節(jié)水灌溉與控制排水在農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用研究
——以臨潼區(qū)為例

朱姍姍

（西安市臨潼區(qū)相橋街道辦事處，710000，陜西西安）

農(nóng)業(yè)水利工程是為了提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量而設(shè)計(jì)建設(shè)的，可以有效抵御旱澇不均對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的合理配置。隨著我國資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)兩型社會(huì)建設(shè)目標(biāo)的確立，農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)開始向節(jié)能方向發(fā)展，具體表現(xiàn)為應(yīng)用節(jié)水效果更好的灌溉技術(shù)與集水能力更強(qiáng)的排水技術(shù)。但受限于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，現(xiàn)階段亟須總結(jié)優(yōu)秀案例經(jīng)驗(yàn)為農(nóng)田水利工程建設(shè)中應(yīng)用節(jié)水灌溉與排水技術(shù)提供理論支撐與實(shí)踐依據(jù)?，F(xiàn)以地處關(guān)中平原地區(qū)的西安市臨潼區(qū)為例，分析和介紹應(yīng)用節(jié)水灌溉與排水技術(shù)的情況。

1 臨潼區(qū)農(nóng)田排水概況

西安市臨潼區(qū)位于關(guān)中平原的中部區(qū)域，整體地形朝向北部傾斜，氣候?qū)儆跍嘏拇箨懶约撅L(fēng)氣候，全年四季平分且四季特質(zhì)分明，具有較高的水熱優(yōu)勢及光照條件，在肥沃的黃土地上臨潼區(qū)的農(nóng)民辛勤耕耘。目前該區(qū)域農(nóng)業(yè)主要以糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)為主，歷史上較具代表性的農(nóng)作物還包括玉米與小麥。

現(xiàn)代農(nóng)田排水方式主要包括明溝排水、豎井排水、暗管排水，還有較為先進(jìn)創(chuàng)新的生物排水。多年的農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史使得臨潼區(qū)具有較為完善的農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)樵趯?shí)際農(nóng)田生產(chǎn)過程中使用明溝進(jìn)行排水是最為經(jīng)濟(jì)的選擇，所以明溝排水成為了臨潼區(qū)區(qū)域范圍內(nèi)的大多數(shù)農(nóng)業(yè)散戶的選擇?，F(xiàn)階段臨潼區(qū)境內(nèi)存在著大量的農(nóng)戶根據(jù)農(nóng)作物灌溉特性所開挖的類型多樣的排水溝渠，在灌溉完成后或降雨量較大的季節(jié)，多余的灌溉水與雨水將隨著溝渠分支流向溝渠干道，再進(jìn)入河流等容泄區(qū)域。但考慮到臨潼區(qū)汛期水位上漲與北部地勢低洼，該區(qū)域在汛期使用明溝排水將極有可能造成排水不凈的困擾，此時(shí)受限于通道阻塞或者是容泄能力不足的問題，大量雨水只能通過農(nóng)戶使用手動(dòng)開溝與水泵抽水的方式進(jìn)行排除，加之部分農(nóng)田所處地勢較低的原因，長期的水分積聚將會(huì)給農(nóng)田帶來澇災(zāi)，嚴(yán)重的甚至?xí)斐赊r(nóng)田的病災(zāi)與絕收?？傮w上來講，臨潼區(qū)水利工程建設(shè)具有典型的經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向型性質(zhì)，技術(shù)含量和造價(jià)較高的暗管排水、豎井排水及生物排水設(shè)施受限于成本與技術(shù)，在農(nóng)業(yè)散戶中尚未得到大面積的推廣應(yīng)用。

2 農(nóng)村農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)

2.1 渠道防滲技術(shù)

現(xiàn)在的大部分農(nóng)田灌溉仍然采用各種地面灌溉形式，依賴于區(qū)域渠道供水，受限于經(jīng)濟(jì)成本，區(qū)域內(nèi)大部分灌溉水渠都是依靠地勢高低規(guī)律建設(shè)的。但也正是由于這類地勢的特性，灌溉水傳輸過程中在地勢低洼處存在下滲的損耗風(fēng)險(xiǎn)。為應(yīng)對(duì)這種非人為水損耗，設(shè)計(jì)人員將渠道防滲技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用重點(diǎn)放置在防滲建材的選擇方面，相較于傳統(tǒng)單一的剛性斷面混凝土建材而言，設(shè)計(jì)人員現(xiàn)階段更加偏愛循環(huán)利用率較高的梯形弧面復(fù)合材料。

