張瑩慧

（山東省惠民縣水利局，251700，惠民）

兩種農(nóng)田節(jié)水灌溉方式對比

張瑩慧

（山東省惠民縣水利局，251700，惠民）

農(nóng)田；低壓管道；節(jié)水灌溉；防滲渠道；惠民縣

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，水資源日益短缺，而傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)需水量大，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉迫在眉睫。近年山東省惠民縣開展方田建設(shè)，興修農(nóng)田水利工程，推廣節(jié)水灌溉，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。由于當(dāng)?shù)馗囟啵叵滤?，?jié)水灌溉主要采用防滲渠道、低壓管道兩種方式。本文選取了當(dāng)?shù)貎商幉捎貌煌?jié)水灌溉方式的方田項(xiàng)目區(qū)（以下稱防滲渠道項(xiàng)目區(qū)、低壓管道項(xiàng)目區(qū)），分析了兩種節(jié)水灌溉方式在本地區(qū)方田建設(shè)中的應(yīng)用以及對項(xiàng)目區(qū)建設(shè)效益的影響。結(jié)果表明，低壓管道節(jié)水灌溉更適合方田建設(shè)。

一、節(jié)水灌溉項(xiàng)目區(qū)節(jié)水改造的必要性

防滲渠道和低壓管道灌溉兩個項(xiàng)目區(qū)的耕地面積、人口數(shù)量、土壤類型差別不大，但是項(xiàng)目區(qū)的灌溉水利用系數(shù)均不到0.6，灌溉保證率低于60%，主要農(nóng)作物如小麥、玉米的年均產(chǎn)量低（見表1）。原因在于，雖然兩個項(xiàng)目區(qū)都位于簸箕李引黃灌區(qū)，境內(nèi)水資源較豐富，但是項(xiàng)目區(qū)的水利基礎(chǔ)設(shè)施多修建于20世紀(jì)七八十年代，年久失修，損壞嚴(yán)重，加之田間灌水普遍采用大水漫灌，造成有近40%的水在輸、配、灌過程中白白浪費(fèi)掉了。當(dāng)灌溉保證率P＝75%時，兩個項(xiàng)目區(qū)的農(nóng)業(yè)需水量巨大，占總用水量的90%以上，但實(shí)際可用水量滿足不了農(nóng)業(yè)及生活飲用水需求，造成農(nóng)作物得不到及時有效的灌溉，農(nóng)作物產(chǎn)量低。

同時，兩個項(xiàng)目區(qū)的群眾習(xí)慣用小水泵從河溝里直接提水灌溉，費(fèi)時費(fèi)工，且對道路、建筑物等設(shè)施損毀比較嚴(yán)重。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，各行業(yè)對水的需求越來越多，水資源日益短缺，但灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水量大、用水效率低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉刻不容緩。

二、項(xiàng)目區(qū)節(jié)水灌溉系統(tǒng)工程建設(shè)

1.輸水系統(tǒng)布置

（1）防滲渠道項(xiàng)目區(qū)

防滲渠道項(xiàng)目區(qū)根據(jù)境內(nèi)原有引水溝渠分布等情況，不打亂原有灌排系統(tǒng)，調(diào)整了斗、農(nóng)、溝渠的規(guī)劃布置。將方田項(xiàng)目區(qū)耕地分為40個方田，每地片控制250畝 （1畝=0.0667 hm2，下同）耕地。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地勢西南高東北低確定灌溉系統(tǒng)從南向北從西往東流向，排水系統(tǒng)從西向東從南往北流向。在田間農(nóng)渠原有土渠的基礎(chǔ)上東西向布置UD80主渠道5 km，東西、南北向布置UD60支渠道1 km。沿渠道每間隔100 m左右設(shè)一分水口門，分水閘為對稱雙向出水開敞式閘門，控制單向南北畦田長約75～100 m。

（2）低壓管道項(xiàng)目區(qū)

低壓管道項(xiàng)目區(qū)的地形南高北低，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)6條東西道路，將項(xiàng)目區(qū)耕地劃分為6個田塊，42個方田。依據(jù)地形、地塊、道路等情況，每條田塊在東西道路北側(cè)布置主管道一條，管道間距340 m，共鋪設(shè)主管道21.2 km，支管道垂直主管道布置，梳形布置間距100 m，每隔50 m布置一個給水栓，共鋪設(shè)支管道60.1 km。在主管道首部安裝水表進(jìn)行量水。沿主管道的每條支管首部安裝閘閥，灌溉時自西向東每個方田同時開啟兩條支管，每臺支管均開啟1個給水栓。為了減少管道投資，將每條主管道分為3段，根據(jù)各段的流量計(jì)算各段管徑。自西向東第一段的管道長度是前三個方田的長度，第二段管道長度是中間兩個方田的長度，其余是第三段的長度。

