柴窝堡灌区农田高效节水灌溉技术应用与发展思路

李晓丽

(乌鲁木齐市达坂城区河湖管理中心(水利管理站)，乌鲁木齐，830039)

1 灌区基本情况

柴窝堡灌区为一般中型灌区，现有耕地1381.73hm2，属重干旱地区，灌溉地表水源主要有白杨沟及三个山河水，不足水量抽取地下水。通过白杨沟渠首、三个山引水渠首引水，经干渠、支渠、农渠进入灌区进行灌溉，历年灌溉方式为漫灌，水资源利用系数仅为0.45。

柴窝堡灌区位于柴窝堡湖周边，由于近年城市用水不断增加、气候变暖、农牧灌溉等原因，柴窝堡湖湖水面积由多年前近30km2急剧萎缩至2014年的0.18km2，几近干涸。针对柴窝堡湖面萎缩、水位下降等问题，柴窝堡片区全面实行“休耕补湖”、“限采地下水”、“关停农用机井”等生态修复措施，减少用水全部补入柴窝堡湖内，2020年湖面面积已从0.18 km2恢复至20.92km2，标志着乌鲁木齐市最大的天然淡水湖、重要的生态屏障和水源地的生态环境恶化趋势得到有效遏制[1]。7年时间里，灌区耕地全部休耕，停止三个山、白杨沟河农业灌溉用水，关停24眼农用机井，周边农田、草场灌溉可用水量几乎为零，植被枯死，土地裸露，养分流失，受干旱、大风、缺水等不利因素影响，部分耕地不同程度地出现了盐渍化、沙漠化，风沙天气明显增多，次生生态问题开始凸显。在保证柴窝堡湖最小生态需水基础上，充分利用农田水利高效节水灌溉技术对柴窝堡灌区进行复耕显得尤为重要。

2 节水灌溉方式选择

目前，我国高效节水灌溉技术主要包括低压管道灌溉、滴灌、喷灌三种。应结合灌区的水利、土壤、农作物、天气等各种基本条件，因地制宜地选择合适的节水灌溉方式。柴窝堡灌区处于重干旱区，降雨量少，蒸发量大，且年平均8级大风149天，是新疆有名的“百里风区”之一，加之休耕太久，农田水利设施基本损坏，故不适合推广管道灌溉、喷灌等高效节水灌溉技术。而滴灌技术广泛适用于果树、蔬菜、经济作物等灌溉，节水效果明显，地形适应能力强，灌溉均匀度高，还能有效解决低处积水、高处积盐形成的盐渍化问题，满足柴窝堡灌区复耕实际需求。本文就加压滴灌、自压滴灌两种节水灌溉方式进行分析研究。

根据新疆自治区质量技术监督局《农业灌溉用水定额》(DB65/T 3611-2014)，达坂城区常规灌溉方式平均灌溉定额为350m3/亩，水资源利用系数0.45，节水灌溉方式平均灌溉定额为220m3/亩。

2.1 加压滴灌方式

利用现有渠道输水系统，在田间地头布设加压系统进行滴灌。滴灌首部至渠首渠系水资源利用系数为0.81，节水灌溉首部至田间灌溉水资源利用系数为0.9，节水灌溉毛定额302m3/亩，灌区节水灌溉需水量626万m3，与常规灌溉方式相比，年节水总量为987万m3。实施节水加压灌溉亩投资1850元，总投资3834万元，年运行电费545万元，后期运行管理技术性要求高，投入大。

2.2 自压滴灌方式

从干渠合适位置取水建自压首部，布设输水管网，充分利用柴窝堡灌区明显地形高差进行自压滴灌，节水灌溉首部至田间灌溉水资源利用系数为0.85，节水灌溉毛定额为259m3/亩，节水灌溉需水量537万m3，与常规灌溉方式相比，年节水总量为1076万m3。实施自压滴灌亩投资2700元，总投资为5596万元，无运行电费，后期运行管理技术要求低，投入小。

通过综合比较分析加压滴灌与自压滴灌可知，自压滴灌一次性投资大，但能借助于柴窝堡灌区的天然地形差，运行管理技术要求较为简单，便于操作，节水量大，运行费用低等；而加压滴灌后期运行持续投入大，管理技术要求高，且需专业技术人员进行管理，运行电费高。两者相比，柴窝堡灌区推荐使用自压滴灌，每年需水量为537万m3，仅占柴窝堡湖水资源可利用量7754万m3的6.92%。