2.2 低壓管道輸水灌溉技術(shù)

低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)是利用灌區(qū)地形高差形成的自然壓力或低耗能機(jī)泵提供的壓力，采用管道進(jìn)行輸水、配水的，將水源地的水引入到農(nóng)田，達(dá)到灌溉農(nóng)作物的目的[1]。低壓管道輸水灌溉技術(shù)對(duì)管材的要求比較高，低壓輸水管道需承受的水壓比普通水管更大，并要求在壓力下不易變形，堅(jiān)固性能要好。在實(shí)際的農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)過程中，技術(shù)人員研發(fā)出了一系列使用壽命長、堅(jiān)固性能好且材質(zhì)更輕便的新型管材，并已經(jīng)依靠現(xiàn)今的水利系統(tǒng)工程理論在部分試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，通過灌溉技術(shù)優(yōu)化達(dá)到節(jié)水節(jié)地的效果。節(jié)水灌溉的目的是充分有效地利用灌溉水和自然降水，而采取低壓管道輸水灌溉技術(shù)能夠有效達(dá)到這一目的，尤其是在我國水資源日益短缺的現(xiàn)在，研究和發(fā)展低壓管道輸水灌溉技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

2.3 噴灌與微灌、滴灌技術(shù)

因?yàn)槿澜绲Y源都比較缺乏，所以各國都十分重視對(duì)噴灌、微灌和滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)的研究和推廣。我國于1950 年代初開始建設(shè)一些噴灌實(shí)驗(yàn)工程，發(fā)展噴灌技術(shù)。從1970 年代開始，我國進(jìn)行了一些較大規(guī)模的噴灌技術(shù)研究、開發(fā)與生產(chǎn)應(yīng)用，噴灌技術(shù)也得到了較快的發(fā)展。噴灌比大水漫灌節(jié)水30%左右。近年來，我國不斷提高噴灌工程的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，實(shí)施噴灌技術(shù)的農(nóng)田面積也逐年持續(xù)增長，噴灌工程質(zhì)量也不斷提高，切實(shí)做到了節(jié)水、增產(chǎn)、保土、保肥。微灌及滴灌技術(shù)是近年來出現(xiàn)的較先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，從地表漫灌到噴灌，再到微灌及滴灌，水的利用系數(shù)從0.3 逐步提高到了0.98。微灌及滴灌僅對(duì)農(nóng)作物需水部位提供所需水分，具有節(jié)水、增產(chǎn)、水肥一體化等優(yōu)點(diǎn)，并且適應(yīng)所有地形和土壤。

3 關(guān)于農(nóng)田排水控制技術(shù)的一些設(shè)想

3.1 明溝排水與暗管排水相結(jié)合

技術(shù)人員可對(duì)現(xiàn)有農(nóng)田渠道進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，明確各級(jí)明溝排水渠道的具體數(shù)目與極限功能，聯(lián)合水利工程設(shè)計(jì)人員對(duì)明溝、水渠、河道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在臨潼區(qū)區(qū)域內(nèi)形成排水明溝網(wǎng)絡(luò)。而后設(shè)計(jì)人員進(jìn)行實(shí)地調(diào)查并標(biāo)記出排水承載能力較強(qiáng)且本身設(shè)施養(yǎng)護(hù)程度較好的區(qū)域，作為明溝與暗管的連接節(jié)點(diǎn)，在該節(jié)點(diǎn)處綜合考量歷史水位與地勢特性，由施工人員進(jìn)行施工連接，進(jìn)而充分利用原有水利工程建設(shè)基礎(chǔ)，在水利工程升級(jí)過程中控制建設(shè)成本，充分考慮當(dāng)?shù)剞r(nóng)村農(nóng)業(yè)散戶生產(chǎn)人員的利益與能力。

3.2 明溝排水與豎井排水相結(jié)合

技術(shù)人員在獲取區(qū)域農(nóng)田明溝排水渠道的基本情況后，可參照現(xiàn)有農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)狀況，結(jié)合當(dāng)?shù)馗鞣N差異化生產(chǎn)規(guī)模的散戶與專業(yè)戶的灌溉排水需求，在已經(jīng)形成明溝排水網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，在網(wǎng)絡(luò)合適區(qū)域內(nèi)加設(shè)豎井點(diǎn)位水利結(jié)構(gòu)，豎井內(nèi)部設(shè)置抽水機(jī)械系統(tǒng)。在夏季雨季區(qū)域內(nèi)地形較低的地帶及時(shí)進(jìn)行抽水輔助排水工作，以固定化的多次使用形式降低人工排水的重復(fù)工作成本，大幅提升區(qū)域應(yīng)對(duì)農(nóng)田洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力。

