。一是實(shí)現(xiàn)了節(jié)水增產(chǎn)的目的，帶來巨大的節(jié)地節(jié)工效益，同時促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。二是實(shí)現(xiàn)了由被動抗旱向主動抗旱的轉(zhuǎn)變。2006年，萬州區(qū)遭受連旱，但在高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目區(qū)，由于采用了管灌、噴灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)，大大緩解了水資源嚴(yán)重短缺的現(xiàn)象，提高了灌溉水利用系數(shù)。三是起到了示范、帶動作用。項(xiàng)目區(qū)建設(shè)在提高干部群眾對高效節(jié)水灌溉方式、推廣先進(jìn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)方面發(fā)揮了積極作用。四是增加了農(nóng)民收入，加快了項(xiàng)目區(qū)脫貧致富的步伐。萬州區(qū)干旱嚴(yán)重，可供水量貧乏，是當(dāng)?shù)厝罕娯毨У淖钪饕蛑唬浞掷矛F(xiàn)有水資源，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉是當(dāng)?shù)厝罕娒撠氈赂坏挠行緩健?/p>

2 發(fā)展布局及重點(diǎn)

萬州區(qū)東鄰云陽，南接湖北省利川和重慶市石柱縣，西依梁平、忠縣，北靠四川省開江縣，山地、丘陵、河谷等地形俱全，水土資源差異較大，同時各地的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)等各有特點(diǎn)，本著“區(qū)別差異性、歸納相似性、照顧行政區(qū)界”的原則，確定高效節(jié)水灌溉發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域、節(jié)水分區(qū)及建設(shè)模式。萬州區(qū)高效節(jié)水灌溉發(fā)展將以特色農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)為重點(diǎn)，同時兼顧城區(qū)生態(tài)環(huán)境治理，配套設(shè)施農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)的高效節(jié)水灌溉工程。高效節(jié)水灌溉以管道輸水為主，結(jié)合噴灌、微灌工程。主要涉及8 大片區(qū)：朱家溝水庫片區(qū)、鐵峰片區(qū)、長池水庫片區(qū)、東橋水庫片區(qū)、響水片區(qū)、東峽水庫片區(qū)、楓香坪水庫片區(qū)、分水片區(qū)。以朱家溝水庫片區(qū)為例，片區(qū)規(guī)劃年灌溉面積見表1。

表1 朱家溝水庫片區(qū)規(guī)劃年灌溉面積成果表 畝

2.1 設(shè)計保證率

灌區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，降雨豐沛，但年內(nèi)分配不均，伏旱嚴(yán)重而頻繁，灌溉水源為水庫水，根據(jù)《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T50085-2007）的有關(guān)規(guī)定，確定灌溉設(shè)計保證率采用P=85%。

2.2 種植作物

（1）傳統(tǒng)作物。灌區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，灌區(qū)內(nèi)種植的糧食作物以水稻為主，次為小麥、玉米，薯類少量種植土豆、紅苕；經(jīng)濟(jì)作物可大規(guī)模種植油菜。種植模式為：①一季田（中稻—休閑）；②兩季田（油菜—中稻）；③兩季地（小麥—玉米、紅苕，油菜—玉米、紅苕）。

（2）新型農(nóng)業(yè)作物。以經(jīng)濟(jì)林木和專用基地為主，種植模式為：①專用田（茶葉基地、中藥材基地、蔬菜基地）；②專用土（柑桔基地、葡萄基地、苗木基地、檸檬基地、龍眼荔枝基地、茶葉基地、中藥材基、獼猴桃基地、花卉基地、蔬菜基地等）。

灌區(qū)內(nèi)農(nóng)作物種植類較多，且受灌溉試驗(yàn)研究資料限制，根據(jù)本灌區(qū)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)作物僅選取播種面積較大的水稻、玉米、小麥、土豆、紅苕、油菜等具有代表性的農(nóng)作物進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)面積規(guī)劃。

2.3 灌溉制度設(shè)計

2.3.1 灌區(qū)劃分

灌區(qū)內(nèi)的氣象水文、地形地勢、土壤類別、農(nóng)作物組成、耕作習(xí)慣及水利條件等均較類似，擬將灌區(qū)劃為兩個區(qū)域進(jìn)行灌溉制度設(shè)計，設(shè)計總灌面積為1.17 萬畝，其中農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整灌溉面積0.585 萬畝。

2.3.2 節(jié)水灌溉措施與灌水技術(shù)

按照建設(shè)節(jié)約型社會和灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求，農(nóng)業(yè)灌溉應(yīng)充分依靠科學(xué)技術(shù)，為確保糧食產(chǎn)量穩(wěn)定增長和充分利用有限的水利資源，對農(nóng)作物均考慮節(jié)水灌溉措施。灌區(qū)采用《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T50085-2007）節(jié)水噴灌技術(shù)。

