固海揚(yáng)黃擴(kuò)灌工程十一泵站建后灌區(qū)節(jié)水改造

楊長(zhǎng)林

（寧夏回族自治區(qū)固原市原州區(qū)水務(wù)局，756000，固原）

固海揚(yáng)黃擴(kuò)灌工程十一泵站建后灌區(qū)節(jié)水改造

楊長(zhǎng)林

（寧夏回族自治區(qū)固原市原州區(qū)水務(wù)局，756000，固原）

寧夏回族自治區(qū)在固海揚(yáng)黃擴(kuò)灌工程十一泵站建設(shè)以后，由于灌區(qū)最初的低壓管灌節(jié)水灌溉不成功，需要進(jìn)行節(jié)水改造。通過(guò)選擇試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行滴灌和噴灌技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究，提出節(jié)水改造推廣以滴灌為主、噴灌輔之，通過(guò)將土地流轉(zhuǎn)變?yōu)楣净臋C(jī)械化耕作、生產(chǎn)、銷(xiāo)售于一體的集約化經(jīng)營(yíng)管理模式，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)良性運(yùn)行持久發(fā)揮效益。

節(jié)水改造；滴灌和噴灌；管理模式；揚(yáng)黃灌區(qū)

固海揚(yáng)黃擴(kuò)灌工程（簡(jiǎn)稱固擴(kuò)工程）為寧夏回族自治區(qū)扶貧揚(yáng)黃灌溉工程之一，設(shè)計(jì)灌溉面積25萬(wàn)畝（1畝=1/15 hm2，下同），2001年開(kāi)工建設(shè)。針對(duì)水資源短缺、遠(yuǎn)距離高揚(yáng)程輸水灌區(qū)供水成本高、沿用傳統(tǒng)渠道輸水灌溉模式和種植結(jié)構(gòu)難以維持良性運(yùn)行和持久發(fā)揮效益等問(wèn)題，2008年國(guó)家發(fā)改委建議對(duì)未完成渠道配套的固擴(kuò)工程十一泵站以后灌溉面積推行高效節(jié)水灌溉技術(shù)，并利用節(jié)約水量在寧夏中部干旱帶發(fā)展特色節(jié)水補(bǔ)灌農(nóng)業(yè)7.67萬(wàn)hm2?！秾幭闹胁扛珊祹鷳B(tài)移民固原市原州區(qū)南城拐子二級(jí)揚(yáng)水節(jié)水補(bǔ)灌工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》規(guī)劃在固擴(kuò)工程南城拐子支干渠灌溉區(qū)外圍（西面）發(fā)展3.3萬(wàn)畝高效節(jié)水補(bǔ)灌面積，以解決移民區(qū)的灌溉用水問(wèn)題。通過(guò)建南城拐子二級(jí)揚(yáng)水泵站從南城拐子支干渠揚(yáng)水至西面的高位沉沙調(diào)蓄池作為灌溉水源，配套完善取水設(shè)施和干、支、斗管及地面移動(dòng)軟管四級(jí)輸配水管道，作物種植結(jié)構(gòu)規(guī)劃由傳統(tǒng)的小麥、油料等作物調(diào)整為以枸杞、食葵、馬鈴薯、飼用玉米、瓜菜及中藥材等經(jīng)濟(jì)作物為主。2010年一期工程實(shí)施完成了南城拐子支干渠1～7支管低壓管道節(jié)水補(bǔ)灌面積1.373萬(wàn)畝。但由于作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整沒(méi)有落實(shí)，且地面移動(dòng)軟管移動(dòng)時(shí)易損壞作物并耗費(fèi)大量的勞動(dòng)力資源，該灌溉技術(shù)不被當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶認(rèn)可和采納。為此，2011年原州區(qū)政府及水利部門(mén)決定對(duì)該管灌區(qū)進(jìn)行全面的高效節(jié)水改造。首先選擇了集中連片且灌溉面積接近的2條支管控制面積區(qū)做實(shí)驗(yàn)區(qū)，改管灌為滴（噴）灌，發(fā)展低耗水高效益的經(jīng)濟(jì)作物，以示范帶動(dòng)該地區(qū)高效節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展。文中就本次節(jié)水改造技術(shù)及新興管理模式進(jìn)行闡述，為類(lèi)似灌區(qū)，尤其是揚(yáng)黃灌區(qū)及節(jié)水補(bǔ)灌區(qū)提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)借鑒。

