干旱半干旱地區農田節水灌溉研究

□武曉琰（鄭州市水利建筑勘測設計院）

干旱半干旱地區農田節水灌溉研究

□武曉琰（鄭州市水利建筑勘測設計院）

潁陽鎮現狀年地表水開發利用程度較低，可加大地表水資源的開發利用；地下水開采量基本處于可開采范圍內，在不超過取水總量控制指標的前提下，在缺水情況下可適度加大地下水的開采；由于降雨存在年際及年內分布不均的情況，建議通過集雨調蓄設施、節水灌溉設施的補充建設及節水器具的推廣使用，實現潁陽鎮水資源的高效利用。

水資源；節水灌溉；干旱半干旱；微灌

0 引言

在全國大力發展農田水利現代化的大背景下，鄭州市委市政府認真貫徹落實2011年中央1號文件以及中央和全省水利工作會議精神，從土地出讓收入中足額提取農田水利建設資金，進一步加大農田水利基礎設施建設的投資力度，并在現狀建設的基礎上提出了更高的建設標準，要求通過農田水利現代化整鄉推進的建設力度，為全市乃至全省農田水利現代化建設積累經驗，樹立標桿。

1 發展節水灌溉的必要性

目前采用節水、節能的灌水方法已成為灌溉技術發展的總趨勢，推廣節水灌溉也已成為為緩解水資源危機和實現農業現代化得必然選擇。節水灌溉已成為農業現代化的主要標志，有效保護利用淡水資源，合理開發新的灌溉水源已成為農業持續發展的關鍵。但由于觀念、體制的相對滯后，節水灌溉新技術的推廣普及還不夠深入，農民自主投入建設的積極性不大，部分技術僅應用于節水灌溉示范項目中，無法在廣大的農村地區加以推廣應用。如節水設施老化嚴重，建設資金不足，節水意識不強，節水成本相對較高等問題還比較突出，因而發展農田節水灌溉技術是個系統復雜的工程，存在發展的緊迫性和必要性。

2 節水灌溉工程技術

節水灌溉就是采取各種相關技術措施和辦法，將水從水源到被作物吸收利用全過程的損失減少到最低限度。節水灌溉工程技術是指減少灌溉渠系（管道）輸水過程中的水量蒸發與滲漏損失，提高農田灌溉水利用率的技術。節水灌溉應該是多種措施共同作用、調控的結果，不同地區應根據不同的水文地質、水資源狀況、農作物種植結構、耕作制度、土壤性質、經濟發展條件等進行綜合比較，選擇合適的節水灌溉工程技術。

微灌技術是通過管道系統與安裝在末級管道上的灌水器如滴頭或微噴頭等，將有壓水按作物耗水量適時、適量補充到作物根系土壤進行灌溉。微灌技術根據選用的灌水器類型的不同可分為微噴灌、滴灌等。微灌相對于地面灌和噴灌而言屬局部灌溉，水的有效利用程度最高，據統計約比地面灌節水50%～60%，增產20%～30%，比噴灌省水15%～20%。微灌的缺點是工程投資高，目前屬于昂貴的的灌水技術。微灌技術存在的主要問題灌水器易引起堵塞，土壤有一定的積鹽現象，對作物根部發育有影響。微灌技術主要在果樹、蔬菜、花卉等高附加值經濟作物中應用。

3 登封市潁陽鎮概況

潁陽鎮位于登封市最西部，區劃面積108 km2，共有25個行政村，206個村民小組，4.80萬口人，0.28萬hm2耕地。潁陽鎮距河南省會鄭州市約88 km，東鄰登封市君召鄉，西依伊川縣江左鄉，南接汝州市下店鄉，北毗偃師市大口鄉。潁陽鎮位于豫西山區，石厚土薄，水資源貧乏，旱澇災害頻繁，以旱為主，素有“十年九旱”之稱，1991年，潁陽鎮出現了建國以來40多年罕見的旱情，發生了春旱、伏旱和秋旱，特別是9月中旬以后持續高溫無雨，大小河流斷流，15萬人和1.50萬頭大牲畜吃水困難，田地干裂，諸多井池暴底，塘庫涸竭，0.28萬hm2小麥不能適時播種。

登封市潁陽鎮境內有1條河流、6座水庫，3條灌渠。潁陽鎮多年平均降水量為661.80 mm，由于降雨時空分布不均以及現狀蓄水工程不足，多年平均水資源可利用總量僅為1 036.50萬m3，其中多年平均地表水可利用量656.60萬m3，多年平均地下水可利用量490.00萬m3。可用于灌溉的6座水庫中，宋窯水庫與龐爻水庫均為小（1）型，龐爻水庫來水量相對豐富，宋窯水庫興利庫容雖大，但來水保證率50%情況下來水量僅93.84萬m3，可用水量較少；莊王水庫、清泉溝水庫、西范寨水庫及楊窯水庫等4座水庫均為小（2）型，可供水量有限。境內逛河流基本為雨源型河流，枯水季節基本無基流。

從灌溉水源的調查情況來看，由于調蓄工程的極度匱乏，潁陽鎮大部分耕地均無法利用河庫灌渠進行灌溉，且受限于登封市氣候特征，年際降水多集中在7、8、9月份，占全年降水的80%以上，其余月份降水較少，無法滿足農田灌溉需求。