2.3.3 主要依據(jù)及分析資料

根據(jù)灌溉制度設(shè)計的具體要求，本階段收集了灌區(qū)內(nèi)龍寶氣象站1970—2005年共36年的逐日系列降雨、蒸發(fā)資料，以及萬州農(nóng)業(yè)區(qū)劃、土地利用現(xiàn)狀、水資源中長期規(guī)劃，萬州區(qū)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃等有關(guān)資料為灌溉制度設(shè)計基礎(chǔ)資料。

2.3.4 主要作物單項(xiàng)定額分析計算

按照《灌溉與排水工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50288-2018）的有關(guān)規(guī)定，在降雨、蒸發(fā)資料較為充分及有關(guān)參數(shù)確定后，采用水量平衡法逐時段進(jìn)行計算、分析中稻歷年灌溉定額。旱作物通過典型調(diào)查擬定土壤計劃濕潤層深、適宜含水量、作物需水系數(shù)等主要參數(shù)后，按水量平衡法計算歷年灌溉定額。

2.3.5 節(jié)水灌溉灌水定額設(shè)計

灌水定額據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際條件及基礎(chǔ)資料，按《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T50085-2007）的有關(guān)規(guī)定計算確定。低壓管道水利用系數(shù)η=0.85。

經(jīng)計算，灌區(qū)多年平均P=85%、典型年毛用水量見表2。

表2 朱家溝水庫片區(qū)歷年主要作物設(shè)計灌水定額及灌水量表

2.3.6 灌溉工作制度

為有效利用系統(tǒng)設(shè)備，減少工程投資，該示范區(qū)擬采用分組輪灌工作制度。毛管為單行直線布置，毛管和旋轉(zhuǎn)噴頭間距均取20.0 m，微噴頭間距均取12 m。

（1）一次灌水延續(xù)時間。傳統(tǒng)農(nóng)作物和果樹林木一次灌水延續(xù)時間為5.42 h，苗木基地一次灌水延續(xù)時間為8.04 h。

（2）輪灌組數(shù)。按分組數(shù)和作物需水要求，據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際確定固定管道噴灌系統(tǒng)一天運(yùn)行時間為12 h。

3 高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計

高效節(jié)水灌溉工程共涉及3 種節(jié)水灌溉方式：低壓管道灌溉、噴灌、滴灌，其中朱家溝水庫片區(qū)11 700畝（低壓管道灌溉4700 畝、噴灌3000 畝、滴灌4000畝）。由于項(xiàng)目區(qū)位于山區(qū)，大部分田的坡度利于田間排洪。本次除局部位置外不單獨(dú)設(shè)計排洪溝。

（1）低壓管道灌溉。管道灌溉區(qū)主要布局于蔬菜以及大田農(nóng)業(yè)區(qū)，單片控制面積以200～300畝為宜，取水水源為山坪塘、蓄水池或小型水庫。設(shè)計提水泵站將山坪塘或水庫水源提至項(xiàng)目區(qū)制高點(diǎn)。干管沿各坡頂布置，支管垂直干管布置，支管上設(shè)給水栓，給水栓縱橫間距40～50 m，采用連接軟管（長20～25 m）對苗木進(jìn)行灌溉。

（2）噴灌。噴灌區(qū)主要布局于中藥材種植基地等設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)，每200～300 畝為一個噴灌片區(qū)。取水水源為項(xiàng)目區(qū)山坪塘、蓄水池或小型水庫。設(shè)計以渠道輸水至項(xiàng)目區(qū)，配套建設(shè)加壓泵房和水池。泵房內(nèi)設(shè)水泵1～2 臺及各種控制、量測閥門。干管沿山脊布置，支管垂直干管布置，支管上安裝1.5 m高PVC豎管（埋入地下0.6 m，露出地面0.9 m），豎管上安裝噴頭。干管、支管均采用PE 管；支管、噴頭間距為10～15 m，噴頭組合形式為正方形布置，工作壓力300 kPa，設(shè)計流量1.8 m3/h，噴頭射程10～15 m。

（3）滴灌。滴灌區(qū)主要布局于蔬菜、果木種植基地等設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)，每200～300畝為一個滴灌片區(qū)。取水水源為項(xiàng)目區(qū)山坪塘、蓄水池或小型水庫。設(shè)計以渠道輸水至項(xiàng)目區(qū)，配套建設(shè)加壓泵房和水池。泵房內(nèi)設(shè)水泵1～2 臺及各種控制、量測閥門。干管沿山脊布置，支管垂直干管布置，毛管采用滴灌帶，每根滴灌帶長50 m，滴灌帶上的灌水器選用壓力補(bǔ)償式滴頭，滴頭額定工作壓力為10 m，額定流量4.0 L/s，滴頭間距為0.5 m。

5 工程建設(shè)管理及運(yùn)行管護(hù)

