两种农田节水灌溉方式对比

张莹慧

（山东省惠民县水利局，251700，惠民）

两种农田节水灌溉方式对比

张莹慧

（山东省惠民县水利局，251700，惠民）

农田；低压管道；节水灌溉；防渗渠道；惠民县

随着经济社会的发展，水资源日益短缺，而传统农业需水量大，水资源浪费严重，农业节水灌溉迫在眉睫。近年山东省惠民县开展方田建设，兴修农田水利工程，推广节水灌溉，取得了良好的经济和生态效益。由于当地耕地多，地下水偏咸，节水灌溉主要采用防渗渠道、低压管道两种方式。本文选取了当地两处采用不同节水灌溉方式的方田项目区（以下称防渗渠道项目区、低压管道项目区），分析了两种节水灌溉方式在本地区方田建设中的应用以及对项目区建设效益的影响。结果表明，低压管道节水灌溉更适合方田建设。

一、节水灌溉项目区节水改造的必要性

防渗渠道和低压管道灌溉两个项目区的耕地面积、人口数量、土壤类型差别不大，但是项目区的灌溉水利用系数均不到0.6，灌溉保证率低于60%，主要农作物如小麦、玉米的年均产量低（见表1）。原因在于，虽然两个项目区都位于簸箕李引黄灌区，境内水资源较丰富，但是项目区的水利基础设施多修建于20世纪七八十年代，年久失修，损坏严重，加之田间灌水普遍采用大水漫灌，造成有近40%的水在输、配、灌过程中白白浪费掉了。当灌溉保证率P＝75%时，两个项目区的农业需水量巨大，占总用水量的90%以上，但实际可用水量满足不了农业及生活饮用水需求，造成农作物得不到及时有效的灌溉，农作物产量低。

同时，两个项目区的群众习惯用小水泵从河沟里直接提水灌溉，费时费工，且对道路、建筑物等设施损毁比较严重。随着农村经济发展和产业结构的调整，各行业对水的需求越来越多，水资源日益短缺，但灌区农业用水量大、用水效率低，水资源浪费严重，发展农业节水灌溉刻不容缓。

二、项目区节水灌溉系统工程建设

1.输水系统布置

（1）防渗渠道项目区

防渗渠道项目区根据境内原有引水沟渠分布等情况，不打乱原有灌排系统，调整了斗、农、沟渠的规划布置。将方田项目区耕地分为40个方田，每地片控制250亩 （1亩=0.0667 hm2，下同）耕地。根据项目区地势西南高东北低确定灌溉系统从南向北从西往东流向，排水系统从西向东从南往北流向。在田间农渠原有土渠的基础上东西向布置UD80主渠道5 km，东西、南北向布置UD60支渠道1 km。沿渠道每间隔100 m左右设一分水口门，分水闸为对称双向出水开敞式闸门，控制单向南北畦田长约75～100 m。

（2）低压管道项目区

低压管道项目区的地形南高北低，根据项目区6条东西道路，将项目区耕地划分为6个田块，42个方田。依据地形、地块、道路等情况，每条田块在东西道路北侧布置主管道一条，管道间距340 m，共铺设主管道21.2 km，支管道垂直主管道布置，梳形布置间距100 m，每隔50 m布置一个给水栓，共铺设支管道60.1 km。在主管道首部安装水表进行量水。沿主管道的每条支管首部安装闸阀，灌溉时自西向东每个方田同时开启两条支管，每台支管均开启1个给水栓。为了减少管道投资，将每条主管道分为3段，根据各段的流量计算各段管径。自西向东第一段的管道长度是前三个方田的长度，第二段管道长度是中间两个方田的长度，其余是第三段的长度。

2.输水系统设计

（1）防渗渠道项目区

防渗渠道节水灌溉项目区，将现状梯形土渠断面束窄后进行衬砌处理，渠道断面采用8cm厚C20混凝土U形现浇防渗渠道，每隔6 m布设一道伸缩缝，缝宽2cm，填充PT塑料防渗胶泥。

灌溉水源来自项目区西侧簸箕李灌区的黄河水、南侧的徒骇河水及降雨拦蓄地表径流，实现自流灌溉。根据渠均匀流公式，主渠道采用UD80型衬砌，渠深 0.8 m，板厚 0.08 m，倾角16°，纵向渠底比降取1/3000，渠道糙率取0.015，经计算设计过水流量Q＝0.4 m3/s，堤顶宽 1.0 m。分支渠道采用UD60型衬砌，渠深0.6 m，板厚0.06 m，倾角14°，纵向渠底比降取1/2000，渠道糙率取 0.015，设计过水流量 Q＝0.15 m3/s，堤顶宽 1.0 m。

