东风水库抽水灌区提升改造建设思路探讨

张 琼

（凤翔县水利建设工作队，陕西 凤翔 721400）

1 工程概况

东风水库位于凤翔县城东南约5 km 雍水河上，是一座以灌溉为主兼有防洪、养殖功能的中型水库，其灌区涉及彪角、南指挥两镇35 个行政村，设施灌溉面积6.86 万亩。东风水库灌区于1969 年兴建，1972 年受益，是凤翔县开发利用较早的中型国有灌区，灌区由自流灌区和抽水灌区两部分构成。现有输水干渠两条，即自流干渠和抽水干渠，自流干渠长11.4 km，抽水干渠长2.9 km。抽水灌区由抽水干渠输水，渠首由临库式东风水库抽水站控制，总装机3 台660 kW，扬程25.7 m。灌区设有西导子、小桑园、高庄、石落务等4 座二级抽水站，二级站总装机10 台205 kW，流量0.1 m3/s～0.41 m3/s，平均扬程7.7 m。

近年来，随着县级农村产权交易中心建成运行，土地流转加速发展，农业产业结构大幅度调整，灌区农业产业呈现以“苹果主导、中药材、花椒、花卉等多点开花”的发展态势。随着现代高效农业的发展，经济作物种植面积不断扩大，复种指数提高，一些新近发展的现代农业科技产业园区，无配套的高效节水灌溉设施，仅有的抽水站和灌溉渠道已不能适用现代高效产业园和个体农户的灌溉需求，个别有条件的园主也只能自发打机井并配套简易的节水灌溉设施进行灌溉。如东风抽水灌区西导子二级站石连路两侧的万亩苹果园，仅有部分配备机井灌溉设施，灌溉方式为小管出流涌泉灌，西导子二级站南部的红凤现代农业科技产业园区种植的1300 亩花椒园、1000 亩药材等经济作物，尽管在抽水站和渠道边而无配套相应的节水灌溉设施，也不能按需自主灌溉，严重制约了灌区经济的发展。因此，迫切需通过改造东风抽水站灌溉设施，给果园和产业园区配套高效节水灌溉设施，以解决果树、药材、花椒等经济作物灌溉用水需求。

2 灌区存在的问题及提升改造缘由

（1）现状抽水灌溉设施难以充分发挥效益

目前，东风抽水灌区采用传统灌溉形式，因多级水泵启动、干支渠渠道输水等运行管理调度复杂，一旦一级站启动抽水而二级站的用水量不足，造成渠道内剩余水量浪费严重等实际困难，因此，当同时达到一定灌溉面积需求时，泵站才可集中抽水灌溉。由于灌区目前不能实现单户分散灌溉，加之每户耕地面积较少，耕地收益低，大量群众外出务工等原因，造成现状抽水灌溉设施基本未投入运行，抽水灌溉系统运行状况接近闲置，灌溉设施难以充分发挥效益。灌溉设施再不提升改造将成为制约灌区粮食生产和经济发展的重要因素。

（2）灌溉设施不适应高效节水灌溉需水要求

东风抽水灌区以果树为主的经济作物耕种面积逐年增加，而果树生育期灌溉次数多，流量小，更加凸显传统大流量灌溉泵站的不灵活性，果园采用滴灌方式，现状泵站即使只开一台泵，流量也远远超过其需水量，同时现状为渠道输水，各用户还需要再加压才能满足滴灌水头压力，因此，现状灌溉系统不适应果树等经济作物的灌溉需水要求，各种植户只能依靠自建机井进行灌溉。又农业种植比例及灌溉制度发生较大变化，急需对二级泵站进行改造，将渠灌改为管灌，以适应大力发展高效节水灌溉的需求。

（3）灌区没有统一的高效节水灌溉系统

经调研，当地群众都愿意种植经济作物，但因没有灵活的灌溉方式和可靠的灌水设施，只能各自打机井取水灌溉，目前实现机井灌溉的，也仅限于部分达到一定规模的果园区，且有条件自行配备简易灌溉设施，灌溉方式为小管出流涌泉灌。灌区大部分果园和经济作物没有统一的高效节水灌溉供水系统，制约了当地经济发展。因此，急需提升改造灌区灌溉设施及灌水模式。

3 灌区提升改造建设思路

目前传统的漫灌灌溉模式，水资源浪费严重，在气候变化，缺水时必然导致农业用水降低、农作物产量偏低，严重影响了社会经济的发展。十八大以来，中央提出的“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水理念，也为我国农业灌区的发展提供了方向。我国经过多年的发展，已经形成种类多式多样的农业节水技术，在喷灌、微灌、物联网等技术上已日渐成熟，农业节水灌溉建设高速发展已经到来。

为解决灌区高效农业节水灌溉问题，初步思路是利用东风水库库水为灌溉水源，通过对现有灌溉设施提升改造，采用高效节水智能灌溉系统，实行智能化管理。建设思路为：由东风水库一级站抽水至二级泵站新改造的调蓄水池，再由二级泵站抽水至新建的高位蓄水池，将渠道输水改造为压力管道输水，采用压力管道输水到需要灌溉点，粮食作物灌溉采用低压管道输水至田间地头出水桩；果树、大棚蔬菜等经济作物灌溉采用小管出流、滴灌、微喷灌等高效节水灌溉工艺。同时对每个用水户安装智能水表，通过远程监控、自动化控制实现高效节水按需自动灌溉，自动计费、扣费，减少工程管理程序，提高灌区灌溉效率，以满足高效农业现代化发展需求。

