從低壓管灌典型設計論縣域境內節水灌溉發展前景

楊 紅

（蒲城縣水務局 陜西 蒲城 715500）

1 縣域基本情況

蒲城縣地處關中東部渭北旱源，總面積1584km2，耕地面積151萬畝（其中麥田面積92萬畝），是典型的農業大縣，也是重要的商品糧及優質小麥生產縣。同時，該縣又是一個水資源貧乏縣，素有“十年九旱”之稱，全縣轄17個鎮359個行政村。截止2014年底,全縣總人口78萬人，其中城鎮人口10萬人，鄉村人口68萬人。全縣多年平均降雨量553mm，且時空分布差異較大；地表水僅有一條過境洛河，也因近年流量銳減難以繼續開發利用；地下水埋藏較深，開采量也盡極限。全縣水資源總量1.9億m3，其中地表水0.4億m3，地下水1.5億m3，人均占有水資源量260m3，畝均116m3，遠遠低于省、市的平均水平，所以，干旱缺水歷來是制約蒲城縣農業發展的重要因素。

2 低壓管灌發展現狀

至2014年底，該縣有效灌溉面積達到97.03萬畝，占全縣151萬畝耕地面積的64.26%，灌溉方式以大水漫灌、渠道、低壓管灌為主，其中低壓管灌43.5萬畝（含渠、井雙灌區），主要作物為蘋果、酥梨、瓜果蔬菜等經濟作物。受經濟條件、作物種植結構、對節水灌溉技術的發展資金投入不足等因素的限制，低壓管灌占有效灌溉面積比重偏低，現有的灌溉設施、灌水方式難以滿足農業發展需要。為了科學利用水資源，更好實現節水灌溉工程的普及，科學利用水資源，大力發展以低壓管灌為主、其他形式灌溉補充的工程措施。

3 低壓管灌典型區工程設計

3.1 基本情況

椿林鎮萬興村、漢村和孫鎮的黃寨村項目區位于縣城東約10km，西禹路兩邊，交通便利。涉及6個自然村12個村民小組5100人。人均純收入4000元以上。項目區位于我縣中部黃土臺塬區，地勢西北高東南低，海拔高程480m～500m，地形高差20m，塬區地形平坦，土層深厚，土地肥沃。屬暖溫帶大陸性季風氣候區，多年平均降雨量530.8mm，且降雨時空分布不均勻，60%降雨集中在7、8、9三個月，多年平均蒸發量1214mm，日照時數2459h，光熱資源充沛。光熱和地形條件均利于復種和高效作物生長，近幾年酥梨、蘋果、葡萄等高效農業發展迅猛，成為當地的主要產業。項目區地下水含水巖組為中更新統黃土狀土夾古土壤層，下更新統、上更新統細粉砂，多年平均地下水位埋深80m～100m。水質較好，滿足農業灌溉用水要求。

目前項目區作物為酥梨，灌溉水源為洛河水和黃河水，屬石羊抽水站和二黃的雙灌區，但兩個水源在干旱年份，特別是用水高峰期，均無法保障農作物對水量的需求。再加之河水灌溉的果品質量差，當地群眾多年經驗以井水作為補充灌溉的酥梨果品產量高、品質好，商品率、經濟效益特別顯著。

3.2 典型區選擇原則

一是因地制宜，從實際出發的原則；二是突出重點，先易后難的原則；三是集中連片，規模開發的原則；四是注重效益，整合項目的原則。椿林鎮在近年來的發展模式、灌溉方式、規模、水資源條件和所在區域的地形地貌、規劃工程結構具有一定的代表性。依據當地農業規劃、作物種植結構和項目區現有資源優勢，決定以酥梨為重點發展當地經濟作物。

3.3 工程規劃和管網布置

規劃項目區涉及的果園面積3100畝，長×寬為1700m×1220m。區內地勢平坦，田間最大高差一般在20cm以內。項目區內現有6眼機井，計劃新打機井4眼，新打井的出水量30m3/s，單井控制面積為155畝，共控制1550畝。渠灌區新建20m3蓄水池1座，控制1550畝，根據區內作物種植現狀配套布設管網。種植酥梨，果樹株距3m，行距4m。

工程總體布置包括水源工程、首部樞紐和田間管網工程。水源分為地表水和地下水。地表水的灌溉水源為洛河水和黃河水，從灌區斗渠引10m渠道（D60U型）到蓄水池，通過水泵提水到田間管道；低壓管灌系統的水源為機井，井水以自壓方式向作物供水。首部樞紐包括計量設施、控制設施等。輸配水管網依據項目區作物種類和布局，結合機井位置，本著節能、省工的原則，通過方案比較，確定本系統設置干管、支管兩級配水。輸配水干管沿地勢較高位置布設，支管垂直干管或分干管布置。管網采用樹枝狀布置。

