干旱區(qū)滴灌系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

1 建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程的必要性分析

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口增長(zhǎng)，新疆水資源供給越發(fā)緊張，合理利用和優(yōu)化配置有限水資源的要求也越來(lái)越迫切。新疆農(nóng)業(yè)用水的比重達(dá)90%以上，因此節(jié)水的關(guān)鍵和重點(diǎn)是大力發(fā)展節(jié)水高效農(nóng)業(yè)，而農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的重點(diǎn)又在于渠道防滲、灌區(qū)改造和推廣各種節(jié)水灌溉技術(shù)。從1950年25師74團(tuán)衛(wèi)生隊(duì)勤雜班的戰(zhàn)士在瑪納斯河流域小拐墾區(qū)種出新疆的第一塊棉花地[1]，到2012年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)棉花種植面積已達(dá)5.58×105hm2[2];從傳統(tǒng)的灌水方式大水漫灌、修排堿渠，到1996年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)開始引進(jìn)膜下滴灌技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)、示范和推廣，2012年，全兵團(tuán)推廣節(jié)水灌溉面積9.64×105hm2，全疆節(jié)水灌溉面積已超 2.54 ×106hm2[3]。

(1)建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程是建立現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。新疆地處亞歐大陸腹地，我國(guó)西北干旱地區(qū)，土地資源，光照資源豐富，但由于水資源的限制，制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加之對(duì)水資源的不合理利用，造成灌區(qū)生態(tài)環(huán)境亦較為脆弱，通過(guò)大力發(fā)展高新技術(shù)節(jié)水灌溉，可降低灌溉定額，提高水資源的利用率，緩解春季缺水矛盾，同時(shí)由于高新技術(shù)灌溉具有明顯的節(jié)水、省地、省肥、省人工、增產(chǎn)等良好效果，可以改善灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)以精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥等為主要內(nèi)容的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，有效維護(hù)和改善本區(qū)生態(tài)環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)墾區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

(2)改善農(nóng)民生產(chǎn)、生活條件，節(jié)約用水，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入。膜下滴灌是一種可控性較強(qiáng)的局部灌溉技術(shù)，它以小流量均勻、適時(shí)、適量地向棉花根系補(bǔ)充水肥，使棉花根系活動(dòng)區(qū)土壤水分經(jīng)常維持在適宜的含水量水平和最佳營(yíng)養(yǎng)水平[4]。棉花膜下滴灌創(chuàng)造了有利于棉花生長(zhǎng)發(fā)育的水、肥、氣、熱環(huán)境，生長(zhǎng)快，抗病能力強(qiáng)，污染小，同時(shí)改善了對(duì)病害的控制，棉花膜下滴灌布管、鋪膜、膜上點(diǎn)播由改裝的播種機(jī)一次完成，通過(guò)管網(wǎng)系統(tǒng)隨水施肥、施藥，無(wú)需修渠、打埂、平埂、人工澆地、中耕松土、人工或機(jī)械施肥等，大大節(jié)省了人工和機(jī)力，使棉田的人工管理定額大幅度提高，改善職工的生產(chǎn)生活條件，同時(shí)，灌溉時(shí)不妨礙其他任何農(nóng)事活動(dòng);因此，勞動(dòng)生產(chǎn)率得到大顯著提高。棉花膜下滴灌技術(shù)有利于發(fā)揮規(guī)模經(jīng)營(yíng)效益，有效緩解國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)遍存在的地多人少的矛盾，使職工增收，企業(yè)增效。

(3)具有良好的示范作用，可有利推動(dòng)整個(gè)團(tuán)場(chǎng)的高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。推行高效節(jié)水灌溉技術(shù)后，可使地下水的補(bǔ)給減少，從而可使鹽漬化土地得到改良，使灌區(qū)環(huán)境得到改善。節(jié)水灌溉大面積推廣后，可用部分節(jié)水量來(lái)用于灌區(qū)周邊環(huán)境的改善，增加林果的覆蓋度，對(duì)灌區(qū)的長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展是及其有利的。目前新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)節(jié)水潛力巨大，增產(chǎn)效果明顯，建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，有利于在整個(gè)團(tuán)場(chǎng)大力推廣應(yīng)用高新技術(shù)節(jié)水灌溉，可推動(dòng)團(tuán)場(chǎng)的高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

總之，通過(guò)建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程，對(duì)促進(jìn)本區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水的發(fā)展，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在本區(qū)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，對(duì)于推動(dòng)項(xiàng)目區(qū)及整個(gè)地區(qū)高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

2 滴灌系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:水源工程以及首部樞紐、系統(tǒng)設(shè)計(jì)比選、施工組織管理、環(huán)境影響評(píng)價(jià)與水土保持、工程概預(yù)算[5]。

水源工程以及首部樞紐設(shè)計(jì)是根據(jù)建設(shè)區(qū)基本資料以及工程規(guī)劃確定水源位置以及系統(tǒng)首部設(shè)備;系統(tǒng)設(shè)計(jì)比選是通過(guò)不同的田間管網(wǎng)布置形式，比選比較經(jīng)濟(jì)合理的輸配水管網(wǎng)形式，選擇合適方案;通過(guò)最后的方案比選，確定較優(yōu)方案后繪制滴灌系統(tǒng)平面布置圖，結(jié)合作物需水規(guī)律確定滴灌工作制度。

