程满金，郭富强，高文慧，杨宏志，李 博

（内蒙古自治区水利科学研究院，内蒙古 呼和浩特010020）

1 内蒙古节水灌溉概况

内蒙古自治区发展的节水灌溉措施主要有喷灌、滴灌、低压管灌和渠道衬砌等，截止到2014年底，总灌溉面积为359．7万hm2，有效灌溉面积为301．2万hm2，节水灌溉面积为227．9万hm2，已发展喷灌面积45．4万hm2，滴灌面积45．9万hm2，低压管灌面积53．9万hm2，渠道衬砌面积82．5万hm2。内蒙古自治区将逐步发展大型喷灌、膜下滴灌和渠灌区节水改造等技术，加强农田水利节水灌溉工程建设，推进水肥一体化技术的应用，使农牧业水资源得到高效利用和健康发展［1－2］。

2 “内蒙古新增四个千万亩节水灌溉工程科技支撑”项目概况

“内蒙古新增四个千万亩节水灌溉工程科技支撑”项目，是自治区水利“十二五”重大科技示范项目，该项目由水利、农业、农机和相应管理部门联合攻关，围绕玉米、大豆、马铃薯、番茄和牧草，开展膜下滴灌、大型喷灌和渠灌条件下，灌溉制度、水肥一体化和地埋式滴灌试验，并开展农艺与农机配套技术、农田残膜回收技术、技术集成模式、效益分析、配套政策研究、技术培训与宣传等11个方面的工作，为自治区高效节水灌溉提供科学依据、示范样板和技术支撑。

3 内蒙古膜下滴灌工程技术研究

在赤峰市、呼伦贝尔市和乌兰察布市开展了灌溉制度试验，通过三年的试验研究得出了不同水文年型下的灌溉制度，如表1所示。

进行了马铃薯和大豆覆膜与不覆膜对比试验，对需水量、耗水强度、产量和水分生产率进行分析，如表2所示。

通过表2可以看出，大豆覆膜后需水量减少了340．80m3／hm2，产量增加了894．75kg／hm2，水分生产率提高了0．34kg／m3，马铃薯覆膜后需水量减少了114．00m3／hm2，产量增加了725．25kg／hm2，水分生产率提高了0．36kg／m3。

膜下滴灌水肥一体化实现了水、肥资源同步高效利用，水分生产率大幅度提高，突破水肥资源约束，促进农业由资源消耗型向资源高效型转变，促进了农业集约化管理和新种植技术的引进，更好的实现了节水灌溉工程的效益。

表1 玉米、大豆、马铃薯膜下滴灌推荐灌溉制度

表2 大豆、马铃薯覆膜与不覆膜对比分析

4 水肥一体化技术研究与应用

2013—2014年分别在赤峰市松山区、呼伦贝尔市阿荣旗、乌兰察布市商都县和巴彦淖尔市临河区分别开展了玉米、大豆和马铃薯膜下滴灌水肥一体化技术试验研究。通过两年的试验研究，提出了适宜膜下滴灌玉米、大豆和马铃薯的水肥一体化关键技术，明确了在节水灌溉条件下的优化施肥制度，包括适宜肥料品种、施肥用量和施肥方式等。2014年玉米、大豆和马铃薯膜下滴灌水肥一体化技术试验成果如表3—表5所示。

表3 玉米膜下滴灌三区对比试验成果

表4 马铃薯膜下滴灌三区对比试验成果

表5 大豆膜下滴灌三区对比试验成果

由表3—表5可知，大豆膜下滴灌水肥一体化产量比传统施肥提高12．3%，比测土配方施肥提高7．8%，马铃薯膜下滴灌水肥一体化产量比传统施肥提高23%，比测土配方施肥提高10%，玉米膜下滴灌水肥一体化产量比传统施肥提高22．4%，比测土配方施肥提高6．8%，可见，大豆、玉米和马铃薯膜下滴灌采用水肥一体化技术，产量显著高于传统施肥和测土配方施肥。采用水肥一体化技术，氮磷钾肥的利用率分别达到30%、20%、50%以上，在现状产量的基础上，可减少氮磷肥施用量15%。

