東營(yíng)市王莊灌區(qū)作物節(jié)水灌溉技術(shù)方法研究

宗學(xué)才

(東營(yíng)市水務(wù)局，山東 東營(yíng) 257000)

東營(yíng)市地處我國(guó)山東省境內(nèi)，王莊灌區(qū)是黃河以北范圍內(nèi)大型的引黃灌區(qū)，灌區(qū)是在黃河以北、渤海以西、馬新河和潮河以東的范圍內(nèi)，總面積可達(dá)到1919 km2。王莊灌區(qū)于1969 年3 月構(gòu)建完成，這時(shí)灌溉的總面積就達(dá)到31 萬(wàn)畝;而21 世紀(jì)初我國(guó)針對(duì)王莊灌區(qū)開(kāi)展了擴(kuò)建工程，總面積已經(jīng)達(dá)到98 萬(wàn)畝，很大程度上解決了東營(yíng)市農(nóng)田灌溉的問(wèn)題。

農(nóng)業(yè)發(fā)展作為我國(guó)長(zhǎng)久以來(lái)發(fā)展的首要目標(biāo)，用水量可占全國(guó)總用水量的70%以上，其中農(nóng)業(yè)灌溉的用水量會(huì)達(dá)到農(nóng)業(yè)用水量的90%以上。由此可以看出，水資源是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要條件，而水資源短缺又是我國(guó)當(dāng)前不得不解決的重要問(wèn)題。隨著用水量的增多，灌區(qū)不得不需要開(kāi)展節(jié)水灌溉技術(shù)。地面灌溉是最古老、最普遍的技術(shù)，世界上很多發(fā)展中的國(guó)家采用著這種灌溉方法，而且我國(guó)95%以上的灌區(qū)也同樣地采用這種方法。地面灌溉卻只能保證農(nóng)作物的日常所需，無(wú)法真正的達(dá)到節(jié)水目的[1]。本文基于傳統(tǒng)方法，結(jié)合東營(yíng)市王莊灌區(qū)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀，分析適合東營(yíng)市王莊灌區(qū)作物的節(jié)水灌溉方式。

1 東營(yíng)市王莊灌區(qū)作物節(jié)水灌溉技術(shù)方法

1.1 改建灌區(qū)防滲渠

西方很多國(guó)家通過(guò)塑料膜和混凝土的切面方式改造傳統(tǒng)的地面土渠，減少了灌溉水分的蒸發(fā)，取得了很好的效果。而當(dāng)前東營(yíng)市王莊灌區(qū)仍然采用的是地面土渠灌溉方式來(lái)進(jìn)行輸水灌溉，水資源容易出現(xiàn)浪費(fèi)的情況。因此需要加強(qiáng)防滲渠的處理技術(shù)。要想使當(dāng)前灌溉的技術(shù)有所突破，可以通過(guò)建造灌區(qū)防滲渠的方式，提高渠道中水的使用效率，減少了空氣蒸發(fā)的水量，也同樣減少了灌溉過(guò)程中因?yàn)闈B漏造成的水資源浪費(fèi)的情況。相比傳統(tǒng)的地面土渠灌溉方式，通過(guò)實(shí)施灌區(qū)渠道的防滲技術(shù)，可以有效減少水資源流失。

因?yàn)闁|營(yíng)市王莊灌區(qū)特殊的地理位置，冬季和停水的時(shí)候渠道無(wú)法進(jìn)行正常灌溉，所以灌區(qū)渠道耐用性能很差。而且土壤經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的滲透也會(huì)導(dǎo)致地下水位增高，從而造成土壤鹽堿化程度加深。在了解這些問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合東營(yíng)市王莊灌區(qū)渠道特征，采用模袋混凝土來(lái)建造防滲襯砌的灌區(qū)渠道。防滲襯砌是通過(guò)混凝土的高壓泵，將混凝土灌入袋中再灌注成固定形狀堆砌而成的，可有效保護(hù)灌區(qū)內(nèi)部渠道，并起到防滲的作用。這樣建造成的渠道外表看著美觀、建造起來(lái)也很方便、耐用性能也有所提升，而且使用這種方式改建的灌區(qū)渠道使用壽命會(huì)比傳統(tǒng)的使用時(shí)間長(zhǎng)，并且很大程度上達(dá)到了節(jié)水的效果[2]。在減少水資源浪費(fèi)的基礎(chǔ)上，水流的速度也有所提升，同時(shí)還減少了漏水或滲水的情況發(fā)生。