5.1 工程管理

為改進(jìn)并完善灌溉用水管理，合理調(diào)度灌溉水資源，科學(xué)有效地保證用水計劃的實(shí)施，提高經(jīng)營管理水平，為按量計征水費(fèi)提供準(zhǔn)確的依據(jù)，并為今后編制用水計劃積累資料，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增收節(jié)水的目標(biāo)，規(guī)劃在支渠進(jìn)口處均布設(shè)量水設(shè)施，以利于隨時觀測各段的引水量，用以指導(dǎo)配水。

（1）編制年度用水計劃。由于高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水灌溉方式不同，灌區(qū)各種作物的生育期也不盡相同，特別是作物結(jié)構(gòu)和種植面積差異較大，用水計劃原則上是根據(jù)各種作物面積、結(jié)構(gòu)和各階段的需水要求以及灌溉制度、設(shè)計灌水定額、灌水周期、歷年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、水源供水等情況進(jìn)行編制。①分析水源情況。運(yùn)行管理單位應(yīng)在灌期之前，根據(jù)歷年河流的年、月、旬平均來水量，確定河水的年內(nèi)徑流量及月、旬分配，繪制供水水量或流量過程曲線，并要分析水源的水質(zhì)情況，以便能夠滿足高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水灌溉的要求。②編制水源供水計劃。運(yùn)行管理單位負(fù)責(zé)供水計劃的編制，首先預(yù)測出全年各時期水源的來水量和灌區(qū)用水量，進(jìn)行供水與需水平衡計算，初步確定當(dāng)年的灌溉面積、引水時間、各時期內(nèi)的引水量、引水天數(shù)和流量。然后根據(jù)河道的實(shí)際引水，及時地進(jìn)行合理的調(diào)整。

（2）編制灌區(qū)配水計劃。編制配水計劃，就是在灌區(qū)引水時間、引水水量都確定的情況下，擬定每次向各干、支管分配的水量，配水方式、配水流量或是配水順序及時間。在確定上述情況后，編制配水計劃表格。在表格中詳細(xì)列出灌水次數(shù)、日期、歷時、配水方式、干、支管流量等情況。

（3）實(shí)行計劃用水與定額配水。計劃用水與定額配水，就是有計劃地進(jìn)行引水、配水和灌水，適時適量滿足作物對水的需要，是灌區(qū)水管工作的中心。定額供水是計劃用水、按方收費(fèi)的必然產(chǎn)物。推行計劃用水和定額供水，必須實(shí)行按方收費(fèi)，做到合理負(fù)擔(dān)，講究成本、提高利潤，更好地調(diào)動節(jié)約用水的積極性。

（4）水源和管系的工程管理。①水源工程必須按年用水計劃和作業(yè)計劃規(guī)定的供水量及供水時間保證供水，水質(zhì)應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；②每年噴灌前，應(yīng)對輸水暗管、集水池全面檢查，清淤除障，修復(fù)損壞部位，保證暢通無阻；③噴灌季節(jié)結(jié)束時，應(yīng)排除輸水暗管中余水，封堵進(jìn)水口及檢查井，防止凍脹破壞及雜物進(jìn)入管內(nèi)；④每年噴灌季節(jié)前，應(yīng)對地埋壓力管道進(jìn)行檢查，試水、量水、測壓設(shè)備要完善。

（5）田間噴灌設(shè)備管理制度。①檢查管道是否良好，配件是否齊全，不得摔砸，以免損壞。②噴頭要檢查規(guī)格、型號是否正確，有無破損，轉(zhuǎn)動是否靈活，配件是否齊全支架要保證穩(wěn)固，噴槍和支架連接要密封，不得漏水。對于運(yùn)行中出現(xiàn)的問題要及時檢查，對設(shè)備出現(xiàn)毛病后要及時修理更換。③給水閥門開啟、關(guān)閉的速度要掌握合適，盡量避免產(chǎn)生水錘壓力而爆破管道，據(jù)已建成的噴灌運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，要求關(guān)閉閥門時間不得少于30 s。

5.2 工程運(yùn)行監(jiān)測計劃

工程實(shí)施后應(yīng)對工程的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測，其內(nèi)容包括：噴灌用水水質(zhì)、水壓、含沙量、pH值等，為工程的養(yǎng)護(hù)與維修提供依據(jù)。另外，為給今后的噴灌工程提供設(shè)計依據(jù)還應(yīng)監(jiān)測以下內(nèi)容：①風(fēng)速、氣溫和相對濕度；②灌水日期和作物的生育期；③作業(yè)時間、堵塞和沖洗時間；④計劃灌水定額和單位面積實(shí)際灌水量；⑤施肥種類、單位面積施肥量及施肥總量；⑥事故狀況和處理結(jié)果等；⑦管道和噴頭的監(jiān)測。

為了灌區(qū)的統(tǒng)一調(diào)度管理，萬州區(qū)大灌區(qū)管理中心配置計算機(jī)管理系統(tǒng)和程控交換機(jī)通訊系統(tǒng)，利用原有和架設(shè)部分郵電線路，可以形成灌區(qū)完整的計算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)體系。