5 大型喷灌工程技术研究与应用

内蒙古大型喷灌工程技术发展较为迅速的地区主要有赤峰市和鄂尔多斯市。截止到2014年底，鄂尔多斯市发展大田作物与饲草料地喷灌面积7．9万hm2，平均单机控制面积16．3hm2，赤峰市阿鲁科尔沁旗草牧场面积为96．5万hm2，耕地面积13．3万hm2，其中有效灌溉面积6．2万hm2。自治区新增“四个千万亩”节水工程发展规划纲要中计划发展喷灌面积97．5万hm2，占发展节水灌溉总面积的38%。内蒙古“节水增粮行动”安排大型喷灌面积16万hm2，占30%，大型喷灌已成为我区发展高效节水灌溉的主要措施。

2012—2014年，内蒙古新增“四个千万亩”节水灌溉工程科技支撑项目针对玉米、紫花苜蓿和青贮玉米大型喷灌开展了灌溉制度试验研究，得出了不同水文年型下的优化灌溉制度如表6所示。

对玉米大型喷灌覆膜与不覆膜条件下需水量、耗水强度、产量和水分生产率等内容开展了试验研究，具体结果如表7所示。

表6 玉米、紫花苜蓿、青贮玉米大型喷灌推荐灌溉制度

表7 玉米大型喷灌覆膜与不覆膜对比分析

由表7可以看出，玉米覆膜条件下平均需水量为5050．7m3／hm2，比不覆膜需水量减少了204．0m3／hm2，产量提高了389．0kg／hm2，水分生率提高了2．56%，说明覆膜可以有效减少土壤水分蒸发，从而降低作物水分消耗，并且可以提高作物产量和水分生产率，起到节水增产的效果。

6 大型灌区节水改造工程技术研究与应用

内蒙古在河套灌区渠道衬砌与防渗工程实践的基础上，围绕渠道衬砌结构型式、新材料、新技术、新工艺、冻害防治技术、田间节水改造技术、地面灌溉新技术、灌溉制度、信息化与量水技术和技术集成模式等方面开展了试验研究与示范工作，提出了多项技术成果，为北方渠灌区节水改造提供了科技支撑。

6．1 聚苯乙烯保温板防冻胀技术

聚苯乙烯保温板渠道衬砌可提高基土地温，适宜板厚与渠道走向、坡面、上下部位有关。设保温板可明显减小基土冻深，每厘米厚保温板对冻深减少值与渠道走向和部位有关，不同厚度保温板冻深削减率和渠道走向及部位有关。聚苯乙烯保温板对基土冻胀有明显的抑制作用，能减小冻胀量。

衬砌渠道采用聚苯乙烯保温措施，就是利用保温材料导热系数低的性能改变和控制渠道衬砌基土周围热量的输入、输出及转化过程，人为地影响冻土结构，使冻土内部的水热耦合作用在时间和空间上向不利于冻胀的方向发展变化［3］。具有提高冻结区的地温、推延冻结的进程，减缓冻结速率以削减冻深、减少水分迁移量，降低冻土中的冰含量、削减冻胀量等优点。聚苯乙烯（EPS）是由聚苯乙烯聚合物为原料加入发泡添加剂聚合而成，属超轻型土工合成材料。聚苯板保温措施已在内蒙古自治区8个大型灌区610km骨干渠道推广应用，保温板用量50多万m3，提高了渠道的使用寿命，达到了“防渗、抗冻、经济、可行”的目的。

6．2 聚氨酯保温板防冻胀技术

聚氨酯保温板材料具有保温效果好、粘结性好、稳定性强、耐撞击性高、耐久性强、环保性能好等优点。采用聚氨酯保温板渠道衬砌可以降低冻土中的冰含量，提高冻结区的基土地温，推延冻结的进程，减少冻结深度及削减冻深作用明显。聚氨酯是由有机异氰酸酯、多元醇化合物为原料加入发泡添加剂聚合而成，属超轻型土工合成材料。

6．3 风积砂换填防冻胀技术

风积砂属弱冻胀性土壤，是一种较好的防冻胀材料。实测换填层内冻胀率在3%以下，防冻胀效果在90%以上。风积砂的防冻效果随换填厚度的增加而增加，换填率为70%左右时，效果好，造价低。换填风积砂应严格控制细土的含量，从工程实践来看，粉粘粒的含量小于5%可保证工程的长期使用。渠道两坡宜采取不等厚换填，地下水位埋深在渠底以下40～60cm，阳坡上、下部位换填率可采用45%～70%，阴坡可采用50%～80%，渠底采用80%。工程设计时需检测风积砂含泥量，规范要求不应大于6%，并注意施工中二次污染问题，确保换填防冻效果。

