新疆麦盖提县农业高效节水棉花滴灌技术模式探讨

毛广彬

(新疆瑞祥农牧工程咨询设计院有限公司，乌鲁木齐 830000)

新疆是典型的干旱绿洲灌溉农业区，建设节水型农业是农业可持续发展的关键。麦盖提县位于新疆西南部，塔里木盆地西部，喀喇昆仑山北麓，叶尔羌河下游和提孜那甫河下游，截至2017年农业灌溉面积8万hm2，耕地面积6.86万hm2，节水灌溉面积已达3.058万hm2，是一个以农业为主的大县，农业灌溉用水量占国民经济总用水量的比例超过97.4%，水资源短缺且时空分布极不均匀，季节性缺水问题越来越突出，大部分农田由于不能充分灌溉而造成中低产田，制约了农业综合生产能力的进一步提高和农业可持续发展，影响了农民生活水平的提高及社会和谐稳定[1-3]。为此，大力发展以提高节水灌溉面积和灌溉水利用系数为主要目的的高效节水灌溉工作具有重要意义。

1 项目区高效节水工程现状

截止2015年麦盖提县已实施高效节水项目2.058万hm2，主要部分在9个乡2林场，水源均为井渠混灌，种植作物为棉花、棉花套种红枣。2016年-2017年结合《麦盖提县2016年-2020年田间高效节水总体规划》实施高效节水面积1万hm2，水源均为井渠混灌，目前项目建设已完成，并移交乡政府管理运行。其中2016年实施高效节水5333hm2，项目区建设位置及实施面积和总体规划一致；2017年实施高效节水4667hm2，项目区建设位置及实施面积和总体规划基本保持一致。2018年根据高效节水项目资金的落实情况，将实施面积调整为1333hm2，但还未实施。

2 项目区水利工程存在的主要问题

经走访调查，发现项目区水利工程存在的主要问题有：①灌区配套设施差；②观念落后，片面强调节水，对节水农业内涵认识不足；③组织管理关系不协调；④节水措施单一，缺乏配套技术；⑤政策、管理措施薄弱；⑥服务支撑体系建设滞后；⑦投入政策不完善、投入严重不足；⑧大面积膜下滴灌污染；⑨施工质量不高和材料质量参差不齐；⑩阻碍农业节水发展的深层次问题，如：①水权不明晰；②现行的农村体制不适应集约化现代农业生产要求；③灌溉水价与成本严重背离[4]。

3 工程实例分析

麦盖提县风大，不适合采用喷灌，而且主要作物为棉花、经济作物也不适用于喷灌技术。水源为井渠混灌和井灌，低压管道输水灌溉技术节水效果有限，不适合目前坚持高起点、高标准，节水效果显著的要求打造现代灌区的任务。

3.1 工程等别

本次滴灌工程灌溉面积3333.67hm2，种植作物为地膜棉，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，本工程每个乡灌溉面积在333-3333hm2，工程等别为Ⅳ等小(1)型，主要建筑物级别4级，次要建筑物级别5级。

3.2 节水技术方案选择

麦盖提县2019年建设高效节水灌溉面积3333.67hm2，全部为棉花膜下滴灌，采用地表水、地下水混合加压滴灌、地下水滴灌。为了有效提高水的利用率，保障节水灌溉工程系统正常运行，本工程方案对节水技术方案选择进行了比选，以保证取得较好的经济效益、社会效益和生态效益。

3.2.1 节水技术比选

节水灌溉工程技术主要包括：喷灌技术、微灌技术(包括微喷、滴灌、涌泉灌、渗灌等)、低压管道输水灌溉。当地风大，不适合采和喷灌，而且主要作物棉花、经济作物亦不适用于喷灌技术。低压管道输水灌溉技术节水效果有限，运行过程中存在诸多问题，不适合目前坚持高起点、高标准，按照工程体系完善、灌溉制度科学、节水效果显著的要求打造现代灌区的任务，根据当地多年来田间节水技术的实施和运行情况，采用全部滴灌技术[5]。

3.2.2 作物比选

滴灌是一种高投入高产出的设施农业，以经济林和经济作物效益更为突出。麦盖提县本次主要选择作物有经济作物棉花。

3.2.3 管道布置比选

由于水源在地块的高位处，管网为梳式布置。水源在地块高位侧边沿的中位附近，管网为丰字形式布置。梳式布置，水源在干管的端点，干管的流量大，管径大，干管长度大，水头损失大，造价高，运行期用电量大，运行成本高。叉式布置，水源在干管的中位，流量向两侧干管分流，干管的流量小，干管管径小，干管长度短，水头损失小，运行期用电量低，运行成本低。在条件具备的情况下，优先选择了丰字形布置。

项目区以地下水和地表水为水源，首部位置决定了管网的布置方案。

滴灌管道分为干管、分干管、地面支管、毛管四级管道。干管平行于等高线，或与等高线小角度相交，管线方向坡度值小。分干管与等高线大角度相交，管线方向坡度值大。毛管顺作物行向铺设。

3.2.4 水源比选

根据水资源配置条件，滴灌工程根据当地水质选用井水或井水和地表水混合为水源。采用井水为水源的优点是：井水含沙量低，首部建筑物比较简单，造价较低，运费管理比较简便。以井水为水源的缺点是：井水扬程高，用电量大，运行成本高。优点显著，故在地下水承载能力范围内，以井水为水源是滴灌工程的首选方案。已建机井一般布置在斗渠边，运行情况良好，当地表水量不足时，直接抽水到灌溉渠道，与地表水混合灌溉，混合水改善了井水的水质，降低了渠水含沙量。但是以混合水为地面灌水源，泥沙仍是不可忽视的重大问题，设计中，采取了必要的防沙工程措施，设置了适当规模的沉沙池，选用了防沙能力强的过滤器[6]。近年来，麦盖提县建成了3.058万hm2滴灌工程，大多数以混合渠道水为水源，在防沙治沙方面积累了较好的经验。两种形式优缺点相权衡，故本设计68个灌溉系统根据项目区实际情况滴灌水源63个系统采用井渠混合滴灌，5个系统为纯井灌。

