节水灌溉技术在巴楚县某灌区的应用及设计

2014-02-22罗帆

水利规划与设计 2014年7期

关键词：需水量项目区田间

罗帆

（新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐 830049）

节水灌溉技术在巴楚县某灌区的应用及设计

罗帆

（新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐 830049）

通过对巴楚县某灌区概况及存在问题的分析，选取适宜的节水灌溉技术，对该灌区节水灌溉技术实施前后用水量进行分析，并对该节水灌溉技术需水量设计，总结出该灌区采取节水灌溉技术后对当地产生的社会效益和生态效益。

节水灌溉灌溉技术需水量社会效益生态效益

1 概况

巴楚县位于新疆西南天山南麓，塔里木盆地和塔克拉玛干沙漠西北边缘，东与阿克苏地区阿瓦提县接壤，东南穿越沙漠与和田地区墨玉县、皮山县相望，南与麦盖提县为邻，西南与莎车县、岳普湖县相接，正西与伽师县相接，西北与克孜勒苏柯尔克孜自治州阿合奇县、阿图什市毗邻，北至天山支脉柯坪山系与阿克苏地区柯坪县为界。巴楚县东西最长218km，南北最宽134km，总面积2.17万km2，地理坐标为东经77°22´ 30″～79°56´15″，北纬38°47´30″～40°17 ´30″。

巴楚县地处欧亚内陆腹地，为温带大陆性干旱气候。其气候特点是：四季分明，夏季酷热，气温年际变化小，日差较大，降水量小，蒸发量大，年日照时数达2700小时以上，无霜期232天，全年多东北风，大风多在初春、初夏。

巴楚县地表水主要来自叶尔羌河。根据《叶尔羌河流域灌区节水改造工程五年实施方案》，叶尔羌河多年平均总径流量为65.2×108m3，流域内各县可利用叶尔羌河的水量根据多年来的用水习惯及各县协商决定，巴楚县可利用的叶河水量多年平均为8.17×108m3。但为了达到在P=50%年份叶河能够下放到塔河3.3×108m3生态水的目标，巴楚县P=50%年份可利用叶河水量减至7.16×108m3，P=75%年份可利用叶河水量为6.92×108m3。项目区目前灌溉用水主要从恰尔巴格干渠引水，该干渠已于2008年11月全部完成防渗，渠道水利用系数为0.95。项目区在P=75%保证率下从该干渠上的引水量为966.04×104m3。

据《巴楚县地下水开发利用规划报告》，巴楚县地下水的补给主要有降水入渗补给、河道入渗补给、渠系入渗补给、田间灌溉入渗补给、水库入渗补给、井灌回归入渗补给及侧向补给等，地下水的排泄主要有潜水蒸发、人工开采、排碱渠排水量及侧向排泄量。根据地下水均衡计算结果表明：地下水的补给量为6.27235×108m3/a，排泄量为6.28614×108m3/a，均衡误差小于5%。区综合可开采系数取0.37，则可开采量为2.3320×108m3/a。

根据2010年土地变更调查年底数据，巴楚县土地总面积1837688.52公顷，其中农用地442722.16公顷，占全县土地总面积的24.09%；

建设用地23804.5公顷，占土地总面积的1.3%；其他土地1371161.86公顷，占土地总面积的74.61%。

巴楚县现有红海、卫星和草龙三座平原水库，目前三座水库蓄水总库容为12700万m3，兴利库容为10800万m3；共有农业灌溉机井1572眼，机井出水流量大多在80-160m3/h左右，年提水能力为1.6—2.4亿m3；现有干渠12条，总长474.16km，干渠63.4%防渗；支渠51条，总长632.48 km，支渠1.5%防渗；项目区现有斗渠416条，总长1490.7km，已防渗长32.1km，由于运行多年、老化失修，需要进行重新防渗；农渠7082条，总长3895.65km，农渠为土渠。全县渠系水利用系数现状为0.44，田间水利用系数为0.88，灌溉水利用系数仅为0.39。

巴楚县主要种植小麦、玉米、棉花、蔬菜和瓜果等，本项目区主要种植作物为棉花。

2 灌区存在问题

2.1水资源供需矛盾突出

巴楚县是农业县，属典型的“荒漠绿洲、灌溉农业”，水资源紧缺，加上叶尔羌河“春旱、夏洪、秋冬枯”的特点，致使灌区春季缺水矛盾十分尖锐，加之农业灌溉管理水平低，灌溉方式落后，水资源利用高耗、低效现象较为突出。同时随着国家西部大开发的有序推进，目前对塔里木河流域综合治理规划的要求和流域国民经济及农牧业生产的快速发展，区内水资源总量匮乏，供需矛盾日益紧张，农业灌溉粗放落后，生态环境日趋恶化等问题将会更加尖锐突出。