6．4 模袋混凝土渠道衬砌技术

模袋混凝土具有整体稳定性好、适应冻胀变形强、抗冲刷能力强、减少施工工序、施工简单、缩短施工时间、防渗效果好，及工程投资较合理等优点。模袋混凝土中模袋由添加了抗老化剂的丙纶丝机织而成，为双层织袋。模袋其技术性能指标应符合《土工合成材料长丝机织土工布》（GB／T 17640－98）标准。我国北方灌区输水渠道防渗衬砌率低，田间工程不配套，灌水损失大，是发展节水灌溉的重点区域，目前将渠道防渗作为节水改造工程的主要措施［4］。北方灌区渠系级别多，渠线长，实施渠道衬砌工程量大，且衬砌渠道受季节性冻融坡坏严重。近年来该项技术已在河套灌区总干渠、干渠和分干渠推广80km，运行效果良好，为不同骨干渠道节水改造工程规划设计、施工运行管理提供科学依据和示范样板。

6．5 土壤固化剂渠道衬砌技术

土壤固化剂具有就地取材、抗压、防渗、防冻胀效果，工程造价低、施工简单，及无污染等优点，已取得较好的经济和社会效益，作为一种渠道衬砌新材料，可以在田间渠道上推广应用［5］。土壤固化剂是在常温下能直接胶接土体中土壤颗粒表面或能够与粘土矿物反映生成胶凝物质的硬化剂。固化剂属于水化类固化剂，主要由石灰石、粘土、石膏等矿物再加入不同化学元素，经过一定工艺加工而成为固体粉状物质。固化剂通过对不同地区、渠道级别、渠道性质和水文地质条件下，结构型式、防冻胀措施的应用，达到“防渗、抗冻、经济、可行”的目的。十多年来分别在内蒙古河套灌区、包头市民族团结灌区、万家沟灌区，及莫力庙灌区等多个灌区建立了试验示范渠段。

6．6 膨润土防水毯渠道衬砌技术

膨润土防水毯（GCL）是一种新型的土工合成材料。它是将级配后的膨润土颗粒均匀混合后，经特殊的针刺工艺及设备，把高膨胀性的膨润土颗粒均匀牢固地固定在两层土工布之间，而制成柔性膨润土防水毯材料，既具有土工材料的全部特性，又具有优异的防水防渗性能，它能保持极低的透水性，同时还具有施工简易、成本低、节省工期等优点。

采用膨润土防水毯衬砌渠道与未衬砌渠道相比较，可减少渗漏损失47．3%。防冻胀抗变形能力强，适应由于冻胀引起的复位能力强。与预制混凝土板衬砌渠道相比较，膨润土防水毯渠道衬砌可降低工程投资28．9%，施工较简单，工期缩短30%～50%。我国北方渠灌区输水渠道防渗衬砌率低，衬砌渠道受季节性冻融破坏严重，采用膨润土防水毯衬砌渠道可减少冻胀量造成的不均匀性破坏，增强渠道的边坡稳定性。

［1］程满金，王向东，马兰忠，等．内蒙古自治区高效节水灌溉工程技术研究与应用综述［C］／／中国水利学会．中国水利学会2014学术年会论文集（上、下册），2014：560－563．

［2］程满金，郭富强，王向东，等．内蒙古膜下滴灌与大型喷灌高效节水灌溉技术研究与应用［C］／／第九届全国微灌大会论文汇编，2015：16－20．

［3］程满金，申利刚，步丰湖，等．聚苯乙烯保温板在衬砌渠道防冻胀中的应用研究［J］．灌溉排水学报，2011（5）：22－27．

［4］程满金，步丰湖，王俊英，等．膨润土防水毯新材料在衬砌渠道中的应用研究［J］．节水灌溉，2010（5）：46－49．

［5］程满金，步丰湖，王俊英，等．土壤固化剂新材料在衬砌渠道中的应用研究［J］．节水灌溉，2010（4）：33－36．