1.2 安裝低壓管道輸水

低壓管道輸水是需要在一定的壓力下進(jìn)行，在管道總開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，各個(gè)灌區(qū)是可以自行地打開(kāi)灌區(qū)內(nèi)的開(kāi)關(guān)閥門(mén)，就可以對(duì)其進(jìn)行灌溉。從而縮短了傳統(tǒng)方式的灌溉時(shí)間，保證了在灌區(qū)作物需要用水的情況下及時(shí)地進(jìn)行灌溉[3]。相比以往的渠道輸水方式，低壓管道輸水是可以有效地提升水資源的利用，也保證了灌區(qū)農(nóng)作物的灌溉率。并且由于水壓的存在，它可以使用在各種各樣的地形上，更加有效地節(jié)約灌區(qū)內(nèi)的水資源。

1.3 噴灌微灌方式節(jié)水

噴灌的灌溉方式是水源利用自身的地理落差或灌區(qū)內(nèi)灌溉體系，讓水具有一定的壓力，再由特定的噴散裝置噴散至空中，從而轉(zhuǎn)變成水滴或霧氣的形態(tài)灌溉到灌區(qū)作物上的節(jié)水灌溉技術(shù)。噴灌灌溉技術(shù)是可以根據(jù)農(nóng)作物的分布，設(shè)計(jì)適合灌區(qū)的灌溉線(xiàn)路，方便大面積農(nóng)作物的灌溉，并且不會(huì)浪費(fèi)水資源，達(dá)到節(jié)水的效果。噴灌灌溉技術(shù)不但操作簡(jiǎn)單、使用方便、減少機(jī)器的使用以及地面水管過(guò)多、擴(kuò)大灌溉面積等自身的優(yōu)勢(shì)外，還可以促進(jìn)我們國(guó)家灌溉技術(shù)形成機(jī)械自動(dòng)化，促進(jìn)國(guó)內(nèi)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展[4]。

而微灌的灌溉方式是當(dāng)前應(yīng)用較為普遍的一種灌區(qū)節(jié)水灌溉的方式。微灌灌溉的使用設(shè)備相對(duì)比其他設(shè)備要簡(jiǎn)單得多，主要是由滴灌、滴灌頭和線(xiàn)路管道三個(gè)部分組成。和噴灌灌溉技術(shù)不同之處在于，微灌的方式在灌區(qū)實(shí)際使用過(guò)程中是不需要安裝大型的機(jī)械設(shè)備，這樣可以有效地減少水資源外漏的情況出現(xiàn)，節(jié)水效果會(huì)比噴灌的方式更好一點(diǎn)，更加適用灌區(qū)內(nèi)有大棚的農(nóng)作物[5]。它是直接從農(nóng)作物的根部給其提供水資源，將線(xiàn)路管道和滴灌頭安裝到農(nóng)作物根部的附近，也可以額外增加定時(shí)設(shè)備，定時(shí)定量地給農(nóng)作物供水，以便滿(mǎn)足農(nóng)作物生長(zhǎng)需要。同時(shí)還可以根據(jù)農(nóng)作物所需要的營(yíng)養(yǎng)成分，在水中加入適量的營(yíng)養(yǎng)液和肥料，來(lái)增加灌區(qū)土壤的營(yíng)養(yǎng)成分，提升水資源灌溉率，避免浪費(fèi)大量的水資源[6]。所以，東營(yíng)市王莊灌區(qū)作物是可以根據(jù)自身的特點(diǎn)選擇適合的節(jié)水灌溉技術(shù)。

2 應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)測(cè)試

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作

為了測(cè)試此次提出的東營(yíng)市王莊灌區(qū)作物節(jié)水灌溉方式可靠性和實(shí)用性，選擇測(cè)試某一處灌區(qū)建造實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。(將灌區(qū)分為正常灌溉、增加防滲渠和低壓管道后正常灌溉、增加防滲渠和低壓管道后采用滴灌噴灌方式灌溉三種形式。)將選擇的灌區(qū)分為A、B、C 三個(gè)區(qū)域，表1 是該灌區(qū)的環(huán)境參數(shù)。