一、實(shí)驗(yàn)區(qū)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)區(qū)規(guī)劃總面積0.72萬(wàn)畝，分為滴灌和噴灌兩個(gè)功能區(qū)，滴灌面積0.62萬(wàn)畝，噴灌面積0.1萬(wàn)畝，噴灌區(qū)引進(jìn)3臺(tái)時(shí)針式噴灌機(jī)、2臺(tái)卷盤(pán)式噴灌機(jī)，每臺(tái)時(shí)針式噴灌機(jī)控制灌溉面積300畝，每臺(tái)卷盤(pán)式噴灌機(jī)控制灌溉面積50畝。噴灌布置在滴灌區(qū)下邊緣，利用自然地形落差（≥40 m）實(shí)現(xiàn)自壓，以節(jié)約灌溉成本和能源。規(guī)劃將作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整為番茄和馬鈴薯，兩者種植面積各半，相互一年一輪作。

規(guī)劃設(shè)計(jì)思路和原則是：根據(jù)原設(shè)計(jì)資料及現(xiàn)狀管道，以盡量充分利用現(xiàn)有地埋管道為原則，增設(shè)部分地埋斗管，滴灌區(qū)沿斗管安裝垂直地面豎管及地面PE管，將原地面移動(dòng)軟管均改為Φ63 PE管，PE管上安裝滴灌帶。噴灌區(qū)改變較大，新建地面出水設(shè)施，原部分不用出水口將被封堵。

由于噴灌面積小且引進(jìn)的是成套的現(xiàn)代化設(shè)備，無(wú)須進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，因此重點(diǎn)介紹滴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)。

1.滴灌系統(tǒng)布置

原灌區(qū)干管大致按平行等高線布置，支管垂直干渠布置，斗管垂直支管布置，間距為240 m，沿斗管每50 m左右安裝垂直于地面的豎管，地面部分接給水裝置連通地面移動(dòng)軟管。原設(shè)計(jì)灌區(qū)按地形落差進(jìn)行自流灌溉,規(guī)劃在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)的4號(hào)支管與干管結(jié)合位置附近建1個(gè)沉沙調(diào)蓄水池，由南城拐子支干渠明渠引水入沉沙調(diào)蓄水池為灌溉水源，以原支管控制范圍分別為1個(gè)小灌溉單元，配套完善滴管系統(tǒng)設(shè)施（包括加壓泵），改自流灌溉為有壓灌溉。

滴灌系統(tǒng)由水源工程、泵房（建在沉沙調(diào)蓄水池附近，擱置首部樞紐）、首部樞紐、各級(jí)輸配水管道和滴頭等組成。滴灌系統(tǒng)布置流程為：水源（沉沙調(diào)蓄池）→浮筒式取水裝置（取水）→閘閥井（控水）→水泵及動(dòng)力機(jī)（加壓）→過(guò)濾器（砂石＋自動(dòng)疊片反沖兩級(jí)組合過(guò)濾）→施肥罐（施肥）→測(cè)量控制儀表（水表、壓力表）→地埋支管→地埋斗管→豎管及給水裝置（連接地埋管和地面管，地面部分安置給水栓）→輔管（地面PE管）→毛管→滴頭。

輸配水管網(wǎng)由地埋支管及斗管、地面支管（Φ63 PE管）及毛管（滴灌帶）等4級(jí)組成。灌區(qū)規(guī)劃將原地埋支管、斗管及地面給水裝置盡量利用，管徑Φ315～125 mm，在原斗管之間增設(shè)1條斗管，使斗管間距變?yōu)?20 m，管徑Φ125～160 mm，支、斗管公稱壓力均為0.63 MPa；將地面移動(dòng)軟管改成雙向布置的公稱壓力為0.25 MPa的Φ63 PE管，并垂直斗管布設(shè)，各邊鋪設(shè)長(zhǎng)度25 m左右；根據(jù)不同作物行間距（馬鈴薯行間距一般0.9 m），沿Φ63 PE管垂直且雙向布設(shè)滴管帶，滴灌帶大致平行等高線布置，即沿作物種植方向平行布置，滴灌帶上灌水器間距根據(jù)作物株距確定，一般為0.3 m。滴灌帶選用鑲片式滴灌帶，管徑Φ16 mm，公稱壓力0.15 MPa。

2.滴管系統(tǒng)設(shè)計(jì)

滴（噴）灌區(qū)布置、管網(wǎng)流量、管徑及水頭損失等計(jì)算，依據(jù)的是《大田滴灌工程設(shè)計(jì)圖集》和《微灌工程技術(shù)規(guī)范》等，與常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算無(wú)不同之處，公式繁多冗長(zhǎng)，本文只給出結(jié)果，不列出計(jì)算過(guò)程。

