喀左县平房子灌区节水策略研究

(喀左县中三家水利服务站，辽宁 喀左 122305)

我国是一个农业大国，农业是国民经济的基础性产业，对国民经济和社会发展具有十分重要的意义和价值。同时，农业也是我国水资源消耗最大的产业，在水资源供需紧张和生态建设要求不断提高的背景下，发展农业节水灌溉就成为农业产业发展中必须要面对和解决的问题[1]。

1 工程概况

平房子灌区位于辽宁省喀左县南部的平房子镇境内，灌区共涉及平房子镇的平房子村、三家村、三台村。灌区渠首平房子水闸位于平房子镇山湾子村，地处大凌河、蒿桑河以及渗津河交汇点的大凌河中上游。渠首闸址以上流域面积2260km2，设计洪峰流量为2342m3/s，校核洪峰流量为3688m3/s。平房子灌区海拔在270～300m之间。

灌区共建成各类水工建筑物45座，包括：引水建筑物渠首1处，现状由拦河闸、进水闸、泄洪冲沙闸及电站构成；干渠2条，总长15km；分水建筑物(分水闸、节制闸、退水闸)3座；交叉建筑物(渡槽、倒虹吸、桥涵)11座；消能建筑物(跌水、陡坡)1座，田间配套建筑物23座。灌区主要供水水源为蓄水量为300万m3的1座小(1)型水库，年供水量240万m3。灌区有效灌溉面积1.1万亩，保证灌溉面积0.8万亩，受益人口5000人，平房子灌区是一座中型灌区。1976年，灌区开工建设，1978年，灌区建成投入使用。

灌区地形属于半干旱低山丘陵区，地面高差为3～5m，局部可达15m，土壤以砂壤土为主；气候属于典型的中温带大陆性半干旱气候，冬季寒冷少雪，夏季炎热少雨，降雨主要集中于汛期的7—8月，降水占全年的7成以上，且多短时强降雨，进而诱发局部或流域性洪涝灾害。

2 灌区节水灌溉存在的主要问题

2.1 渠道工程老化情况严重

平房子灌区已运行40多年，干渠工程严重老化，渠首以下渠道质量问题和供水矛盾最为突出，主要表现在以下几个方面：ⓐ灌区工程建成之后由于长期淤积和地面沉降，现在已不能按设计流量运行。原设计，该段渠道设计水位为285.11m，设计流量为37m3/s，目前运行水位284.50m，流量为30m3/s。ⓑ渠道浸没现象比较严重，部分渠段由于下沉和淤积的双重作用，水位已经高于两岸的农田，由于渠道渗水或渠堤溃决造成渠道两侧几十米乃至上百米的农田淹没。ⓒ该段渠道上存在连接两岸村镇桥梁13座，其中大部分存在破损，且阻水严重。

2.2 灌溉制度亟待改进

平房子灌区始建于1976年，在建成运行的40多年中，取得了巨大的经济效益、社会效益和生态效益，为促进喀左县的农业增产、农民增收、效益增加做出了巨大贡献。但是，受引水指标偏少和大凌河水位逐年下降等因素的影响，灌区的自流灌溉面积逐年减少，而通过泵站提灌必将显著抬高灌区灌溉成本，同时也不利于灌溉节水。因此，选择合理的灌溉模式尽量扩大自流灌溉面积，对降低灌溉成本、促进农民增收具有重要意义。

2.3 畦田灌溉参数设计不合理

畦灌是平房子灌区密植作物最常见的地面灌水技术，与微灌等灌水方法相比，畦灌具有投资成本低、田间工程设施简单和操作方便等优点，同时也存在灌水质量不高、水分浪费较为严重等缺点，并引起了一系列农田生态环境问题[2]。但是，由于畦灌成本低、操作简便，仍然是我国当前农业灌溉领域的主要灌溉方式[3]。在畦灌短期内并不能被微灌全面取代的背景下，优化畦田规格、提升灌水质量，就成为提升农业灌溉用水效率、缓解水资源供需矛盾的重要途径[4]。

2.4 灌区管理信息化水平较低

目前，平房子灌区的信息收集手段是以专业人员进行固定时间观测，在信息的传递方面主要依靠电话和有线网络。因此，灌区的部分管理段在信息采集和传输方面仍存在滞后性问题，严重影响到灌区信息的时效性。例如，灌区的调度管理所依据的信息经常是几小时以前的信息，往往调度管理的指令还没执行，而需水要求又发生的新的变化。此外，由于灌区的信息化建设水平较低，许多资料的整理工作仍需要人工完成。在这种情况下，一些大型灌区每月的灌溉资料需要2个工作日才能统计完成，而年终的资料整理和汇总差不多需要1个月。同时，由于资料整理基本是手工操作，统计数据的准确度相对较低，可靠性较差。

