节水配套措施巩固退耕还林成果效益分析

李玉龙

(朔州市水务局)

近10 余年来，退耕还林工程成效显著，既提高了林草植被覆盖，加快了国土绿化进程，又减轻了水土流失和风沙危害。为巩固退耕还林成果，充分利用水土资源，对退耕还林区存在的中低产田配套水利措施，进一步改善农业生产条件，提高土地产出率，保证粮食安全自给，以解决退耕农户的长远生计和发展需求，是切实巩固退耕还林成果的重要举措。现以退耕还林区应县小山门村为例，对配套水利措施效果进行研究分析。

1 研究区概况

应县南泉乡小山门村位于县城西南18km 处，距广武路较近，交通比较便利。全村共有退耕户95户，退耕人口383 人，退耕农田21.81 hm2，现存耕地210 hm2，人均耕地0.26 hm2。据调查，退耕人口年人均纯收入仅4 000 元，低于全省平均水平。该村现有机井9 眼(其中2 眼为1993年成井，运行多年，目前面临报废)，80KVA 变压器3 台，高压线路1.2 km，低压线路3.5 km。由于机井大部分为20世纪90年代成井，现出水量已由最初的80 m3/h 下降到40 m3/h 左右。目前全村农田灌溉面积为67 hm2，仅占现存耕地面积的31.9%。无任何节水设施，渗漏严重，灌溉水利用率极低。薄弱的水利设施，严重制约着当地农村经济的发展。

2 水资源分析与灌溉制度的拟定

2.1 水文地质简况及可利用水资源分析

应县地下水来源主要为大气降水，境内水文地质条件受地质构造岩性、地貌、气候等因素的控制，大体可分为基岩裂隙岩溶水区、黄土丘陵孔隙水区、洪积扇裙孔隙水区、冲洪积平原孔隙水区、冲湖积平原孔隙水区等5 个区。南部、东北部、西北部三面环山，其间为不对称的断陷盆地。盆地为地表水、地下水的汇集场所，大面积的基岩山区受断裂褶皱构造影响以及风化侵蚀及溶蚀作用，形成了构造裂隙、风化裂隙以及岩溶，给地下水的渗入、径流与赋存创造了良好的条件，地下水多以泉水的形式排泄，补给盆地地表水或以径流补给盆地松散岩层孔隙水。

据资料，应县可利用的水资源为地表水和地下水。地表水由两部分组成:一是桑干河等过境水量，按P=50%保证率可利用量为1 868 万m3，按P=75%保证率可利用量为1 107 万m3;二是东榆林水库、镇子梁水库、薛家营水库等蓄水工程向桑干河灌区、浑河灌区、大小石峪灌区、民生渠灌区的供水，以及沿河高灌站在汛期抽取的桑干河、浑河河道来水，按P=50%可利用量为3 473 万m3，按P=75%保证率可利用量为3 357 万m3。地下水开发利用潜力区主要在盆地洪积扇裙区和冲洪积倾斜平原区，面积332.1 km2。地下水补给除受大气降水补给外，还有山区地表径流渗漏和地下径流侧向补给，多年平均补给模数25 万m3/km2·a 左右，多年平均可开采量为7 842 万m3。

2.2 灌溉制度的拟定

2.2.1 需灌溉作物组成

目前，该村需灌溉的作物主要是玉米(占70%)，其次是林草(占30%)。节水工程配套后，可及时向灌溉作物与林草提供需水。供水水源主要为中浅层地下水。

2.2.2 需水量的确定

根据研究区实验资料，参照原雁北地区编制的“灌溉制度”，并结合当地实际，拟定保证率P=50%时的玉米需水量为4 020 m3/hm2，林草需水量为1 200 m3/hm2;保证率P=75%时的玉米需水量为4 230 m3/hm2，林草需水量为1 350 m3/hm2。

2.2.3 灌溉定额拟定

灌溉净定额采用水量平衡方程式估算，计算公式为:

式中:M——作物生长期灌溉用水量，m3/hm2;

E——作物需水量，m3/hm2;

P0——生长期有效降雨量，m3/hm2;

S——地下水补给量，m3/hm2;

