山丘區高效節水灌溉模式與投資控制分析

董立文

摘? ? 要：我國幅員遼闊，平原、盆地面積占比較少，山地、高原、丘陵所占比例較大，其中山地和丘陵占國土的比例分別為33%和10%。隨著人民群眾日益增長的物質生活需要以及發展山丘區特色農業經濟的需要，在山丘區大力發展高效節水灌溉來促進農業的發展非常重要。基于此，本文主要對山丘區高效節水灌溉模式與投資控制進行分析探討。

關鍵詞：山丘區;高效節水灌溉模式;投資控制

1? 前言

山丘區農業灌溉采用多種工程形式，能引則引，能蓄則蓄，能提則提，通過修建蓄水工程、提水工程、引水管道和田間噴滴灌管網等工程措施，將原先產出效益低下的灌溉區建成一個個產出高效的農業灌溉區。

2? 管道輸水灌溉工程規劃設計主要參數

2.1? 設計灌水定額

管道輸水灌溉屬于地面灌溉，即經過輸配水管網系統配水、田間經畦田、灌水溝等沿田面坡度流動借重力和毛管作用入滲和浸潤土壤的一種灌水方式。設計灌水定額應根據作物需水規律和設計代表年氣象資料經分階段水量平衡計算確定。設計單位大多是盲目地套用公式，很少考慮作物的生長特性、需水規律和當地氣象、土壤條件。作物生育期的需水最大值往往不是灌水最大值，如烤煙需水最大值在旺長期（5月下旬～6月下旬），需水量占植株整個生育期的50%以上，土壤適宜含水量為田間持水量的70%～90%。此期間云南省大部分地區已至雨季，一般灌水很少或不灌水。而伸根期（4月上旬～5月中旬）需水量較少，階段耗水量占全生育期耗水總量的16%～20%，土壤適宜含水量為田間持水量的60%～7%。這期間正值云南省干旱季節，基本無有效降雨，烤煙需水量主要依靠灌溉補給。因此烤煙的設計灌水定額應按伸根期的灌水定額擬定，如果不考慮作物需水規律和氣候特征，直接套用公式計算將導致設計灌水定額偏大而造成工程投資和運行費用的浪費。

2.2? 設計灌水周期

灌水周期即作物灌水高峰期兩次灌水允許的最大間隔時間。

其中設計水耗水強度（ETa）是指設計代表年作物生育期最大日補充灌水強度，是一個非常重要的指標，其取值的合理與否決定工程管網配置是否經濟合理。云南省高效節水灌溉工程主要針對果樹、蔬菜、烤煙等經濟作物的灌溉，現階段尚無灌溉試驗資料。ETa主要參照SL 103-95《微灌工程技術規范》中給出的范圍值或《中國主要農作物需水量等值線圖研究》（1993年）選取，其涵蓋范圍較廣，取值隨意性大。ETa的計算方法和取值的合理性還待進一步研究。控制區內種植不同作物時設計單位往往采用不同作物灌水周期中的最短周期作為設計周期，這樣造成管網系統流量過大。建議按不同作物的種植比例和同時段各種作物的灌水周期綜合分析確定，即：

設計灌水周期應小于理論灌水周期。一般灌溉高峰期設計灌水周期蔬菜3d～4d、果樹10d～15d、其他大田作物7d～10d。

2.3? 灌水延續時間

農作物灌水后，當天水分需完全濕潤有效根系分布層的土壤，即當天（一般24h內）的灌水量應澆透有效根系分布層的土壤。若澆水不透徹，會影響農作物根系的發育。如果一個灌溉系統控制的所有面積同時灌水（續灌），就需要很大的水泵和相應大口徑的管道，大功率的動力設備，然而利用率很低，造成浪費。把一個灌溉系統分成多個小區輪流灌溉（輪灌），設備利用率得以提高，工程投資得到有效控制。因此需按輪灌工作制度進行管道輸水灌溉工程設計，各輪灌小區面積應盡量小、且面積盡量接近，輪灌小區數量及面積以一個灌水周期內能輪灌一遍為合理。

