张瑞国
(朔州市华朔水务发展有限公司,山西 朔州 036002)
朔州市恢河灌区地处晋北大同盆地西南,位于朔州市朔城区境内,灌区总耕地面积3.23 万hm2,有效灌溉面积0.83 万hm2,是朔州地区的主要灌区之一。属温带半干旱气候区,风沙大,蒸发量大,气候干旱。灌区多年平均气温3.6℃~7.3℃,极端气温最高38.3℃(1961 年),最低-40.4℃(1971 年)。全年日照时数2 600~3 100 h,全年无霜期102~135 d,最大冻土深度1.57 m。区域年平均降雨量450 mm,降雨量年季变化大且分布不均匀,多集中于夏季,年均蒸发量为1 900 mm。
灌区耕作历史悠久,群众具有良好的农业种植习惯,早在1875 年恢河灌区已开始引水灌溉,1946 年永丰渠系灌溉体系初具规模。1958 年在灌区水源工程太平窑水库建成的同时,兴建了跃进渠灌溉体系。至此,形成了以永丰、跃进两大灌溉渠体系的恢河灌区。两大渠系覆盖总干及干渠总长119.77 km,支、斗农渠总长320 km,渠系建筑物3 508 座,其中干渠215 座,支、斗农渠3 293 座。2002 年对跃进渠、西影寺引水渠(部分)、永丰二干、跃进三干以及南支干渠局部渠道实施了防渗工程。2008 年对跃进三、四、五干渠部分渠道及渠系建筑物进行了防渗配套改造。上述工程改建进一步改善了灌区水利工程状况,有力保障了农业生产的有序发展。
恢河灌区主要包括跃进渠灌区、永丰渠灌区两部分,有效灌溉面积8 333.33 hm2,其中:跃进渠灌区有效灌溉面积3 333.33 hm2、永丰渠灌域有效灌溉面积5 000 hm2。灌区灌溉引用太平窑水库水源和源子河水源。灌区覆盖朔州市朔城区6 个乡(镇),48 个自然村,总人口4.85 万人,劳动力1.7 万个。灌区农业经济收入主要依靠农业生产和小型农产品加工业及养殖业。随着农产品深加工业为主导的乡镇企业迅猛发展,近年来灌区人民生活水平不断提高,在水利条件较好的地区,人均纯收入达到1.5 万元以上。
根据灌区历年作物种植比例调查和统计资料分析,恢河灌区种植比例见表1。
表1 灌区作物种植比例表
随着农业经济快速发展,高产优产、高标准农田的建设,经济作物种植比例呈增加趋势。近年来,平均粮食单产5 599.5 kg/hm2,平均油料单产1 827 kg/hm2。
1.3.1 土壤
恢河灌区大部分面积位于河漫滩,土质类型以草甸土为主,且多为近代河流冲积物,质地差异较大,从砂壤土到重壤土均有分布,灌区水肥条件较好。局部区域地下水位埋藏较浅,加之灌区蒸发相对强烈,土壤出现盐渍化,形成盐碱草甸土和盐土。
1.3.2 工程地质
恢河灌区水利工程的大地构造单元,属吕梁—太行断块云岗块坳西南边缘,总体地势西北、西南高,东南低。灌区渠系及建筑物多位于低液限粉土、粉细砂或冲湖积低液限粘土及粘性土之上,土层较薄,土质疏松,主要土层为低液限粉土,粘粒平均含量16.5%。
1.3.3 水文地质条件
灌区地处冲湖积平原地区,地下水以松散岩类孔隙水为主,埋深通常在0.5~3 m。地下水流动速度缓慢,矿化度在0.2~0.5 g/L 左右。
恢河灌区地下水较贫乏,合理开采深度内没有较好的含水层,一般地表层为粉砂及粘性土,富水性较差。地下水埋深不均,一般在1.5~2.5 m。灌区地下水补给来源为侧向补给和降雨补给两种,运动方向从西向东,排泄方式以侧向径流和蒸发排泄为主。
灌区工程设施主要兴建于20 世纪50 年代,渠系配套工程标准低,且经过60 多年运行,目前大部分渠道淤积破损严重,渠系建筑物工程老化,严重影响灌区效益的充分发挥,水资源浪费比较严重,灌区经济效益不断衰减,主要存在以下几个方面问题。
恢河灌区灌溉水源中,太平窑水库原设计供给跃进渠系,源子河泉组水源原设计供给永丰渠系;神头泉组水源在供神头发电厂用水的同时,还供东榆林水库用水。由于恢河灌区盐碱地所占比重较大,需用洪水大水漫灌压碱改良,灌区管理部门对两处水源缺乏统筹规划管理,造成水资源严重浪费。主要表现为灌区渠系上游水量充足,灌区下游却干枯无水;尽管两个分灌区的渠系可以互相联通、互相补水运行,但由于管理失调等原因,造成下游农业灌溉无法实施。