根據項目區分布，項目區低壓管灌面積3100畝由10眼機井和渠道供水的1座蓄水池控制。從水源處向南、北兩個方向分別布設干管 (井灌 Ф110PVC、渠灌Ф200PVC管道)，干管走向與作物種植行平行，支管(井灌Ф75PVC、渠灌Ф160PVC管道)垂直于干管，東西方向布置，沿干管每50m～150m布設一條支管，支管上每60m～62m布置出水樁一個。單井控制范圍共布設干管1條，干管南北走向，支管垂直于干管布置，為東西走向。每條干管共布置支管三條，支管上間隔60m布設出水樁一個，每條支管5個出水樁，共18個出水樁。干、支管為PVC管，均埋設于地下。干管為Φ110PVC管道，支管為Φ75PVC管道，典型單井詳見圖1。

渠灌區蓄水池控制范圍內共布設干管1條，干管南北走向，支管垂直于干管布置，為東西走向，支管上間隔62m布設出水樁一個。干、支管為PVC管，均埋設于地下。干管為Φ110PVC管道，支管為Φ75PVC管道。典型渠灌詳見圖2。

3.4 灌溉工作制度和流量確定

圖1 典型單井布置詳圖

典型區為渠井結合灌區，其中1550畝由地表水進行管灌，其余1550畝為井灌區。根據項目區酥梨的灌溉制度和灌水時間要求，井灌區單井控制155畝，10眼機井共控制1550畝，單井控制范圍內布設干管1條，支管垂直于干管，沿東西布置支管三條，共18個出水樁，同時開啟3個出水口，每個出水口設計流量為10m3/h，輪灌順序見下表1。渠灌區分南、北兩區，由1個蓄水池控制1550畝，沿南北布設干管1條，支管垂直于干管，南區沿東西各布置支管7條，87個出水樁，同時開啟7～8個出水口，每個出水口設計流量為20m3/h。渠灌區南區輪灌順序見表2，北區渠灌區輪灌參照南區。

圖2 典型渠灌布置詳圖

表1 單井低壓管灌區輪灌順序表

表2 渠灌區單蓄水池低壓管灌區輪灌順序表

4 低壓管灌灌溉方案優點

該項目區選擇低壓管灌的高效節水灌溉方式，與原渠水漫灌相比具有成本低、耗能少、簡便易行等特點，是一項提高灌溉水利用率、節約灌溉水量的工程形式。主要體現在：（1）節水節地，低壓管灌集合了管道灌溉的全部優點，一方面由于輸水損失少，從而大大提高了灌溉水利用余數，同土渠相比，灌溉水利用系數一般可提高30%以上；另一方面由于改明渠為暗灌，不僅節約了耕地且減少了明渠交叉建筑物的配套，經測算同其他明渠相比，一般可提高耕地利用率5%～8%，降低交叉建筑物配套成本30%以上。（2）節能高效，低壓管灌最大特點是采用低壓輸水(系統最大工作壓力一般不超過0.2MPa)與噴微灌相比節能在50%以上。此外，由于水流速度快，灌水效率高，進一步縮短了灌水周期。（3）適應性強，受氣候、地形、作物分區、灌水時間等因素干擾少，且同噴灌、滴灌相比，單位面積投資較低、使用技術簡單，運行費用少，易于推廣。（4）利于保護生態環境，由于低壓管灌輸水管道全部埋于地下，不存在明渠硬質化后有益生物被分隔和難以愈越而造成的死傷現象。

5 節水灌溉的發展前景

蒲城縣的灌溉水源主要以黃河、渭河、洛河水為縣域境內的主要灌溉水源，機井為補充灌溉水源。在干旱年份，特別是用水高峰期，河水和井水均均無法保障農作物對水量的需求。且由于近年來由于大量開采地下水，導致地下水位持續下降，在集中開采的區域形成的地下水位下降漏斗逐年擴大，境內的袁家坡、溫湯、常樂泉群流量已完全消失，更由于過量開采，開始出現水位持續下降和水質不良變化。而低壓灌溉適應性強，實現了節水節地、節能高效的社會效益、有利于保護生態環境，因此發展低壓管灌成為蒲城縣解決水源問題發展經濟的一個有力舉措。陜西水利