干旱區(qū)滴灌系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

1 建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程的必要性分析

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口增長(zhǎng)，新疆水資源供給越發(fā)緊張，合理利用和優(yōu)化配置有限水資源的要求也越來越迫切。新疆農(nóng)業(yè)用水的比重達(dá)90%以上，因此節(jié)水的關(guān)鍵和重點(diǎn)是大力發(fā)展節(jié)水高效農(nóng)業(yè)，而農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的重點(diǎn)又在于渠道防滲、灌區(qū)改造和推廣各種節(jié)水灌溉技術(shù)。從1950年25師74團(tuán)衛(wèi)生隊(duì)勤雜班的戰(zhàn)士在瑪納斯河流域小拐墾區(qū)種出新疆的第一塊棉花地[1]，到2012年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)棉花種植面積已達(dá)5.58×105hm2[2];從傳統(tǒng)的灌水方式大水漫灌、修排堿渠，到1996年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)開始引進(jìn)膜下滴灌技術(shù)，經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)、示范和推廣，2012年，全兵團(tuán)推廣節(jié)水灌溉面積9.64×105hm2，全疆節(jié)水灌溉面積已超 2.54 ×106hm2[3]。

(1)建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程是建立現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。新疆地處亞歐大陸腹地，我國(guó)西北干旱地區(qū)，土地資源，光照資源豐富，但由于水資源的限制，制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加之對(duì)水資源的不合理利用，造成灌區(qū)生態(tài)環(huán)境亦較為脆弱，通過大力發(fā)展高新技術(shù)節(jié)水灌溉，可降低灌溉定額，提高水資源的利用率，緩解春季缺水矛盾，同時(shí)由于高新技術(shù)灌溉具有明顯的節(jié)水、省地、省肥、省人工、增產(chǎn)等良好效果，可以改善灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)以精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥等為主要內(nèi)容的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，有效維護(hù)和改善本區(qū)生態(tài)環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)墾區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

(2)改善農(nóng)民生產(chǎn)、生活條件，節(jié)約用水，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入。膜下滴灌是一種可控性較強(qiáng)的局部灌溉技術(shù)，它以小流量均勻、適時(shí)、適量地向棉花根系補(bǔ)充水肥，使棉花根系活動(dòng)區(qū)土壤水分經(jīng)常維持在適宜的含水量水平和最佳營(yíng)養(yǎng)水平[4]。棉花膜下滴灌創(chuàng)造了有利于棉花生長(zhǎng)發(fā)育的水、肥、氣、熱環(huán)境，生長(zhǎng)快，抗病能力強(qiáng)，污染小，同時(shí)改善了對(duì)病害的控制，棉花膜下滴灌布管、鋪膜、膜上點(diǎn)播由改裝的播種機(jī)一次完成，通過管網(wǎng)系統(tǒng)隨水施肥、施藥，無需修渠、打埂、平埂、人工澆地、中耕松土、人工或機(jī)械施肥等，大大節(jié)省了人工和機(jī)力，使棉田的人工管理定額大幅度提高，改善職工的生產(chǎn)生活條件，同時(shí)，灌溉時(shí)不妨礙其他任何農(nóng)事活動(dòng);因此，勞動(dòng)生產(chǎn)率得到大顯著提高。棉花膜下滴灌技術(shù)有利于發(fā)揮規(guī)模經(jīng)營(yíng)效益，有效緩解國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)遍存在的地多人少的矛盾，使職工增收，企業(yè)增效。

(3)具有良好的示范作用，可有利推動(dòng)整個(gè)團(tuán)場(chǎng)的高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。推行高效節(jié)水灌溉技術(shù)后，可使地下水的補(bǔ)給減少，從而可使鹽漬化土地得到改良，使灌區(qū)環(huán)境得到改善。節(jié)水灌溉大面積推廣后，可用部分節(jié)水量來用于灌區(qū)周邊環(huán)境的改善，增加林果的覆蓋度，對(duì)灌區(qū)的長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展是及其有利的。目前新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)節(jié)水潛力巨大，增產(chǎn)效果明顯，建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，有利于在整個(gè)團(tuán)場(chǎng)大力推廣應(yīng)用高新技術(shù)節(jié)水灌溉，可推動(dòng)團(tuán)場(chǎng)的高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

總之，通過建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程，對(duì)促進(jìn)本區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水的發(fā)展，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在本區(qū)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，對(duì)于推動(dòng)項(xiàng)目區(qū)及整個(gè)地區(qū)高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

2 滴灌系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:水源工程以及首部樞紐、系統(tǒng)設(shè)計(jì)比選、施工組織管理、環(huán)境影響評(píng)價(jià)與水土保持、工程概預(yù)算[5]。

水源工程以及首部樞紐設(shè)計(jì)是根據(jù)建設(shè)區(qū)基本資料以及工程規(guī)劃確定水源位置以及系統(tǒng)首部設(shè)備;系統(tǒng)設(shè)計(jì)比選是通過不同的田間管網(wǎng)布置形式，比選比較經(jīng)濟(jì)合理的輸配水管網(wǎng)形式，選擇合適方案;通過最后的方案比選，確定較優(yōu)方案后繪制滴灌系統(tǒng)平面布置圖，結(jié)合作物需水規(guī)律確定滴灌工作制度。