登封市潁陽鎮屬干旱半干旱地區，在鄭州市下轄五縣市中進行相互比較，登封市缺水最為嚴重，因此如何珍惜現狀稀有、寶貴的水資源，實現經濟、社會效益最大化就顯得尤為重要。本次潁陽鎮在大力建設集流調蓄工程及輸配水工程的基礎上，進行了地下水的適度開發，根據種植作物類型，采取了多種靈活的節水灌溉技術，以達到水資源“物盡其用”、“好鋼用在刀刃上”，切實緩解水資源危機的目的，實踐意義重大。

4 水源工程建設

4.1 地下水類型

松散巖類孔隙水主要分布于山間洼地，根據水文地質物探資料，該區域覆蓋層主要為山前洪積地Q2地層，以礫石、砂土與亞粘土為主，結構混雜，覆蓋層厚度普遍在60 m以內，覆蓋層內地下水類型為淺層地下水，補給水源主要來自大氣降水。

變質巖裂隙水主要分布在潁陽鎮楊嶺以北，地下水依靠大氣降水補給。巖性以太古界、元古界和震旦系的片巖、變質巖（片麻巖）、花崗巖、石英巖、石英砂巖和礫巖為主，巖層中節理、裂隙發育。與構造有關的裂隙均沿斷層兩側和地層撓折分布。裂隙帶不僅是降水的直接滲入通道與貯存空間，而且也是控制地下水運移的通道。

碎屑巖類孔隙含水層系統含水層單元主要包括二疊系、三疊系及下第三系碎屑巖。主要分布在登封市潁陽鎮楊嶺、鎮政府以南。在構造上，多分布于褶皺翼部和向斜核部。因斷裂構造和地表水的侵蝕切割作用，形態上多形成單面山，堅硬的砂巖、礫巖多形成單面山陡坎。含水層巖性以砂巖、礫巖為主，由多層組成，之間為泥巖、砂質泥巖、頁巖相隔，相互間水力聯系極差。

4.2 大口井

大口井為登封市的一大地方特色，鄭州下轄五縣市中，在其他地市還鮮有見到。大口井井徑一般為8～20 m，井深8～12 m，地下水類型為淺層地下水，含水層巖性以礫石為主，多位于山間洼地及河道溝槽內，主要依靠大氣降水、山間泉水補給，井內靜水位可達4～6.50 m，出水量10 m3/h左右。

結構型式上，采用干砌石護底，池壁采用漿砌石與干砌石分層間隔砌筑。大口井進水方式分：井底進水、井壁進水、井底井壁同時進水等3種情況。井底進水時，井底設置反濾層（卵石層可不設）4層，每層厚0.20 m；井壁進水時，封閉井底(漿砌石護底)，井筒干砌石砌縫進水；井底井壁同時進水時，井底設置反濾層，井筒干砌石砌縫進水。

4.3 機井

根據《機井技術規范》（GB/T50625-2010）及項目區水文地質物探資料、附近機井成井資料分析設計，潁陽鎮新打機井可利用含水層主要有變質巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水2種，地下水取水構筑物的型式選擇為管井結構。

變質巖裂隙水主要分布在潁陽鎮楊嶺以北，井深100～150 m之間，出水量10～15 m3/h，地下水依靠大氣降水補給。含水層巖性以太古界、元古界和震旦系的片巖、變質巖（片麻巖）、花崗巖、石英巖、石英砂巖和礫巖為主，巖層中節理、裂隙發育。

碎屑巖類孔隙裂隙水主要分布在登封市潁陽鎮楊嶺、鎮政府以南，井深300～350 m之間，出水量10～15 m3/h。含水層巖性為二疊系、三疊系及下第三系碎屑巖的砂巖、泥巖、頁巖為主，在構造上，多分布于褶皺翼部和向斜核部。

5 典型微灌技術應用

登封市潁陽鎮李洼村地處山區，地表水、地下水均比較貧乏，為進一步高效利用有限的水資源，根據本次節水灌溉工程型式選擇，確定發展20 hm2的微灌區，種植作物類型主要為核桃，基本無耕地，核桃樹行距3 m，株距4 m。

根據果樹（核桃）的種植特點和灌水要求，考慮施工、管理方便，對田間農作物的影響及經濟因素，確定毛管（滴灌管）沿果樹種植方向布置，每3 m為一行，每行沿核桃樹下鋪設一條毛管，毛管（滴灌管）間距0.80 m。

6 結語

干旱半干旱地區，水資源貧乏，在缺水嚴重的地區更應該大力發展農田節水灌溉，本次工程充分利用了有限的地下水（大口井、機井）、地表水（小型水庫）資源，開展微灌、噴灌、管灌等，有效節水，提高了作物產量，達到了增產增效的目的，效益顯著。

［1］劉瑤，農業節水灌溉現狀及其發展趨勢探討.科技向導，2011，（30）：264.

［2］張建波，微灌系統的組成與應用.東北水利水電，2004，（7）：53-55.

編輯：劉長垠

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2017-05-12