2.2农业用水浪费严重

巴楚县一方面水资源紧缺，春旱缺水矛盾十分尖锐。另一方面灌区农业用水浪费又十分严重，灌溉技术粗放，渠道防渗率仅40%左右，渠系渗漏损失很大，水资源利用有效率很低。同时由于田间灌水定额较大，灌区排水系统不健全，造成地下水位上升，土壤次生盐渍化加重。

2.3水资源时空分布不均匀

项目区地表水径流主要集中在6～8月的洪水期，约占年径流量的70%，春季径流量还不到10%，远不能满足春灌的需水。由于灌区供水不足，当地农村产业规模无法进一步扩大，特别是春季水量小，春旱缺水的问题突出，农业用水的保障率低，严重影响农作物产量提高和区域经济的长远发展。

总之，该灌区特殊的地理位置，导致水资源时空分布不均，加上粗放式的灌溉方式，水资源已经不能满足当地农业的发展和生态环境的需求，并制约了该地区社会经济的发展。

3 节水方式的选取

项目区属于资源性缺水，因此采用节水灌溉技术已成为该地区农业生产可持续发展的必由之路。目前节水灌溉技术很多，必须因地制宜，综合考虑各方面的因素，选择适宜本项目区的节水灌溉工程措施。该区常采用的节水灌溉技术有以下几种：

（1）常规节水技术。所谓常规节水技术就是对支、斗渠进行防渗，田间灌溉采用标准沟畦灌。

（2）低压管道灌节水技术。低压管道灌节水技术就是以管道代替渠道，以低压方式输水到田间，田间灌溉仍然以地面灌为主。

（3）喷灌技术。将有压水流经过喷头喷洒到田间的一种灌溉方式。

（4）滴灌技术。将有压水流经过管网滴头滴到田间作物根系的一种灌溉方式。

从气候条件看，作物为棉花，不适宜实施喷灌；而管道沟畦灌同现有常规灌溉相比节水效果不明显，且由于管道沟畦灌在田间实际还是地面灌，对农作物增产没有多大效果，劳动强度减少也不明显，实施管道沟畦灌的实际意义不大，综合评定其效益不高；而滴灌方式节水程度高，管理方便，节省人力，增加产量。因此本项目区选用滴管节水灌溉技术。

4 项目区用水量

项目实施前用水量：项目建设前按地表水作为水源计算，项目区毛需水量为298万m3。

项目实施后用水量：项目建设后按地下水作为水源计算，项目区毛需水量为255万m3。

项目建设前后该灌区可节约用水量43万m3。

5 滴管技术需水量设计

根据系统划分面积，依据《微灌工程技术规范》（GB/T50485-2009）,在灌溉面积已定，需

要确定设计供水设计流量时，可按下式进行计算：

式中：Q-灌溉需水量，m3/h；A-有效灌溉面积，hm2；Ia-设计供水强度，Ia=Ea-P0；Ea-取5.5mm/d；P0-有效降雨量，取0 mm/d；t-水源每日供水时数，h；η-灌溉水利用系数。

代入上式进行计算，结果见表1。

表1 地下水各系统需水量表

6 社会效益和生态效益

6.1产生的社会效益

通过本项目的实施，可提高水资源利用率，降低生产成本，同时提高作物品质和产量，具有显著的社会效益。

6.1.1 增加农民收入，提高生活水平

由于采用高效节水灌溉新技术，降低了劳动强度，提高了劳动效率，扩大了经营规模，降低了产品成本，使农民收入水平明显提高。

6.1.2 有利于带动相关产业的发展

由于高效节水的建设改变了传统的灌溉方式，具有省水、省肥、省劳力、增加单产等诸多优点，已表现出良好的经济效益。节水技术的大面积应用，还可大幅度提高劳动生产率，提高产品质量，增强作物的市场竞争力。同时，能带动了其它相关产业的发展。使大量的劳动力从农业生产中解放出来，从事其它产业，有利于产业结构调整，使农民实现增产增收，对边疆的稳定、经济的繁荣和社会的安定都具有十分重要的现实意义，从而体现了显著的社会效益。

6.2产生的生态效益

6.2.1 项目实施后使水资源得到合理利用，改善了项目区水土流失现状，使当地地下水超采状况得到一定程度的缓解，将节余水量用于缺水的地块，对维护周围局部生态环境是十分必要的。

6.2.2 滴灌技术将改善土壤结构，提高作物单产。

6.2.3 洗盐压碱效果明显。由于灌水定额低，不产生地面径流和深层渗漏，避免地下水位上升，遏制了土壤次生盐渍化的发展。同时由于地膜覆盖，减少了棵间蒸发，减少地面返碱。

6.2.4 项目通过实施精准施肥和施药技术，降低农田化肥、农药的使用量，提高了化肥、农药利用率，减少了农药、化肥对水、土壤的污染，保护了农田生态环境，具有明显的生态效益。为农业持续稳定增产奠定了基础。