根據(jù)建設(shè)區(qū)特點(diǎn)以及工程布置形式，確定系統(tǒng)同時(shí)工作支管數(shù)、灌溉周期、一次灌水延續(xù)時(shí)間。基于輪灌制度確定的系統(tǒng)流量，進(jìn)行包括毛、支、干管的管道水力計(jì)算，選擇各級(jí)管道的材質(zhì)及管徑;計(jì)算管道系統(tǒng)各控制點(diǎn)的壓力水頭，進(jìn)行管道縱斷面設(shè)計(jì)，管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);選配水泵和動(dòng)力裝置;最后對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行復(fù)核，包括節(jié)點(diǎn)壓力均衡驗(yàn)算以及水錘驗(yàn)算。

施工組織管理是根據(jù)已形成的平面布置圖、結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行施工放線圖的繪制;繪制管道的橫斷面圖。按工程部位進(jìn)行工程量的計(jì)算，做出工程量統(tǒng)計(jì)表。

環(huán)境影響評(píng)價(jià)和水土保持是對(duì)施工過(guò)程產(chǎn)生的環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)可能出現(xiàn)的水土流失現(xiàn)象，采取適當(dāng)?shù)墓こ毯蜕锎胧３纸ㄔO(shè)區(qū)的環(huán)境和水土資源。

初步設(shè)計(jì)概算是根據(jù)工程量的統(tǒng)計(jì)，以及水總(2002)116號(hào)文和新疆自治區(qū)水建管(2005)118號(hào)文的各類定額標(biāo)注，確定項(xiàng)目投資。

3 滴灌系統(tǒng)工程水土流失預(yù)防及治理措施

西北干旱區(qū)干旱少雨，瀕臨沙漠，植被覆蓋度低，春秋季浮沉及沙塵暴天氣頻繁，土壤易受水力和風(fēng)力侵蝕。因此在建設(shè)滴灌系統(tǒng)工程的過(guò)程中一定要做到治理保護(hù)和開發(fā)利用相結(jié)合，制定合理的水土保持方案，使工程措施和生物措施相結(jié)合，防止生態(tài)環(huán)境惡化，為團(tuán)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。

3.1 建設(shè)引起的水土流失預(yù)測(cè)

泵房、管理房等首部土建工程、機(jī)電設(shè)備安裝工程均會(huì)使地表及植被遭到破壞。由于地表擾動(dòng)及植被的破壞，在外力的作用下產(chǎn)生少量水土流失。另外，建設(shè)耕地外圍管溝開溝、回填必然產(chǎn)生少量棄土和棄渣，為水土流失創(chuàng)造條件，如不及時(shí)合理的進(jìn)行處理，將會(huì)引發(fā)水土流失。

3.2 水土流失預(yù)防及治理措施

建設(shè)區(qū)水土保持工作直接關(guān)系到當(dāng)?shù)厝罕姷纳钏胶蜕钯|(zhì)量的提高，減少水土流失、改善生態(tài)環(huán)境有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，必須結(jié)合工程的特點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短、因害設(shè)防，對(duì)建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的水土流失必須進(jìn)行綜合治理。采取工程措施和生物措施相結(jié)合的治理方法，同時(shí)要加強(qiáng)管理，杜絕人為水土流失現(xiàn)象的再度發(fā)生[6]。

(1)工程措施。在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)高度重視水土保持工作，將水土保持作為建設(shè)的一部分。在施工過(guò)程中首部工程及管道的管溝開挖回填后要將多余的土方攤平，不得隨意堆放，同時(shí)要注意施工場(chǎng)地植被的保護(hù)，盡量減少植被破壞。必要的情況下可以進(jìn)行土工膜遮蓋和灑水處理。

(2)生物措施。管溝回填后，要及時(shí)綠化和耕作，使破壞的地表和植被得到恢復(fù)，保證在建設(shè)完成后地面植被的覆蓋度不小于未建設(shè)之前的地面植被覆蓋度。

(3)管理措施。在建設(shè)的過(guò)程中要大力宣傳水土保持法律、法規(guī)，加強(qiáng)水土保持工作的管理力度，使當(dāng)?shù)厝罕姸加兴帘３忠庾R(shí)，自覺(jué)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，杜絕由于人類不合理的開發(fā)利用造成的水土流失再次發(fā)生，保護(hù)水土資源，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活創(chuàng)造良好的環(huán)境。

[1]王瀚林.誰(shuí)在新疆種出第一塊棉花地[J].兵團(tuán)建設(shè)，2002(04):52-53.

[2]孫法臣主編.9-9農(nóng)作物播種面積、產(chǎn)量[Z].新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)統(tǒng)計(jì)年鑒，2013.

[3]陳虹主編.12-11各地、州、市水利設(shè)施和節(jié)水灌溉面積[Z].新疆統(tǒng)計(jì)年鑒，2013.

[4]遲道才.節(jié)水灌溉理論與技術(shù).北京:中國(guó)水利水電出版社，2009.

[5]張志新.滴灌工程規(guī)劃設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.

[6]中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心.節(jié)水灌溉工程實(shí)用手冊(cè).北京:中國(guó)水利水電出版社，2005.