ΔV——生长期初末的田间根系吸水层储水量，m3/s。

由于研究区内地下水埋深较大，故地下水补给量S 忽略不计。生长期初末的田间根系吸水层储水变化ΔV 很小，并且习惯于播前冬春灌，故ΔV 可忽略不计。因此，上述公式可简化为:M=E -P0。根据简化公式计算得作物与林草不同频率的灌溉净定额见表1。本次研究区规划夏浇平均灌水定额取225 -825 m3/hm2·次。根据当地历年灌溉调查，结合“雁北灌溉制度”，初步拟定林草灌水次数4 -5次，玉米灌水次数2 -3 次。在计算当中，考虑到灌溉和降水的不均匀性，对净灌水定额作适当调整。

表1 作物与林草生长期净灌溉定额

2.2.4 净灌水率计算

根据灌溉的性质，采用管灌、渠道灌溉、管灌和渠道灌溉相结合三种形式。净灌水率计算依据公式:

式中:q——灌水率，m3/s/万hm2;

a——作物种植比例;

m——作物各次灌水定额，m3/hm2;

T——作物灌水天数，d(1 d 开机20 h)。

根据已拟定的灌溉制度，结合研究区实际情况，对计算出的净灌水率进行参考修正，各水平年在不同保证率下的净灌水率见表2 和表3。本次拟定的灌溉方式为管灌，灌溉水综合利用系数取0.85。

表2 P=50%灌溉用水率修正计算表

表3 P=75%灌溉用水率修正计算表

3 节水配套工程设计

3.1 机井设计

根据应县水文地质及已成钻孔资料分析，区内含水层主要集中在10 -70 m 处，部分地带80 -90 m之间仍存在一部分有开采价值的含水层。为充分利用地下水资源，因地制宜，采用深浅结合。机井开采深度确定为90 m。成井后每眼井均进行抽水试验，对确定的单井出水量予以修正，作为选配水泵的依据。初步选择200QJ80 -80 潜水泵。

3.2 管灌节水工程设计

管灌系统由首部枢纽、管路系统两部分组成。首部枢纽包括水泵、闸阀、止回阀、排气阀、压力表等设备。管道系统布置一级，埋入地下1.7 m。为方便管理使用，尽量沿田间道路布置，每隔50 m 留一出水口，用三通、竖管接出地面，竖管上端接给水栓。给水栓为了预防人为、机械等因素的破坏，均设置出口保护建筑物，用现浇混凝土加固。干管末端最低处均安装退水阀门，安装在砖混渗水井内。作物与林草浇灌时，启动机井水泵，打开给水栓即可进行。封冻前打开退水阀门将管内积水排空。研究区共布置固定干管7 400 m，全部选用PVC 管材，额定压力为0.25 MPa，管径均为φ125 mm。

4 节水配套措施巩固退耕还林成果效益分析

4.1 生态效益

节水配套措施的实施，有效改善了当地林草植被的灌溉条件，植物生长的土壤环境水分供应充足，有利于生长发育，尽快提高覆盖率，控制水土流失与风沙灾害，生态效益显著。

4.2 经济效益

节水配套措施实施后，农田土壤的水分得以保证，可有效抵御干旱的侵袭，使作物产量和质量显著提高。新增水浇地40 hm2，按1 hm2增产3 000 kg计算，可增加粮食产量12 万kg;河滩地土层加厚13.3 hm2，按1 hm2增产750 kg 计算，可增加产量10万kg;按1 kg 玉米2 元，纯收入按70%计算，年人均纯收入可增加554.2 元，人均增加粮食277 kg，经济效益显著。

4.3 社会效益

节水利配套措施实施后，研究区的土地利用结构趋于合理，农业生产条件大力改善，土地生产力可大大提高。大量剩余劳力投入其他行业，可促进农村经济结构的有效调整。林草植被覆盖率的提高，有利于改善人居环境，使人们安居乐业，大大提高幸福指数。

［1］刘晓峰，雷晓萍.宁夏巩固退耕还林成果的重大意义及配套措施［J］.宁夏农林科技，2009(3):40-42.

［2］朱红春，张友顺.陕北黄土高原坡耕地生态退耕经济效益评价与分析［J］.水土保持研究，2003，10 (2):41-43.