据统计,灌区自流灌溉平均亩次用水量200 m3以上,灌溉水综合利用系数为0.5 左右,处于中型自流灌区较低水平。主要原因有:一是灌区骨干输水渠系兼具引洪灌溉的功能,因而渠道断面大、纵坡缓。但一年中仅在汛期很短的时段引用洪水,其余绝大部分时段引水流量远小于设计流量,因而渠道供水时间长,灌溉效率偏低。二是渠道渗漏损失严重。尽管2002—2010年灌区对局部骨干渠段开展了防渗措施,但大多渠道仍为土渠,表现为淤积严重、杂草丛生,严重影响渠道过流且渗漏损失较大。三是渠系建筑物设计标准低,多年超期服役,大部分老化破损,输水出现渗漏、跑水现象,给管理工作带来困难。四是支、斗渠也存在防渗率偏低,渠系及建筑物水毁、失修严重问题。
当前,恢河灌区的突出问题是水资源损失浪费严重。根据近年调查分析,亩次毛灌水量最高可达250 m3,且灌溉水的利用系数偏低。比如永丰渠系、总干渠、一干渠和中支渠等渠系仍然是土渠,渗漏严重;西影寺引水渠高速桥~人字闸段,虽列入首都水资源建设项目,但由于地方缺少配套资金,防渗工程未能实施,目前仍为土渠,渗漏严重。
主要问题:一是永丰总干渠渠首建在恢河河道上,渠道为土渠,存在渠堤坍塌、水毁段以及险工段较多,取水困难;二是永丰一干渠、永丰中支渠、西影寺引水渠4+762—5+518 段,未做防渗处理,输水困难,跑漏水问题严重;三是渠道建筑物配套不完备,现有建筑物老化失修;四是农业灌溉输水不畅。
恢河灌区次生盐渍化由来已久,由于部分灌区土质含盐量高,排水不畅,灌排失当,加剧了土壤盐渍化速度。虽然多年来采取排水改碱、渠道防渗、引淤压碱、大水漫灌压碱、井灌井排等措施,盐渍地改良也取得了一定成效。但由于配套工程不健全、标准不高、管理不善等积弊,部分排水渠道淤积严重,排流不畅,盐渍化问题难以根除。目前灌区尚有盐渍地产量为一般耕地产量的30%~70%。
结合灌区实际,对永丰总干渠、永丰一干渠、永丰中支渠和西影寺引水渠(现未实施改造部分)进行节水配套改造。实施渠道衬砌工程、渠系建筑物以及量测与管理设施续建配套与节水改造,其中:(1)渠道衬砌工程总长16.812 km,包括永丰总干渠2.766 km、永丰一干渠7.07 km、永丰中支渠6.22 km、西影寺引水渠0.756 km;(2)建设水闸、过路桥等渠系建筑物40 座;(3)修建量测与管理设施10 处,主要采用巴歇尔槽,分设于永丰一干渠沿渠支(斗)渠分水闸下游引水渠首5 处;永丰中支渠沿渠斗渠分水闸下游引水渠首5 处。
通过灌区节水技术改造和能力提升,可改善永丰渠系控制灌溉面积2 666.67 hm2,年增节水能力130.15 万m3。改造后永丰渠系灌域农田灌溉水有效利用系数提升至0.602,全灌域农田灌溉水有效利用系数提升至0.58。
对灌区推行改盐改碱为主的综合治理。根据上级批复的《朔州市恢河灌区取水许可报告书》,明确恢河灌区灌溉用水取水许可量按有效灌溉面积8 333.33 hm2计算,灌区节水建设目标是农田灌溉水有效利用系数达到0.65,减少大水漫灌范围时段,降低地表水量蒸发,从根子上解决盐渍化问题。
恢河灌区节水技术改造项目首先在永丰渠系局部实施,可改善灌溉面积2 666.67 hm2,剩余永丰渠系的2 333.33 hm2和跃进渠系的3 333.33 hm2灌溉面积仍维持现状水平,灌溉水利用系数仅为0.58,距离国家对中型灌区农田灌溉水有效利用系数达到0.65 的节水建设目标差距仍较大。要分步对全灌区实施节水改造,提高水资源利用系数;提高灌区斗、农渠防渗效率,完善配套工程;结合农田基本建设,加大对田面工程的投入,减少灌区大田块,提高田间水利用系数;充分发挥盐碱地抽排井的功能。
朔州市恢河灌区目前的量水设施和监控系统还很不完善,尤其是监控系统目前尚属空白,灌区管理设施落后,管理水平较低,不能很好地科学量水,计划施水。在科学管理上,要加大软、硬件投资力度,提高灌区管理能力和水平。
恢河灌区节水潜力较大,应积极采取有效措施,加大农业节水投入,实施灌区节水技术改造。通过农业节水工程建设,持续提高灌溉水利用率;通过田间节水和农业技术措施,大幅提升灌区水利用效率,节约的水资源又能扩大实际灌溉面积,促进恢河灌区水资源科学配置,保障灌区现代农业可持续发展。