大型灌區節水技術改造措施

趙璉

農業為其他產業發展奠定了堅實基礎，大型灌區建設有力促進著現代農業發展，而目前很多大型灌區受到諸多因素影響存在一系列不足，一定程度上削弱著其在農業發展中的推動作用。基于此，本文以馬營河灌區為例，結合此灌區的建設現狀，對大型灌區節水技術改造措施進行深入分析，以通過有效的節水改造促進灌區水利發展。

一、前言

馬營河灌區屬于山丹縣唯一的大型灌區，對山丹縣農業發展起到了重要推動作用，但此灌區因工程老化失修，存在嚴重的輸水損失情況，不僅浪費水資源，還直接制約著灌區經濟發展。為有效緩解灌區大量用水需求和因工程不濟引發的水資源浪費矛盾，有必要基于灌區實際情況，合理制定節水技術改造方案，在改造期間積極采取渠道防滲節水措施、管道輸水灌溉措施等，全方位提升水資源利用率，推進灌區健康可持續發展。

二、灌區現狀

項目區位于馬營河灌區的霍城上三壩片和李橋水庫片上，地形南高北低，區間海拔高程1600-3200m之間，自然縱坡在1/80-100。東山壩干渠，從東山柏家壩總干渠引水，向東越過山馬公路復折北經霍城鎮的東關、沙溝、雙湖、新莊至李橋鄉的河灣村；皇馬壩干渠，由皇馬壩湖引水經劉莊、杜莊至東關村，包括皇馬壩引水渠；東一分干渠，由東干渠五支分水閘引水，經暖泉、孫家營、馬寨、永興、高寨至十里堡村西大地；頭壩支渠，從大馬營鄉磨灣村九個窯的大馬營河引水，沿大黃山西茂向北經新墩、夾河至花寨子鄉的新泉村。馬營河灌區是山丹縣唯一的大型灌區，灌溉面積占全縣灌溉面積的90%以上，在山丹縣農業和農村經濟中占有舉足重的地位。灌區建成于20世紀70年代，經多年運行，灌區目前存在工程老化失修，輸水損失大，大量的水資源白白浪費，水資源利用率較低，灌概效益泛減，嚴重制約著灌區經濟的發展。為充分提升水資源利用效率，在灌區不斷增加的用水需求下，有效解決因工程老化失修引發的效益衰減、水資源浪費問題，有必要對灌區進行節水技術改造，采取一系列改造措施推動灌區水利長足發展。

三、大型灌區節水技術改造措施

1.渠道防滲節水措施

在馬營河灌區開展節水技術改造工作，首先要關注采取渠道防滲節水措施，這其中涉及的渠道防滲技術具有較高效益，并且工藝技術相對較為成熟，一般會通過混凝土、土工膜涂料、石料、水泥土等材料進行渠道防滲層的構建，以獲得良好的防滲節水效果。其中，土料防滲技術相對比較簡單，并且投資成本較低，不過考慮到土料防滲層不具備良好的抗凍性，常會因為凍融反復作用造成防滲層全面蝕壞，難以充分體現其防滲性能，所以在灌區節水改造期間，不適合大面積使用；而水泥土防滲技術也同樣比較簡單，并且當地具有豐富的料源，可獲得良好的防滲效果，通常情況下每m2每日滲漏量大約在0.06～0.17m3區間，能夠有效地使滲漏量縮減80%～90%，此技術應用中造價相對偏低，同時將水泥砂漿復合材料涂抹于水泥土表面能夠全面提升抗凍性能，與灌區特點相符，可廣泛用于灌區的田間斗農渠中；砌石防滲技術具有良好的抗凍性能、防害性能，耐磨能力強，并且抗沖流速大，在穩定渠道方面具有突出優勢，不過此技術的應用不具備良好的防滲效果，也無法實現機械化施工，整體造價相對偏高，改造中可在陡坡段或渠道局部險工段少量使用；土工膜具有較好的防滲性能，在焊接塑模接頭應用下可縮減90%～94%的滲漏損失，且具有良好的變形適應能力，整體造價偏低，不過強度也較低，耐久性不佳，所以在灌區節水改造期間可主要在中壤土渠段進行復合型土工膜防滲的埋設；混凝土防滲整體效果優良，通常可使滲漏損失減少90%～95%以上，具有良好的耐久性，混凝土襯砌渠道一般運行壽命可超過30年，同時糙率偏低（n=0.014～0.017），允許流速大，有助于縮減沿程水分損失，并能使渠道斷面顯著減少，土地占有面積小，強度高，管理方便，具有廣泛的適應性。不過混凝土襯砌不具備良好的變形適應能力，并且一次性投資相對較高。另外，經過工程實踐，發現通過現澆混凝土板襯砌實現合理接縫，有助于對渠道滲漏問題實現有效解決，雖前期涉及較大的一次性投資，不過使用年限比較長，管理成本較低，整體效益高，可應用于大多數骨干渠道防滲工程中。在相關渠道防滲節水技術應用期間，需要基于過水水流流速和渠道設計流量來確定渠道深、渠底寬等相關渠道斷面尺寸，而總干渠渠道設計當中的W（渠道斷面/m2）、v（過水水流流速/m·s-1）、Q（渠道設計流量/m3·s-1）保持的函數關系是：

馬營河灌區在渠道防滲節水改造期間，還同步進行了渠道抗凍脹設計，并進行了伸縮縫處理，相關渠道橫斷面圖可見圖1、圖2。

圖1 渠道橫斷面圖（a）

圖2 渠道橫斷面圖（b）

2.管道輸水灌溉措施

在灌區節水改造期間，需注意到管道輸水灌溉能夠有效縮減輸水損失，并且具有省工、省地、減少滲漏與蒸發、利于耕作、便于交通、維修管理方便等優勢，同時節水率可達到20%～30%，不過一次性投入相對較大，并且具有較高的技術要求。在布置管道輸水線期間，通常以井為單位并自成系統，一般情況下，深井控制在200～300畝，中淺井則在70～100畝。工程包含地下、地上兩個組成部分，針對地上部分，主要將進氣閥安裝于水泵出水口，順著管線每隔約60m實現一個出水口的安裝，同時出水口和壟溝或地面軟管相連，通過相關設施把水輸送至畦田；針對地下部分，則主要鋪設砼管或硬塑管以及相關管件。在布置機井期間，要盡量與斗渠接近，斗渠和井要保持相連，這樣可實現多井匯澆。例如馬營河灌區的東山柏家壩總干渠和東山壩干渠就分別應用了鋼筋砼管道輸水和砼渠道輸水，相關參數可見表1、表2。

表1 東山柏家壩總干渠（0+000～1+820）鋼筋砼管道輸水方案

表2 東山壩干渠（0+000～1+500）砼渠道輸水方案

四、結語

目前，我國很多大型灌區都存在著一定程度的水資源浪費問題，而工程年久失修是主要原因。為此，需要針對大型灌區采取一系列節水改造措施，通過引進合理、現代化的節水技術全面節約水資源，高效利用水資源，使農業生產不斷提高經濟效益，并有效推進灌區經濟發展。大型灌區節水改造工程屬于一項利國利民的宏大工程，需要相關部門高度重視，同時給予大力支持，以全面推進節水改造措施的高效落實，促進節水農業發展。