（2）低压管道项目区

以满足项目区小麦灌浆期及时有效灌水为依据，根据典型田块的耕地面积、灌溉水利用率，灌溉周期，泵站运行时间等经计算分析后，项目区灌溉方式采用15个轮灌组，每个轮灌组开启14个给水栓，每块方田同时开启两条支管道，每条支管道开启一个给水栓。设计经济流速取1.5 m／s，计算后，项目区取主管道首段、中段、末段及支管道管径分别为315 mm、250 mm、200 mm、110 mm， 管道工作压力取0.6MPa。根据PVC管材连接速度快、接头强度高，但大管径PVC管价格较高；玻璃钢管接头较为繁琐、施工较困难，但大管径相对价格便宜，干管管径315 mm的采用玻璃钢管，其余管径采用PVC管材。

输水系统配套构筑物有管网排水口及排水阀池、给水栓保护池、阀门井、镇墩等。为防止管道冬季冻胀，在主管道最低程和每条支管道末端设置了防水口。给水栓采用PVC材质双向出水口，为保护出水口及管件，在出水口处建有与地面持平的预制钢筋混凝土保护池。每一个阀门处设置预制钢筋混凝土保护池。

3.排水系统设置

（1）防渗渠道项目区

防渗渠道节水灌溉面积项目区面积的69.34%，实行一沟一路一渠的农田林网化格局，排灌分离，其他耕地项目区域实行一路一沟的农田林网化格局，实行灌排合一模式。

排水系统利用原有沟渠进行改造，农沟设计流量Q＝0.8 m3/s，沟底宽2 m，沟深 1.5 m，内边坡 1∶1.5，沟内设计水深0.5 m，斗沟设计流量Q＝2.5 m3/s，沟底宽 3 m，沟深 3 m，内边坡1∶1.5，沟内设计水深 1m，支沟支沟设计流量 Q＝5.6 m3/s，沟底宽 4 m，沟深3.5 m，内边坡 1∶2，沟内设计水深 1.5 m。

（2）低压管道项目区

由于项目的灌溉管道全部位于地下，节水灌溉面积占项目区的100%，耕地全部实现灌排分离。

排水工程采用明沟排水系统，依据项目的支沟、斗沟、农沟顺序，农沟沿方田布置在生产路南侧，斗沟垂直于农沟布置，农沟水位低于田面0.3 m，农沟与斗沟、斗沟与支沟交汇处水位跌差均取0.1 m。农沟、斗沟边坡系数1.5，支沟 2.0，不冲流速均为 0.8 m/s，不淤速度0.25 m/s，内涝水均经各级排水沟汇流，通过支三沟闸门排入项目区西侧的土马河河道中。

三、节水灌溉建设效益

项目区节水效益，见表2。

从表2中可以看出，通过开展节水灌溉改造，两个项目区的灌溉水利用率都有提高，其中低压管道项目区灌溉水利用率提高了20%，节水灌溉比例100%。同时由于排灌全部分离，防洪保证率大大提高，能抵御10年一遇的洪涝灾害。而防渗渠道项目区灌溉水利用率提高了10%，由于受项目区耕地条件及现有渠系的限制，节水灌溉率、防洪保证率均明显低于低压管道项目区。

表2 项目区节水效益

由于采用节水灌溉，项目区的水资源利用率均明显提高。在项目区可利用水资源总量不变的情况下，两个项目区的总需水量都明显下降，水资源供需由原来的不足转为盈余。其中低压管道项目区节水效果最明显，项目建设前缺水119.6万m3，项目建设后盈余4.3万m3。各项目区的农作物由于能得到及时有效的灌溉，农作物年均粮食产量都明显增加。

四、结 论

通过对比两种农田节水灌溉方式可以看出，防渗渠道节水灌溉方式占地多，对项目区原有渠系依靠高，施工任务重，渠道每公里投资超过13万元，而低压管道每公里投资不超过6万元，同时防渗渠道受原有渠系、耕地条件及农业机械化操作的影响，不能覆盖项目区所有耕地，节水灌溉比列低。低压管道节水灌溉方式施工成本较低、施工快，节水灌溉比达100%，由于管道设有阀门及水表，能有效激发农户节水意识，杜绝大水漫灌，同时低压管道全部位于地下，利于方田机械化操作。虽然低压管道项目投资大，但从长远看，低压管道节水灌溉方式更适合高标准方田项目。■

[1]许迪，李益农，等.田间节水灌溉新技术试验示范区的建设及节水增产效益[J]. 北京水利，2001（5）.

[2]黄学忠.发展农业节水灌溉技术的主要措施[J].农业科技与信息，2009（21）.

[3]魏龙.浅谈地面节水灌溉的几种改进技术方法[J].宁夏农林科技，2009（6）.

[4]刘兴华.节水灌溉效益评价研究进展[J].中国科技信息，2006（12）.

责任编辑 张金慧

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1000-1123（2014）09-0032-02

2013-06-17

张莹慧，工程师。