3.3 漂浮排水管

漂浮排水管是根據(jù)現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)情況設(shè)計(jì)的一種管材構(gòu)件，其具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1 所示。該新型管材的主體功能分為兩部分：一是空心圓盤進(jìn)行定位，二是漏斗水管進(jìn)行排水。其中在排水套管構(gòu)件連接處還設(shè)計(jì)了一些防止內(nèi)外管材脫出的防脫扣，能夠有效防止管材在使用過程中出現(xiàn)遺失現(xiàn)象。同時(shí)空心圓盤定位構(gòu)件的形狀設(shè)計(jì)使得其位置能根據(jù)實(shí)際農(nóng)田水位高低而調(diào)整，水位升高則空心圓盤會(huì)隨之漂浮升高，水位降低則空心圓盤會(huì)隨之降低。漏斗排水構(gòu)件的設(shè)計(jì)可使其較為快捷地將集水區(qū)域內(nèi)的水由進(jìn)水口處引入，而后進(jìn)行排放傳輸，有效避免了構(gòu)件處排水能力與集水能力的不平衡。漏斗水管還起到了過濾雜質(zhì)的作用，而外套管在該排水組件中起到了加固保護(hù)和過渡作用。該處管材直接與區(qū)域農(nóng)田排水網(wǎng)絡(luò)中的暗管相連，可以將進(jìn)水孔收集的水分經(jīng)由排水系統(tǒng)暗管排入下一級(jí)農(nóng)村農(nóng)田排水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，有效提升水利工程對(duì)農(nóng)田多余水分的排水處理能力，避免生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 漂浮排水管設(shè)計(jì)圖

3.4 彎道水管

彎道水管是仿照河道形態(tài)而設(shè)計(jì)出的一類新型水管形式，主要放置地點(diǎn)應(yīng)選擇在河道或農(nóng)田灌溉排水渠道的彎曲地帶或排水雜質(zhì)較多的區(qū)域，可以對(duì)水流受到離心力影響對(duì)凹型河岸或排水渠道的侵蝕及向凸型河岸或排水渠道的堆積起到很好的防護(hù)作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員可根據(jù)具體河道或排水渠道的水流狀態(tài)在彎曲水管凸面安裝可操控開關(guān)的元件，在管道使用達(dá)到一定的使用周期或者面臨大規(guī)模降雨或澇災(zāi)后，管道養(yǎng)護(hù)人員可以通過控制元件開合對(duì)管道內(nèi)部淤泥等雜質(zhì)進(jìn)行清理。彎道水管尤其適用于地勢較低的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)灌溉水源排水水流經(jīng)過多個(gè)排水水系，內(nèi)部含有大量的泥沙與固體垃圾，在實(shí)際使用過程中設(shè)計(jì)人員可將此類彎道水管的規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)大，重點(diǎn)安裝在污水管轉(zhuǎn)換過渡網(wǎng)區(qū)，可降低管道阻塞的可能性，大幅提升灌溉排水網(wǎng)絡(luò)的排水能力，一定程度上延長區(qū)域農(nóng)業(yè)水利設(shè)施的有效使用壽命。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)是臨潼區(qū)的重要產(chǎn)業(yè)，多年建設(shè)和發(fā)展為該區(qū)域留下了大量傳統(tǒng)的水利工程基礎(chǔ)。研究節(jié)水灌溉與控制排水技術(shù)在農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用，響應(yīng)了國家提出的可持續(xù)發(fā)展理念，對(duì)于臨潼區(qū)乃至其他地區(qū)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型具有一定意義?，F(xiàn)階段應(yīng)用于農(nóng)村農(nóng)田的節(jié)水灌溉技術(shù)有渠道防滲技術(shù)、低壓管道輸水灌溉技術(shù)、噴灌與微灌、滴灌技術(shù)等，而應(yīng)用于農(nóng)村農(nóng)田的排水控制技術(shù)則主要包括明溝排水、暗管排水、豎井排水和生物排水等。