滴灌灌溉制度設(shè)計(jì)結(jié)果：灌區(qū)設(shè)計(jì)馬鈴薯全生育期灌水8次，灌水定額5～14 m3。畝均綜合凈灌溉定額67 m3，毛灌溉定額74 m3（與原節(jié)水補(bǔ)灌畝均灌溉定額基本相等）。每次灌水周期為6天，分干管、支管采取輪灌方式，一次開(kāi)啟2～4條分干管，每條分干管上同時(shí)開(kāi)啟6～10條支管，每條支管上布置28條滴灌帶，2小時(shí)開(kāi)、關(guān)一次，先開(kāi)后關(guān)，先灌遠(yuǎn)處后灌近處，由人工操作灌溉。

實(shí)際灌溉情況：由于番茄種植及加工企業(yè)臨時(shí)退出，因而在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，滴灌地面支管及毛管（即滴管帶）全部按照馬鈴薯種植株行距布置，株距0.3 m，行距0.9 m。灌溉制度按照馬鈴薯滴管灌溉制度執(zhí)行（見(jiàn)表1）。2011年4—6月生長(zhǎng)期共灌水5次，7月份之后降雨偏多，再?zèng)]有灌水，冬灌和播前灌溉共2次。根據(jù)實(shí)際記錄和測(cè)算，滴灌灌水定額為8～13 m3/畝，噴灌灌水定額為15～20 m3/畝，滴灌灌溉定額為74 m3/畝，噴灌灌溉定額為122 m3/畝。

3.建筑物及附屬設(shè)備

（1）沉沙調(diào)蓄水池

考慮到黃河水含沙量大，該河段懸移質(zhì)泥沙顆粒較細(xì)，且揚(yáng)黃渠道每年4月25日—6月3日為停水期，而此時(shí)段正是灌區(qū)作物灌水關(guān)鍵時(shí)期，所以需要建沉沙調(diào)蓄水池進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)蓄容量為此時(shí)段作物灌溉需水量與多次調(diào)蓄后的沉沙量之和，計(jì)算得調(diào)蓄池容積為20萬(wàn)m3。

（2）浮筒式進(jìn)水裝置

原灌區(qū)設(shè)計(jì)從蓄水池池底管道直接進(jìn)水入灌溉管網(wǎng)，本次經(jīng)過(guò)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)為浮筒式進(jìn)水裝置，即用2個(gè)100 L容積的空桶，其上綁扎350 mm的PE軟管，軟管口用過(guò)濾罩過(guò)濾漂浮物，軟管和蓄水池圍堰內(nèi)由350 mm固定預(yù)埋鋼管相連，水由軟管流經(jīng)預(yù)埋鋼管，再經(jīng)閘閥井至泵房加壓泵，經(jīng)加壓、過(guò)濾、施肥等環(huán)節(jié)，最后流入泵房外的滴灌輸配水管網(wǎng)。浮桶式取水裝置創(chuàng)新性地將過(guò)濾與日照相結(jié)合，改原來(lái)取池底較渾濁的低溫水為取池頂較清澈的高溫水，解決了水質(zhì)和水溫問(wèn)題。

表1 馬鈴薯滴灌灌溉制度

（3）過(guò)濾、施肥裝置

水泵、過(guò)濾及施肥裝置均安裝在泵房?jī)?nèi)。因水源為黃河水，含泥沙、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)較多，過(guò)濾系統(tǒng)采用三級(jí)過(guò)濾，蓄水池作為第一級(jí)過(guò)濾，其他采用“砂石＋自動(dòng)疊片反沖洗”兩級(jí)組合過(guò)濾器。組合過(guò)濾器的第一級(jí)砂石過(guò)濾器負(fù)責(zé)過(guò)濾水中的大部分砂石和懸浮物，第二級(jí)采用疊片過(guò)濾器，確保水質(zhì)達(dá)到灌溉系統(tǒng)的要求，保證灌水器使用過(guò)程中不會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象。過(guò)濾器技術(shù)參數(shù)選擇根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量選定。本灌區(qū)選用“砂石＋自動(dòng)疊片反沖洗”兩級(jí)組合過(guò)濾器：Q=300 m3/h，過(guò)濾精度120目，承壓力0.6 MPa。

施肥裝置采用施肥罐，可在灌溉過(guò)程中連續(xù)進(jìn)行施肥操作,使用簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行可靠?？墒褂霉腆w可溶性肥料，實(shí)現(xiàn)不同品種肥料的混合施加。施肥過(guò)程伴隨灌溉同時(shí)進(jìn)行,在灌溉過(guò)程進(jìn)行到1/3時(shí)開(kāi)始，這樣可以保證對(duì)灌溉系統(tǒng)的正確沖洗和盡可能地減少化學(xué)物質(zhì)對(duì)滴頭的堵塞。施肥完畢后,必須繼續(xù)灌溉15分鐘。本灌區(qū)選用的是300 L施肥罐。

