清水河县雨水集蓄太阳能滴灌高效农业利用技术

陆增利

内蒙古清水河县水务局

一、项目区概况

清水河县地处黄土丘陵沟壑区，为典型大陆性干旱气候，水资源相当匮乏，加之特殊的气候条件，形成了十年九旱，年年春旱的特征。地下水埋藏深、开发利用不便。大部分地区受现实条件限制不可能发展常规灌溉农业，农业生产依然是靠天吃饭、旱作雨养型农业，改变落后现状根本出路是“治旱兴农、治旱致富”，当地地表水、 地下水开发利用仅可在很小范围内实施，而且开发利用潜力相当有限，因此，要使全县绝大部分农耕地从根本上解决“旱”的挚肘，提高土地生产力，实现稳产高产，集蓄天上水用以发展灌溉就成为一条必由之路。

二、项目规划

针对山丘区水资源短缺的实际情况，在蓄水开源方面采取集、蓄、拦并举，在用水方面采取多种节水措施，系统而全面地用好降水资源。 清水河县是水土流失重点县，生态环境差，土地生产力低下，水利基础设施条件差，抗旱抗灾能力低是制约当地经济发展的主要原因。所以节水灌溉要与水土保持相结合，采取拦、截、蓄等各种措施，层层设防，促进该县生态环境的改善和农林牧各业协调发展。在山丘区，利用水窖、旱井等蓄水工程，把在时间分布上相对集中，又可蓄集的降水资源集蓄起来，做到秋雨春用，采取相应节水技术措施， 以供农作物春播和生长关键期需水之用，保证作物正常生长，达到稳产高产。

三、工程设计

1.工程总体布局设计

集雨太阳能滴灌工程主要由集雨场、水窖、太阳能提水设施及灌溉管网组成，集雨场汇集雨水经引水渠进入沉沙池，沉淀后经进水口进入窖体；利用移动式太阳能水泵抽取蓄水，通过滴灌管网进行灌溉。

2.储蓄水建筑物（水窖）

水窖为筒式窖，窖体由窖口、窖顶、窖筒三部分组成。窖筒采用素混凝土现浇而成，壁厚8cm，窖底混凝土厚12cm，窖底、侧壁及拱顶用M10 砂浆连续抹面2～3 遍，防止渗水，砌砖顶部外侧浇注5～8cm 素混凝土，以增加顶部强度。 窖顶上部与窖口相连，深0.5～2厘米，半球形，内径由上向下逐渐放大，到窖筒处内径3.5 米，用砖砌成。

3.辅助设施

辅助设施包括引水渠、沉沙池、进水管和溢流管，引水渠主要任务是将集雨场汇集的雨水引入沉沙池。进水管采用直径φ10 厘米的PVC-U 塑料硬管， 溢流管在窖顶以下埋设排水管道，将多余窖水从溢流管泄出，确保窖体安全。

4.雨水集蓄滴灌系统设计

集雨水窖灌溉系统动力采用太阳能供电，水泵则采用太阳能专用水泵，该系统由三块太阳能发电板及一个直流潜水泵组成。它将太阳能直接转换成直流电驱动水泵工作，供水部分采用电动直流隔膜泵。 整套灌溉系统主要包括太阳能板、自动控制器、水泵、过滤器、施肥罐、田间管网等几部分组成，它最大的特点是利用太阳能板进行光电转换产生直流电，直接带动水泵自动为田间作物实施灌溉， 配置的三块太阳能板，总受光面积3.84 平方米（每块太阳能发电板的面积为1.6 米×0.8 米），可产生电压132 伏，功率540W，每小时出水量7～8 方，能满足30 亩地的滴灌使用。 滴灌系统由水源-首部枢纽-输配水管网-滴灌系统等组成。①水源：滴灌系统的水源为集雨水窖，利用水窖积蓄的雨水作为水源，来保证系统所需水量。 ②首部枢纽 ： 滴灌系统的首部枢纽包括太阳能潜水泵-施肥（药）装置-过滤设施。 田间滴灌工程是利用太阳能水泵来保证系统所需工作压力。过滤设备是将水流过滤、防止各种污物进入滴灌系统堵塞滴头或在系统中形成沉淀。施肥灌装置的作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、除草剂、化控药品等在施肥罐内充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部。 ③输配水管网：输配水管网的作用是将处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和滴头，太阳能滴灌工程按照一级输配水管网布置， 地面PE 管管径为Φ40 毫米、管道压力等级为0.25MPa。 ④滴灌系统： 滴灌管是滴灌系统中最关键的部件，是直接向作物施水肥的设备。 其作用是利用滴头的微小流道或孔眼消能减压，使水流变为水滴均匀地施入作物根区土壤中。 太阳能滴灌工程采用内镶式滴灌管，管径为Φ16 毫米、壁厚e=0.4 毫米、滴头流量为1.4 升/小时。

四、环境影响评价

清水河县地处干旱地带受季风环流影响， 干旱、多风和暴雨构成典型的气候特点，是全国水土流失最为严重的地区之一， 恶劣的气候条件和自然地理条件，造成该地区植被稀疏，生态环境十分脆弱，农业生产和经济建设受其制约，发展缓慢。

通过集蓄天然降水， 为农业灌溉开辟了新型水源，对缺水地区人畜饮水和灌溉用水具有不可替代的地位。 集雨节水工程有效地拦蓄地表径流，减轻了径流冲刷和沟道切割侵蚀，减轻了区内水土流失，对生态环境改善、植被恢复和土地生产力提高将起到积极的促进作用。集雨太阳能滴灌系统最大优点体现在节电、节水、节肥、增产增收，太阳能系统是环保节能型系统，使用的是太阳再生能源，减少了碳化物产生。 在环保方面不但实现了节能环保， 带给农户的还有经济效益，另外，它与滴灌系统配套，降低了水资源消耗。 大面积推广集雨水窖太阳能滴灌补灌节水技术对于解决本县粮食生产和水资源短缺这个对立矛盾具有重要意义。

[1]郑和祥,李和平,付卫平.基于集雨系统的太阳能光伏提水温室滴灌发展模式[J].灌溉排水学报,2014(3).