2.輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）防滲渠道項(xiàng)目區(qū)

防滲渠道節(jié)水灌溉項(xiàng)目區(qū)，將現(xiàn)狀梯形土渠斷面束窄后進(jìn)行襯砌處理，渠道斷面采用8cm厚C20混凝土U形現(xiàn)澆防滲渠道，每隔6 m布設(shè)一道伸縮縫，縫寬2cm，填充PT塑料防滲膠泥。

灌溉水源來自項(xiàng)目區(qū)西側(cè)簸箕李灌區(qū)的黃河水、南側(cè)的徒駭河水及降雨攔蓄地表徑流，實(shí)現(xiàn)自流灌溉。根據(jù)渠均勻流公式，主渠道采用UD80型襯砌，渠深 0.8 m，板厚 0.08 m，傾角16°，縱向渠底比降取1/3000，渠道糙率取0.015，經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)過水流量Q＝0.4 m3/s，堤頂寬 1.0 m。分支渠道采用UD60型襯砌，渠深0.6 m，板厚0.06 m，傾角14°，縱向渠底比降取1/2000，渠道糙率取 0.015，設(shè)計(jì)過水流量 Q＝0.15 m3/s，堤頂寬 1.0 m。

（2）低壓管道項(xiàng)目區(qū)

以滿足項(xiàng)目區(qū)小麥灌漿期及時有效灌水為依據(jù)，根據(jù)典型田塊的耕地面積、灌溉水利用率，灌溉周期，泵站運(yùn)行時間等經(jīng)計(jì)算分析后，項(xiàng)目區(qū)灌溉方式采用15個輪灌組，每個輪灌組開啟14個給水栓，每塊方田同時開啟兩條支管道，每條支管道開啟一個給水栓。設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)流速取1.5 m／s，計(jì)算后，項(xiàng)目區(qū)取主管道首段、中段、末段及支管道管徑分別為315 mm、250 mm、200 mm、110 mm， 管道工作壓力取0.6MPa。根據(jù)PVC管材連接速度快、接頭強(qiáng)度高，但大管徑PVC管價格較高；玻璃鋼管接頭較為繁瑣、施工較困難，但大管徑相對價格便宜，干管管徑315 mm的采用玻璃鋼管，其余管徑采用PVC管材。

輸水系統(tǒng)配套構(gòu)筑物有管網(wǎng)排水口及排水閥池、給水栓保護(hù)池、閥門井、鎮(zhèn)墩等。為防止管道冬季凍脹，在主管道最低程和每條支管道末端設(shè)置了防水口。給水栓采用PVC材質(zhì)雙向出水口，為保護(hù)出水口及管件，在出水口處建有與地面持平的預(yù)制鋼筋混凝土保護(hù)池。每一個閥門處設(shè)置預(yù)制鋼筋混凝土保護(hù)池。

3.排水系統(tǒng)設(shè)置

（1）防滲渠道項(xiàng)目區(qū)

防滲渠道節(jié)水灌溉面積項(xiàng)目區(qū)面積的69.34%，實(shí)行一溝一路一渠的農(nóng)田林網(wǎng)化格局，排灌分離，其他耕地項(xiàng)目區(qū)域?qū)嵭幸宦芬粶系霓r(nóng)田林網(wǎng)化格局，實(shí)行灌排合一模式。

排水系統(tǒng)利用原有溝渠進(jìn)行改造，農(nóng)溝設(shè)計(jì)流量Q＝0.8 m3/s，溝底寬2 m，溝深 1.5 m，內(nèi)邊坡 1∶1.5，溝內(nèi)設(shè)計(jì)水深0.5 m，斗溝設(shè)計(jì)流量Q＝2.5 m3/s，溝底寬 3 m，溝深 3 m，內(nèi)邊坡1∶1.5，溝內(nèi)設(shè)計(jì)水深 1m，支溝支溝設(shè)計(jì)流量 Q＝5.6 m3/s，溝底寬 4 m，溝深3.5 m，內(nèi)邊坡 1∶2，溝內(nèi)設(shè)計(jì)水深 1.5 m。