（4）灌水器選型

灌水器是直接向作物施水的設(shè)備，其作用是把末級(jí)管道即毛管中的壓力水流均勻而又穩(wěn)定地分配到田間。大田灌溉通常選擇滴灌帶，其灌水器間距為0.3 m，單個(gè)灌水器流量為0.8～3.6 L/h。為了確保一次性試驗(yàn)成功，并根據(jù)灌區(qū)土壤質(zhì)地和種植作物特點(diǎn)，選用的鑲片式滴灌帶的技術(shù)參數(shù)：工作水頭為10 m時(shí)，灌水器間距為0.3 m，單個(gè)灌水器流量為3 L/h。

二、灌溉管理制度

為便于集中統(tǒng)一管理，將項(xiàng)目區(qū)范圍土地從農(nóng)民手中租用來(lái)，經(jīng)過(guò)土地流轉(zhuǎn)，然后招商引進(jìn)寧夏某公司，按照“公司+農(nóng)戶”集約化經(jīng)營(yíng)管理模式，調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)為低耗水高效益的馬鈴薯和番茄，并配置馬鈴薯及番茄加工基地，由公司進(jìn)行田間種植作業(yè)經(jīng)營(yíng)管理，從起壟、播種、噴灑農(nóng)藥到收獲全部采用機(jī)械化操作，同時(shí)進(jìn)行科學(xué)配肥、土壤測(cè)墑、測(cè)溫等農(nóng)藝技術(shù)。原州區(qū)揚(yáng)黃灌溉管理局作為供水方負(fù)責(zé)水池蓄水、泵房操作及田間管道的維護(hù)管理，并征收水資源費(fèi)，同時(shí)管理局灌溉技術(shù)負(fù)責(zé)人蹲點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集、整理和分析。公司作為受水方負(fù)責(zé)配肥到施肥罐和田間閘閥開(kāi)與關(guān)。雙方按照操作規(guī)程分工協(xié)作，確保本滴（噴）灌試驗(yàn)項(xiàng)目能夠順利進(jìn)行。

三、工程效益

1.節(jié)水效益

原節(jié)水補(bǔ)灌設(shè)計(jì)畝均灌溉定額74 m3，為不充分灌溉，灌溉水量不到充分灌溉所需水量的30%；而實(shí)驗(yàn)區(qū)滴灌設(shè)計(jì)畝均綜合灌溉定額74 m3，為充分灌溉。說(shuō)明滴灌節(jié)約水量能滿足灌區(qū)充分灌溉所需水量。

同時(shí)，附近渠灌馬鈴薯畝均灌溉定額約為260 m3，滴灌區(qū)畝均灌溉定額為74 m3，與渠灌相比畝均節(jié)約水量186 m3，節(jié)水71.54%；噴灌區(qū)畝均灌溉定額為122 m3，與渠灌相比畝均節(jié)約水量138 m3，節(jié)水53.08%；滴灌與噴灌相比，滴灌畝均省水48 m3，節(jié)水39.34%。說(shuō)明滴灌和噴灌節(jié)水效果都相當(dāng)好，滴灌比噴灌相對(duì)更省水。

由于節(jié)約水量全部用于作物充分灌溉所需水量，節(jié)水效益含在增產(chǎn)效益上，這里不重復(fù)計(jì)算。

2.增產(chǎn)效益

滴灌區(qū)馬鈴薯畝產(chǎn)3 000 kg左右，噴灌區(qū)畝產(chǎn)2500～3000kg，比渠灌畝均增產(chǎn)500～1 000 kg?？偖a(chǎn)量2 135萬(wàn)kg，當(dāng)年市場(chǎng)收購(gòu)價(jià)0.7元/kg，總產(chǎn)值1 494.5萬(wàn)元，每畝種植成本1 200元(包括200元/畝土地流轉(zhuǎn)費(fèi))，總成本864萬(wàn)元，凈效益630.5萬(wàn)元，畝均效益875.7元，與原來(lái)（無(wú)灌溉條件時(shí)）相比，畝均增收成倍。