表1 灌區(qū)內(nèi)基本環(huán)境參數(shù)

根據(jù)表1 顯示的灌區(qū)內(nèi)基本的環(huán)境參數(shù)可知，A、B、C三個(gè)區(qū)域的基本自然條件是比較相近的，因此選擇這單個(gè)區(qū)域?yàn)闄z測(cè)的基本環(huán)境。將上面研究灌溉的技術(shù)方法分為兩種方式，一種為加防滲渠和低壓管道后正常灌溉;另一種為增加防滲渠和低壓管道后再采用滴灌噴灌方式分別引入A、B 區(qū)記為X 區(qū)和Y 區(qū)，并將兩個(gè)區(qū)域與只用正常方式灌溉的C 區(qū)作比較，從而得到哪種方式可以實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)約水資源。

2.2 東營(yíng)王莊灌區(qū)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及反饋結(jié)果

實(shí)驗(yàn)測(cè)試是相同一段時(shí)間內(nèi)，將A 區(qū)的灌區(qū)內(nèi)增加防滲渠、并且安裝低壓輸水技術(shù)用正常灌溉方式進(jìn)行灌溉記為X 區(qū);B 區(qū)在增加防滲渠、并且安裝低壓輸水技術(shù)的基礎(chǔ)上用滴灌噴灌的方式進(jìn)行灌溉記為Y 區(qū)，查看該區(qū)域內(nèi)用水量的變化情況。為了保證實(shí)驗(yàn)測(cè)試具有真實(shí)性，并且數(shù)據(jù)相對(duì)比較可靠，本次共進(jìn)行10 次，表2 為實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果。

表2 灌區(qū)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 單位:m3/hm2

根據(jù)表2 顯示數(shù)據(jù)可知，正常灌溉方式灌溉的用水量在69 m3/hm2～75 m3/hm2之間， 但使用了灌區(qū)防滲渠、并且安裝低壓輸水技術(shù)的X 區(qū)域，用水量明顯減少在57 m3/hm2～63 m3/hm2之間、而使用了灌區(qū)防滲渠、安裝低壓輸水技術(shù)并且采用滴灌噴灌方式的Y 區(qū)，用水量已經(jīng)達(dá)到了34 m3/hm2～43 m3/hm2之間了。通過(guò)上述的數(shù)據(jù)顯示正常灌溉的A 區(qū)平均的用水量是71.625 m3/hm2，增加了防滲渠、并且安裝低壓輸水技術(shù)用正常灌溉的X 區(qū)平均用水量減少到60.086 m3/hm2，而即增加防滲渠、并且安裝低壓輸水技術(shù)的基礎(chǔ)上又使用了滴灌噴灌的方式進(jìn)行灌溉的Y 區(qū)平均用水量已經(jīng)明顯減少到38.639 m3/hm2，見(jiàn)圖1。

圖1 三種區(qū)域內(nèi)灌區(qū)平均用水量示意圖

如圖1 所示，通過(guò)改變灌區(qū)作物節(jié)水灌溉的技術(shù)方法是可以達(dá)到節(jié)省水資源的目的。明顯可以看出，只改變灌區(qū)的防滲方式以及安裝低壓管道輸水的技術(shù)方法，可以有效節(jié)省水資源。

3 結(jié)語(yǔ)

此次研究在發(fā)現(xiàn)原灌溉技術(shù)無(wú)法節(jié)約水資源等問(wèn)題后，有效解決了東營(yíng)區(qū)王莊灌區(qū)農(nóng)作物灌溉存在的問(wèn)題，為東營(yíng)市王莊灌區(qū)以后的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供更加完整的、詳細(xì)的節(jié)水灌溉數(shù)據(jù)。這種技術(shù)方法，只適合某一地域內(nèi)的灌區(qū)進(jìn)行節(jié)水灌溉，在其它沒(méi)有河流引進(jìn)的灌區(qū)內(nèi)是無(wú)法短時(shí)間內(nèi)適用。今后可以根據(jù)我國(guó)其它的地域特色，結(jié)合東營(yíng)市王莊灌區(qū)的節(jié)水灌溉方法，研究更多能夠適應(yīng)其他灌區(qū)實(shí)際情況的節(jié)水灌溉技術(shù)。