3 灌区高效节水灌溉发展思路

3.1 推进灌区规模化与集约化发展

通过承包、土地流转等方式，改变现有的分散式农业种植模式，推进适度规模化种植、统一化管理。农业生产种植统筹安排规划，机械化对大块农田进行平整、修复，促进标准化农田建设，逐步由分散式低效种植向集约化高效经营转变，形成农田水利高效节水灌溉工程的统一布网管理和使用。不仅可大幅度降低滴灌系统建设管理成本，还能增加节水灌溉效益，达到水资源利用率最大化，促进灌区灌溉节水工作取得实效。

3.2 实现水资源配置最优化

在高效节水灌溉布网工程具体规划设计前，必须对灌区的土壤、气候、水文、水资源量及地理位置等因素进行现场实地考察，全面系统地分析研究，准确掌握农业灌溉可用水总量及来源，对灌区灌溉所需最大用水量及最小用水量进行科学预估，避免产生投入性资本浪费。把水资源的优化配置渗透到农作物生产过程中，如在生长期间的灌溉次数、灌溉周期、灌溉定额等，对灌区的用水情况随时调节，使灌区的发展和水资源的最优化配置能够科学融合到一起[2]。

3.3 合理规划节水布局

不断优化设计方案，避免节水灌溉工程与灌区农业种植方案不匹配，设计方案与农田基本情况不相符，使节水灌溉工程建设流于形式，无法发挥预期效果。设计人员应熟悉滴灌相关设备及材料的基本性能，在设计节水滴灌工程时，注重对首部枢纽系统的优化，特别是滴灌管网的布置，应对农作物种植方向进行科学定位。在设计输配水管道时，要合理预判管道流量大小，保证使用过程中的输水安全；要优化首部过滤结构，根据灌溉用水水质情况，确定合适的过滤方式，柴窝堡灌区建议选择网式过滤。同时还需考虑管材材质的抗氧化性、抗老化、滴灌器的灌水均匀度、滴灌管的行距、滴头的抗堵塞性能等能否达到灌溉实际需求，切实保障管网规划设计的科学性、合理性，达到理想节水效果。

3.4 确保灌溉技术和种植作物相匹配

针对灌区已出现的盐渍化、沙漠化，宜采用种植技术对灌区因休耕出现盐渍化的农田进行生态整治，减轻盐渍化的形成。种植作物应优先选择苜蓿、紫菀等耐旱、耐碱、抗沙、适应性强的牧草品种，还可以选择种植一些根系较为发达的耐旱性、耐贫瘠、易生长的树木等，红柳可作为盐碱地树木种植的首选树种。在种植种类确定后，优化灌溉技术方案设计，使其在灌溉过程中能够与实际生产中作物种植结构科学合理的相匹配，如滴管间距等，避免发生所种植物属于生长密集的作物，而灌溉技术却采用了适合于生长疏松作物的技术等问题。

3.5 重视节水灌溉工程的管理

由于灌溉工程普遍存在“重建设、轻管理”问题，投入运行后，将节水设备及操作规范移交于种植管理单位，明确责任，落实管护要求及运行方式，签订节水灌溉工程后期管护责任书，确保节水工程建设与管护责任有机结合，促进节水灌溉工程能够长期有效运行。同时设立一定的管护资金和提供人才技术支持，由专门的技术服务机构定期对节水工程进行技术性指导、维护和处理，灌溉管理者准确掌握节水灌溉运行操作基本要求，避免建设和使用严重脱节。

4 结语

实现柴窝堡灌区高效节水灌溉，合理利用有限水资源，不仅可推动柴窝堡地区的农业经济发展，关键还能缓解柴窝堡湖生态环境修复治理引起的次生生态问题，因此，加快柴窝堡灌区农田水利高效节水灌溉的建设步伐迫在眉睫。除了选择合适的节水灌溉技术，还应在技术实际运用过程中，加强节水灌溉管理技术相关知识的专业学习和培训，加大运行管护力度，保证节水灌溉技术在实际运用中达到应有的效果，实现农田水利工程的节水型发展[3]。