根據(jù)建設(shè)區(qū)特點(diǎn)以及工程布置形式，確定系統(tǒng)同時(shí)工作支管數(shù)、灌溉周期、一次灌水延續(xù)時(shí)間。基于輪灌制度確定的系統(tǒng)流量，進(jìn)行包括毛、支、干管的管道水力計(jì)算，選擇各級(jí)管道的材質(zhì)及管徑;計(jì)算管道系統(tǒng)各控制點(diǎn)的壓力水頭，進(jìn)行管道縱斷面設(shè)計(jì)，管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);選配水泵和動(dòng)力裝置;最后對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行復(fù)核，包括節(jié)點(diǎn)壓力均衡驗(yàn)算以及水錘驗(yàn)算。

施工組織管理是根據(jù)已形成的平面布置圖、結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行施工放線圖的繪制;繪制管道的橫斷面圖。按工程部位進(jìn)行工程量的計(jì)算，做出工程量統(tǒng)計(jì)表。

環(huán)境影響評(píng)價(jià)和水土保持是對(duì)施工過程產(chǎn)生的環(huán)境質(zhì)量問題進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)可能出現(xiàn)的水土流失現(xiàn)象，采取適當(dāng)?shù)墓こ毯蜕锎胧?，保持建設(shè)區(qū)的環(huán)境和水土資源。

初步設(shè)計(jì)概算是根據(jù)工程量的統(tǒng)計(jì)，以及水總(2002)116號(hào)文和新疆自治區(qū)水建管(2005)118號(hào)文的各類定額標(biāo)注，確定項(xiàng)目投資。

3 滴灌系統(tǒng)工程水土流失預(yù)防及治理措施

西北干旱區(qū)干旱少雨，瀕臨沙漠，植被覆蓋度低，春秋季浮沉及沙塵暴天氣頻繁，土壤易受水力和風(fēng)力侵蝕。因此在建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程的過程中一定要做到治理保護(hù)和開發(fā)利用相結(jié)合，制定合理的水土保持方案，使工程措施和生物措施相結(jié)合，防止生態(tài)環(huán)境惡化，為團(tuán)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。

3.1 建設(shè)引起的水土流失預(yù)測(cè)

泵房、管理房等首部土建工程、機(jī)電設(shè)備安裝工程均會(huì)使地表及植被遭到破壞。由于地表擾動(dòng)及植被的破壞，在外力的作用下產(chǎn)生少量水土流失。另外，建設(shè)耕地外圍管溝開溝、回填必然產(chǎn)生少量棄土和棄渣，為水土流失創(chuàng)造條件，如不及時(shí)合理的進(jìn)行處理，將會(huì)引發(fā)水土流失。

3.2 水土流失預(yù)防及治理措施

建設(shè)區(qū)水土保持工作直接關(guān)系到當(dāng)?shù)厝罕姷纳钏胶蜕钯|(zhì)量的提高，減少水土流失、改善生態(tài)環(huán)境有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，必須結(jié)合工程的特點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短、因害設(shè)防，對(duì)建設(shè)過程中產(chǎn)生的水土流失必須進(jìn)行綜合治理。采取工程措施和生物措施相結(jié)合的治理方法，同時(shí)要加強(qiáng)管理，杜絕人為水土流失現(xiàn)象的再度發(fā)生[6]。

(1)工程措施。在建設(shè)過程中應(yīng)高度重視水土保持工作，將水土保持作為建設(shè)的一部分。在施工過程中首部工程及管道的管溝開挖回填后要將多余的土方攤平，不得隨意堆放，同時(shí)要注意施工場(chǎng)地植被的保護(hù)，盡量減少植被破壞。必要的情況下可以進(jìn)行土工膜遮蓋和灑水處理。

(2)生物措施。管溝回填后，要及時(shí)綠化和耕作，使破壞的地表和植被得到恢復(fù)，保證在建設(shè)完成后地面植被的覆蓋度不小于未建設(shè)之前的地面植被覆蓋度。

(3)管理措施。在建設(shè)的過程中要大力宣傳水土保持法律、法規(guī)，加強(qiáng)水土保持工作的管理力度，使當(dāng)?shù)厝罕姸加兴帘３忠庾R(shí)，自覺保護(hù)生態(tài)環(huán)境，杜絕由于人類不合理的開發(fā)利用造成的水土流失再次發(fā)生，保護(hù)水土資源，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活創(chuàng)造良好的環(huán)境。

[1]王瀚林.誰在新疆種出第一塊棉花地[J].兵團(tuán)建設(shè)，2002(04):52-53.

[2]孫法臣主編.9-9農(nóng)作物播種面積、產(chǎn)量[Z].新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)統(tǒng)計(jì)年鑒，2013.

[3]陳虹主編.12-11各地、州、市水利設(shè)施和節(jié)水灌溉面積[Z].新疆統(tǒng)計(jì)年鑒，2013.

[4]遲道才.節(jié)水灌溉理論與技術(shù).北京:中國(guó)水利水電出版社，2009.

[5]張志新.滴灌工程規(guī)劃設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.

[6]中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心.節(jié)水灌溉工程實(shí)用手冊(cè).北京:中國(guó)水利水電出版社，2005.