（1）将渠道改为压力管道输水，新建高位水池，实现自来水式灌溉。

为适应并满足高效节水灌溉的技术要求，将灌区现有的田间支、斗渠拆除后埋设输水管道，既节约了耕地又避免了从水源到田间的渗、跑、漏水量的浪费，有效提高了灌溉水利用系数，极大节约了水资源利用率。为解决单体用水户按需自来水式灌溉，首先对二级站进行改造，将前池改造成满足灌区用水的调蓄水池，由东风水库一级站小泵抽水至调蓄水池提前存储水量，调蓄水池预存水量加二级站供水流量应满足灌溉要求。同时在利用二级站现有水泵机组下增设一台小流量水泵，以调节大小不同流量用水的灵活性；其次是在灌区最高地修建高位水池或水箱，其作用就如农村人饮供水的水塔，灌水季节由二级站调蓄水池抽水至高位水池，高位水池和泵站通过远程自动化监控，高位水池容积的大小根据该灌区所有用水量之和确定。高位水池经常充满水，通过多条管道输水至田间毛管，再到出水桩或者果园、蔬菜大棚等经济作物的灌水器，用水户可通过地边管道上安装的控制阀和智能水表，以刷卡的方式随时随地按需灌溉，实现自来水式灌溉模式。

（2）采用高效节水灌溉工艺，提高水资源利用率。

针对灌区果树、药材、蔬菜大棚等种植区域引进小管出流、滴灌、微喷灌等灌溉工艺。配合系统配套的设备实现作物生长周期内“水、肥”联合调控，从而大幅提高作物品质和产量。每个灌溉系统的首部枢纽均配置安装过滤器、施肥器、压力表、电磁流量计等设备。根据水源水质情况选择适合的过滤器。每个灌水系统首部安装施肥器，可直接将化肥或农药加入施肥器，和水流一起通过低压输水管道到达每个毛管，各毛管上的出流小管都安装稳流器，水可均匀的到达需水点。具体为：支管→过滤器→施肥器→压力表→电磁流量计→支管→各个毛管（1、2、3……）→灌水器（稳流器出流小管）→需水点。

如苹果园的小管出流灌溉方式，出流小管的布置间距可根据果树的种植特点，以果树的行距确定毛管的间距，一般为4 m；以果树的株距确定毛管上出流小管的间距，一般为3 m。灌水器流量为30 L/h。根据地块长度（110 m 左右），毛管采用平行于果树行方向双向布置，单侧长度为54 m。选用小管出流灌水器，该灌水器额定压力为0.3 MPa，出水流量为30 L/h。为保证灌水均匀度，在灌水器出口设置导渗坑，导渗坑绕树根呈圆形布置。这样出流小管到达每棵果树的根部，使每棵果树都能同时用水，水量在果树根部均匀渗流，充分吸收，达到灌溉效果。这样的灌溉工艺可定时定量用水，提高水的利用率，达到高效节水的目的。

（3）采用智能灌溉系统，提升灌溉管理水平。

为实现灌区各用水点的精准计量、远程管理、合理分配资源，减少资源浪费，将灌区各出水点配置智能一表多卡无线远传阀控水表，各支管配置智能无线远传阀控水表。所有智能水表采用太阳能系统供电，水表计量数据通过自组网方式传输至各分区数据集中器，集中器整理汇总数据后通过GSM/GPRS 无线方式传输至灌区管理中央控制室。为保证数据稳定性，为灌区各分区配置一台数据集中器，集中器采用太阳能供电方式。分别负责各分区无线水表的数据收集、上传及指令下发。

根据各分区支管分布数量及布局，借助智能计量、无线通信、太阳能供电等技术手段，实现灌区智能灌溉管理。管理人员在中央控制室就可以实现灌溉水源、调蓄水池的水位、流量等参数的监测；实现灌溉系统水泵、阀门等设备的起闭；同时为实现“一家一户”式灌溉及精准计量系统，以用水户为单位设置灌溉小区，每个灌水小区控制管道上设置远传智能水表一块，农户可通过刷卡的方式购买灌溉用水。用户可根据农作物用水需求自主灌溉，采用刷卡方式开关对应智能水表，实现按需自动灌溉，自动计费、扣费，减少工程管理程序，提高灌区灌溉效率。

图1 智能灌溉系统结构图

4 结语

为适应灌区现代高效农业的迅猛发展及节水灌溉迫切要求，针对凤翔县东风水库抽水灌区的现状问题，结合灌区实际情况，提出灌区提升改造建设思路。通过大力推广压力管道输水技术、高效节水灌溉技术及智能灌溉管理技术的应用，使灌区逐渐从传统的大田漫灌到单户分散自来水式智能灌溉模式的转变，提高水资源利用率；利用现代化管理技术手段，采用高效节水智能灌溉管理，优化工程管理程序，提高灌区灌溉效率，推动灌区传统灌溉技术向现代化农业灌溉技术的转变，为灌区提升改造建设提供支撑。