3.社會(huì)效益

項(xiàng)目實(shí)施具有很大的社會(huì)效益：土地流轉(zhuǎn)變?yōu)楣净臋C(jī)械化耕作、生產(chǎn)、銷(xiāo)售于一體的集約化經(jīng)營(yíng)管理模式后，既解決了土地長(zhǎng)期以來(lái)的低效問(wèn)題，又把大量的勞動(dòng)力從繁重的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中解放出來(lái)，部分農(nóng)民可就地在公司打工，同時(shí)照顧家庭，剩余勞動(dòng)力外出打工掙錢(qián)，大大增加了農(nóng)民收入，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)和農(nóng)戶雙贏目的。而且農(nóng)民在參與生產(chǎn)過(guò)程中學(xué)到了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植、管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)加速農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效灌溉農(nóng)業(yè)具有積極促進(jìn)作用，引發(fā)了一場(chǎng)由自給自足粗放經(jīng)濟(jì)型向公司化、集約化、優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)灌、可持續(xù)發(fā)展精細(xì)經(jīng)濟(jì)型模式的革命性轉(zhuǎn)變，進(jìn)而產(chǎn)生了較大的社會(huì)效益。

四、結(jié)語(yǔ)

①作物灌溉制度設(shè)計(jì)值與實(shí)際有差別，原因一方面是因?yàn)椴怀浞止喔茸兂沙浞止喔?，另一方面是因?yàn)椴豢深A(yù)期的降雨等外界環(huán)境因素影響造成灌水時(shí)間和灌水定額的差異，因而作物灌溉制度應(yīng)根據(jù)降水、作物耗水及土壤水分變化進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，及時(shí)合理調(diào)整。

②滴灌相對(duì)省水且灌水均勻性好，噴灌易受自然環(huán)境因素（如大風(fēng)）影響，灌水均勻性差，作物長(zhǎng)勢(shì)稍差，產(chǎn)量較滴灌低。所以，節(jié)水灌溉工程推廣以滴灌為主，噴灌輔之。

③該節(jié)水改造技術(shù)科學(xué)合理，可行性和實(shí)用性強(qiáng)。通過(guò)新建沉沙調(diào)蓄水池，不僅沉淀了黃河沙，也解決了當(dāng)?shù)負(fù)P黃水不能適時(shí)適量供水灌溉問(wèn)題；創(chuàng)新應(yīng)用浮筒式取水裝置，不僅過(guò)濾漂浮物，也取表面較清且溫度較高的水，克服了揚(yáng)黃水因雜質(zhì)多易堵塞滴頭或滴孔及水質(zhì)和水溫問(wèn)題；噴灌區(qū)布置在滴灌區(qū)下邊緣，利用自然地形落差實(shí)現(xiàn)自壓，節(jié)約了灌溉成本和能源；工程改造時(shí)將原管道盡可能利用，降低了節(jié)水改造工程建設(shè)所需投資。

④新興的土地流轉(zhuǎn)，采用“公司+農(nóng)工”的管理模式，促進(jìn)了土地資源集約高效利用,進(jìn)而帶動(dòng)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,同時(shí)確保了灌區(qū)良性運(yùn)行和持久發(fā)揮效益。

該灌區(qū)采取的節(jié)水改造技術(shù)及管理模式是揚(yáng)黃灌區(qū)發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)值得推廣的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，建議在同類(lèi)灌區(qū)，尤其是揚(yáng)黃灌區(qū)和節(jié)水補(bǔ)灌區(qū)推廣應(yīng)用?！?/p>

[1]劉學(xué)軍，薛塞光，劉平，等．寧夏中部干旱帶特色農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)灌技術(shù)與管理模式研究[J]．中國(guó)農(nóng)村水利水電，2010（9）．

[2]顧烈烽.大田滴灌工程設(shè)計(jì)圖集[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

[3]李光永,龔時(shí)宏,等.微灌工程技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[4]牛赟，賈小蓉，曹麟，等．固擴(kuò)工程南城拐子支干渠補(bǔ)灌區(qū)節(jié)水改造[J]．人民黃河，2015（2）．

責(zé)任編輯 安天杭

Water-saving reform technology is started in irrigation district after Eleven Pump Station ofYanghuang Irrigation Project was built in Guhai

Yang Changlin

The work of water-saving reform is started in irrigation districts of Ningxia,because the water-saving effect of low pressure pipeline irrigation is not good after Eleven Pump Station of Yanghuang Irrigation Project was built in Guhai.By experimental investigation,some suggestions are put forward.Water-saving reform technology is given priority with drip irrigation,sprinkler irrigation is complementary.Intensive management mode is implemented to realize mechanized farming,production and sales.Finally,irrigation districts will be very well and bring benefits.

water-saving reform;drip irrigation and spray irrigation;management mode;Yanghuang Irrigation District

TV93

B

1000-1123（2016）01-0042-03

2015-09-30

楊長(zhǎng)林，高級(jí)工程師，主要從事節(jié)水灌溉工程建設(shè)與管理工作。