現階段多用戶承包土地的情況下，山坡地灌溉方式多為分水口處連接軟管人工點澆（主要是果樹、烤煙等作物灌溉），和微灌一樣，只灌溉作物主要根區的局部灌溉。而管道輸水灌溉工程設計沒有人工點澆方式的設計標準，現執行的GB/T 20203-2006《農田低壓管道輸水灌溉工程技術規范》是基于地面灌溉（全面灌溉）的基礎上制定的。采用人工點澆方式的管道輸水灌溉工程設計筆者建議參照GB/T 50485-2009《微灌工程技術規范》分析計算相關設計參數，設計分區輪灌時應考慮今后發展微灌的可能。

3? 管道選擇

3.1? 因地制宜選擇管材

可供管道輸水灌溉工程使用的管材品種很多，常用的有PE（聚乙烯）管、PVC（聚氯乙烯）管、鋼管、預應力砼管、玻璃鋼夾砂管（玻璃纖維增強塑料夾砂管）等。管材比選時須經技術經濟比較，技術上有要求，就不能單從經濟觀點考慮。大管徑（大于400mm）宜在預應力混凝土管、玻璃鋼夾砂管、鋼管中選擇。在地質條件較好、交通方便、管道內、外壓力不大的情況下，可以優選預應力混凝土管。交通不便的地方，玻璃鋼夾砂管則發揮了重量輕、運輸裝卸方便的優勢。而在山丘區壓力很大的高揚程區，道路、河流穿越段及伸縮、變徑等部位，宜采用鋼管。管徑小于400mm，可優先選擇PVC管;管徑小于90mm，推薦選擇PE管，因其具有“韌性”和“柔性”，不易破損，適宜于復雜地形鋪設，并可節省彎頭、接頭等管道附件，并為今后發展微灌提供了便宜。

3.2? 增設田間移動軟管，減少固定管道長度

支管全部固定，給水栓布置太多會影響機耕作業。為此支管可采用半固定，半移動，如支管間距由50m擴大至100m，由給水栓連接移動軟管輸水入田，實現長溝短灌。為不影響灌溉進度，移動軟管的長度按2d工作的輪灌小區需要的管道長度配置，這樣即不影響田間灌水的均勻度、提高管道利用率，且不影響機耕、節省投資。

3.3? 充分利用高位水池的調節作用，降低輸配水管道成本

山丘區管道輸水灌溉工程具有輸水距離遠、地形復雜高差大、水源緊缺等特點，輸配水管網壓力協調困難，水壓不易均衡，故在灌區地勢較高處需建設一座或幾座高位水池，輸配水管分開布設，一是起到調蓄水量的作用，二是解決系統輸水壓力均衡問題。對于自流灌溉工程，一般引水距離較遠，根據技術經濟比較，選擇適宜的蓄水池容積，適當降低引水管流量（有時是因水源水量不足而造成引水流量小于供水系統設計流量），不足水量由水池容積調節，這樣可減小引水管管徑。對于提水灌溉工程，一般先提水至高位水池，經蓄水池后自流配水到田間。水泵運行時間不應大于22h，經高位水池調節，配水管道系統工作時間可延長到24h;這樣配水管系統流量得到整體降低。

4? 結語

前期工作對工程投資的影響程達80%以上，設計工作一旦完成并投入建設，項目的價值也就基本確定。設計階段應用價值工程原理對項目進行技術經濟分析，通過對價值工程分析對象管道輸水灌溉工程的管道設計涉及的灌溉制度、工作制度、管材管徑選擇及其布置方式、新材料運用等方面優化設計，可降低項目投資而不影響項目功能，使項目價值得以提升，實現技術先進實用與經濟合理的有機結合。

參考文獻：

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