（2）低壓管道項(xiàng)目區(qū)

由于項(xiàng)目的灌溉管道全部位于地下，節(jié)水灌溉面積占項(xiàng)目區(qū)的100%，耕地全部實(shí)現(xiàn)灌排分離。

排水工程采用明溝排水系統(tǒng)，依據(jù)項(xiàng)目的支溝、斗溝、農(nóng)溝順序，農(nóng)溝沿方田布置在生產(chǎn)路南側(cè)，斗溝垂直于農(nóng)溝布置，農(nóng)溝水位低于田面0.3 m，農(nóng)溝與斗溝、斗溝與支溝交匯處水位跌差均取0.1 m。農(nóng)溝、斗溝邊坡系數(shù)1.5，支溝 2.0，不沖流速均為 0.8 m/s，不淤速度0.25 m/s，內(nèi)澇水均經(jīng)各級排水溝匯流，通過支三溝閘門排入項(xiàng)目區(qū)西側(cè)的土馬河河道中。

三、節(jié)水灌溉建設(shè)效益

項(xiàng)目區(qū)節(jié)水效益，見表2。

從表2中可以看出，通過開展節(jié)水灌溉改造，兩個項(xiàng)目區(qū)的灌溉水利用率都有提高，其中低壓管道項(xiàng)目區(qū)灌溉水利用率提高了20%，節(jié)水灌溉比例100%。同時由于排灌全部分離，防洪保證率大大提高，能抵御10年一遇的洪澇災(zāi)害。而防滲渠道項(xiàng)目區(qū)灌溉水利用率提高了10%，由于受項(xiàng)目區(qū)耕地條件及現(xiàn)有渠系的限制，節(jié)水灌溉率、防洪保證率均明顯低于低壓管道項(xiàng)目區(qū)。

表2 項(xiàng)目區(qū)節(jié)水效益

由于采用節(jié)水灌溉，項(xiàng)目區(qū)的水資源利用率均明顯提高。在項(xiàng)目區(qū)可利用水資源總量不變的情況下，兩個項(xiàng)目區(qū)的總需水量都明顯下降，水資源供需由原來的不足轉(zhuǎn)為盈余。其中低壓管道項(xiàng)目區(qū)節(jié)水效果最明顯，項(xiàng)目建設(shè)前缺水119.6萬m3，項(xiàng)目建設(shè)后盈余4.3萬m3。各項(xiàng)目區(qū)的農(nóng)作物由于能得到及時有效的灌溉，農(nóng)作物年均糧食產(chǎn)量都明顯增加。

四、結(jié) 論

通過對比兩種農(nóng)田節(jié)水灌溉方式可以看出，防滲渠道節(jié)水灌溉方式占地多，對項(xiàng)目區(qū)原有渠系依靠高，施工任務(wù)重，渠道每公里投資超過13萬元，而低壓管道每公里投資不超過6萬元，同時防滲渠道受原有渠系、耕地條件及農(nóng)業(yè)機(jī)械化操作的影響，不能覆蓋項(xiàng)目區(qū)所有耕地，節(jié)水灌溉比列低。低壓管道節(jié)水灌溉方式施工成本較低、施工快，節(jié)水灌溉比達(dá)100%，由于管道設(shè)有閥門及水表，能有效激發(fā)農(nóng)戶節(jié)水意識，杜絕大水漫灌，同時低壓管道全部位于地下，利于方田機(jī)械化操作。雖然低壓管道項(xiàng)目投資大，但從長遠(yuǎn)看，低壓管道節(jié)水灌溉方式更適合高標(biāo)準(zhǔn)方田項(xiàng)目。■

[1]許迪，李益農(nóng)，等.田間節(jié)水灌溉新技術(shù)試驗(yàn)示范區(qū)的建設(shè)及節(jié)水增產(chǎn)效益[J]. 北京水利，2001（5）.

[2]黃學(xué)忠.發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的主要措施[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2009（21）.

[3]魏龍.淺談地面節(jié)水灌溉的幾種改進(jìn)技術(shù)方法[J].寧夏農(nóng)林科技，2009（6）.

[4]劉興華.節(jié)水灌溉效益評價研究進(jìn)展[J].中國科技信息，2006（12）.

責(zé)任編輯 張金慧

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1000-1123（2014）09-0032-02

2013-06-17

張瑩慧，工程師。