3 灌区节水具体策略

3.1 实施干渠渠道改造

根据平房子灌区干渠存在的实际问题，在渠道改造中将渠道左岸低洼地全部抬田，右岸筑堤防渗加导渗。具体工程措施如下：对照该渠段原设计中的渠底高程，对局部淤积严重的位置和桥下断面进行清淤，清淤后的渠底高程与原设计相同，渠道底宽40m，边坡1∶3；对渠道左岸约70m的低洼地进行抬高，抬田顶高程按原设计水位+1.0m计算,抬田高度小于0.3m的部分不做抬田处理；对渠道右岸桩号30+020～35+160段进行筑堤并加设0.8m高的防水墙。堤顶高程为原设计水位+0.5m；对右岸桩号31+370～42+810的整体严重沉降段进行防渗处理；在地面以下2.5m处铺设管径为1m的暗管排水，管下设0.3m中粗砂垫层，管外包裹3层土工布+0.15m厚中粗砂反滤。

3.2 设计合理的灌溉制度

平房子灌区主要通过引大凌河水进行灌溉，受上游来水情况影响，取水口部位的大凌河水位变幅一般为285.50～287.00m。鉴于大凌河水资源的重要性，灌区的灌溉水量由辽宁省统一控制，执行限额计划供水制度。一般6月底—7月限50m3/s，8月限35m3/s，9月限30m3/s。结合辽宁省关于平房子灌区的计划供水要求和灌区的实际情况，各干渠的分水闸实行两侧干渠的分组轮灌，其中东侧两个轮灌组根据各自控制区的灌溉预报结果计算灌水量，并结合初步拟定的轮灌时间计算确定轮灌流量，也就是灌区渠首引水闸的引水流量。结合辽宁省下达给灌区的限额用水计划，确定实际引水流量，进而对干渠下的支渠和斗渠的流量进行计算和分配，并对灌水时间进行必要调整[5]。

3.3 加大灌区管理信息化建设

鉴于平房子灌区的进水闸门、节点闸门等控制需要通过电话通知、人工操作，已经不能满足灌区信息化建设的需要[6]。在信息化建设过程中，急需要构建灌区各闸门等节点控制单元的远程自动化控制系统，提高运行控制的高效性和实时性，因此，以灌区信息化建设为契机，积极构建运行监督管理系统，利用以互联网和自动控制等技术，对重要控制节点进行远程控制与管理。具体管理流程为：灌区的调度中心下达调度指令，运行管理系统将指令以流量或水位为设定值的方式通过网络传输至相关控制节点的控制器，控制器依据相关指令对闸门的开度进行调节。同时，基于互联网信息技术和大数据技术，该系统还可以以图像、数值、文本、声音等各种技术手段和呈现方式对重点部位进行实行视频监控。

3.4 优化畦灌的基本参数

根据相关研究成果，畦灌效率的主要影响参数为畦长、田面坡度以及单宽流量[7]。研究中，利用WinSRFR软件对不同畦长、田面坡度和单宽流量条件下的灌水均匀度和灌水效率两个指标进行模拟计算，并根据计算结果在保证灌水均匀度和效率两个指标值均大于0.85的条件下进行畦田规格优化[8]，根据优化结果，结合喀左县平房子灌区的实际情况，提出两种畦田优化模式：模式一：在灌区入畦流量均值不变的前提下，保持当前50m的畦田长度，同时将畦田的宽度减小至5～7m，同时强化土地平整投入，利用激光平地法，将坡度大于1‰区域的坡度降至1‰以下。模式二：如果激光平地存在困难，可以将原有畦田沿着长度方向进行合并。具体而言，对坡度为2‰～3‰的区域，合并后的长度掌握在100m左右，畦宽15～24m；对坡度为4‰～5‰的区域，合并后的长度掌握在150m左右，畦宽17～24m。由于畦田合并之后长度和宽度均大幅增加，建议每隔10m左右设置一个进水口。

4 节水简析

在实施上述节水策略之后，平房子灌区农业增产量、粮食水分生产率、节水效益、工程完好率等四项指标有了较大的提高，据测算，每年可以节约灌溉用水30万m3，说明灌区节水改造有力地促进了灌区区域经济的发展，为灌区可持续发展奠定了基础。群众对灌区节水技术的运用及节水设施改造的欢迎程度发生了转变，说明灌区节水改造顺应民心，为灌区农民参与灌溉管理打下了基础。

目前，灌区渠系水利用系数、田间水利用系数、灌溉水利用系数三项指标有所提高，但与国内大型灌区先进管理水平相比，此三项指标属于中等偏下，需要进一步提高管理水平，加大灌区管理体制改革力度，提高灌溉水的利用率和利用效率，使灌区持续良性发展。

5 结 语

水利工程作为国家的基本建设工程，是关乎国家经济发展和人民生活水平的重要工程。作为一个有着8亿农民的农业大国，我国一直非常重视灌区节水技术研究，投入了巨大精力创新，也取得了快速稳定的发展。当然灌区节水灌溉工程任重而道远，我们要在各个环节审视自身的不足，从思想根源上把节水事业重视起来，从技术和管理上不断改革和创新，使农业灌区节水事业发展越来越好。