3.2.5 加压与自压

麦盖提县灌区地处叶尔羌河下游和提孜那甫河下游，地形平缓，不具备自压条件，全部采用加压滴灌方式。在靠近地块、斗渠和机井位置布置系统首部，采用加压滴灌方式实现田间高效节水。

3.3 典型设计工程

针对项目区水利工程存在的主要问题，结合麦盖提县多年来田间节水技术的实施和运行情况，经过技术方案比选，提出本实施方案高效节水模式主要以滴灌工程为主[7]。麦盖提县灌区地处叶尔羌河下游和提孜那甫河下游，地形平缓，不具备自压条件，全部采用加压滴灌方式。典型设计选取见表1。

表1 麦盖提县2019年农业高效节水建设项目典型设计选取表

棉花种植模式为：地膜棉膜距为1.7m，每膜中种4行棉株，棉株为宽窄行。地膜棉窄行行距为0.25m, 每两行间为宽行，行距为0.55m，膜间距为0.65m，窄行铺设毛管，每膜铺2行毛管，毛管间距平均为0.85m。棉花种植模式见图1。

图1 棉花种植模式图

3.4 工程量汇总

麦盖提县2019年田间高效节水实施方案分布在麦盖提县央塔克乡、希依提墩乡、昂格特勒克乡、库尔玛乡等八个乡，共68个加压滴灌系统，沉淀池53座，离心泵63套，总功率2634kw,启动箱68套、变压器68套；砂石+筛网(120目)组合过滤器共63套，离心+筛网(100目)组合过滤器5套，埋设PVC管道513.251km；PE管336.26km，滴灌带4000.4万m。土方开挖67.5万m3，土方回填49.2万m3，闸阀井945座，排水井954座，首部泵房58座共3178.8m2。10kV输电线路28.75km, 0.4kV输电线路3.6km。

3.5 工程效益

3.5.1 经济效益

经过一年的运行，田间高效节水工程改善3333.67hm2农田的灌溉条件，提高了灌溉保证率；棉花、棉花套种枣树、红枣滴灌工程节水增效，其经济效益主要表现在以下方面：

1)增产效益。麦盖提县规划新增田间高效节水灌溉面积3333.67hm2，现状水平年全部种植棉花；设计水平年灌溉条改善，种植作物不变。增产效益1650.2万元。水利灌溉增产效益采用分摊系数法进行计算。本项目分摊系数参照类似工程确定为0.5，水利增产效益为825.1万元。项目建设后新增灌溉效益计算见表2。

表2 灌溉效益计算表

2)节水效益。实施方案实施后，麦盖提县井渠混灌灌溉水利用系数由0.52提高到0.58，井灌灌溉水利用系数由0.78提高到0.90，农业用水量由现状水平年的3502.2万m3，减少到设计水平年的2955.7万m3，节水量546.5万m3，若每方水按现行成本水价0.01448元计算，则年可节约水费79.13万元。

3)节地效益。根据已建工程节地经验分析，高效节水工程比土渠输水灌溉节地1.5%-4%。

4)省工效益。由于灌溉用水量、灌水时间减少，灌溉机械化程度大幅度提高，降低了劳动强度，灌溉用工量普遍降低。根据工程运行情况分析，大田每年每亩地灌溉用工量节省1-2个。

3.5.2 社会效益

1)农民增收。节水项目的实施，提高了农业综合生产能力，保障生产安全，实现可持续发展，促进农牧民增产增收，促进区域经济繁荣。帮助农牧民尽快脱贫致富，对农民增收、农村稳定和农业发展有重要作用。

2)解放劳动力。项目实施后降低了农民的劳动强度，解放劳动力，实施劳务输出，增加农民收入，改善农民生活水平。

3)社会稳定。高效节水灌溉工程建设解决的不仅是眼前的农业灌溉问题，同时也为构建和谐社会、推动社会主义新农村建设奠定了基础。通过项目实施及工程建设，缓解了上下游用水矛盾，杜绝因争水、抢水等水事纠纷导致的打架斗殴事件，和谐邻里关系。麦盖提县是少数民族聚居的地区，各民族的团结是关系到社会安定团结的大局。该工程具有较好的社会效益。

4)农村经济发展。项目的实施，使地区节水灌溉工程所需设备及管材的需求增加，带动此类生产企业的发展，同时，繁荣节水灌溉工程建设市场，并可转移部分富余劳动力从事工程建设、灌溉系统维护和运行管理，从而了带动水利技术服务产业的发展。

4 结 语

通过实施灌区高效节水改造工程，不仅加快农业用水方式的转化，实现了农牧业现代化的需要，同时亦实现了水资源优化配置。一方面，按照现代农业发展要求，适应了农业种植结构和作物需水规律，因地制宜地采用滴灌、低压管道输水灌溉、微喷灌等田间高效节水灌溉。另一方面，建议积极推行灌溉用水总量控制和定额管理。充分发挥水价在农业节水中的杠杆作用，推进农业水价改革，使农业水价逐步到位；水价到位后，对节水农民实行精准补贴。