干旱半干旱地区农田节水灌溉研究

2017-09-16武晓琰郑州市水利建筑勘测设计院

河南水利与南水北调 2017年8期

□武晓琰（郑州市水利建筑勘测设计院）

干旱半干旱地区农田节水灌溉研究

□武晓琰（郑州市水利建筑勘测设计院）

颍阳镇现状年地表水开发利用程度较低，可加大地表水资源的开发利用；地下水开采量基本处于可开采范围内，在不超过取水总量控制指标的前提下，在缺水情况下可适度加大地下水的开采；由于降雨存在年际及年内分布不均的情况，建议通过集雨调蓄设施、节水灌溉设施的补充建设及节水器具的推广使用，实现颍阳镇水资源的高效利用。

水资源；节水灌溉；干旱半干旱；微灌

0 引言

在全国大力发展农田水利现代化的大背景下，郑州市委市政府认真贯彻落实2011年中央1号文件以及中央和全省水利工作会议精神，从土地出让收入中足额提取农田水利建设资金，进一步加大农田水利基础设施建设的投资力度，并在现状建设的基础上提出了更高的建设标准，要求通过农田水利现代化整乡推进的建设力度，为全市乃至全省农田水利现代化建设积累经验，树立标杆。

1 发展节水灌溉的必要性

目前采用节水、节能的灌水方法已成为灌溉技术发展的总趋势，推广节水灌溉也已成为为缓解水资源危机和实现农业现代化得必然选择。节水灌溉已成为农业现代化的主要标志，有效保护利用淡水资源，合理开发新的灌溉水源已成为农业持续发展的关键。但由于观念、体制的相对滞后，节水灌溉新技术的推广普及还不够深入，农民自主投入建设的积极性不大，部分技术仅应用于节水灌溉示范项目中，无法在广大的农村地区加以推广应用。如节水设施老化严重，建设资金不足，节水意识不强，节水成本相对较高等问题还比较突出，因而发展农田节水灌溉技术是个系统复杂的工程，存在发展的紧迫性和必要性。

2 节水灌溉工程技术

节水灌溉就是采取各种相关技术措施和办法，将水从水源到被作物吸收利用全过程的损失减少到最低限度。节水灌溉工程技术是指减少灌溉渠系（管道）输水过程中的水量蒸发与渗漏损失，提高农田灌溉水利用率的技术。节水灌溉应该是多种措施共同作用、调控的结果，不同地区应根据不同的水文地质、水资源状况、农作物种植结构、耕作制度、土壤性质、经济发展条件等进行综合比较，选择合适的节水灌溉工程技术。

微灌技术是通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器如滴头或微喷头等，将有压水按作物耗水量适时、适量补充到作物根系土壤进行灌溉。微灌技术根据选用的灌水器类型的不同可分为微喷灌、滴灌等。微灌相对于地面灌和喷灌而言属局部灌溉，水的有效利用程度最高，据统计约比地面灌节水50%～60%，增产20%～30%，比喷灌省水15%～20%。微灌的缺点是工程投资高，目前属于昂贵的的灌水技术。微灌技术存在的主要问题灌水器易引起堵塞，土壤有一定的积盐现象，对作物根部发育有影响。微灌技术主要在果树、蔬菜、花卉等高附加值经济作物中应用。

3 登封市颍阳镇概况

颍阳镇位于登封市最西部，区划面积108 km2，共有25个行政村，206个村民小组，4.80万口人，0.28万hm2耕地。颍阳镇距河南省会郑州市约88 km，东邻登封市君召乡，西依伊川县江左乡，南接汝州市下店乡，北毗偃师市大口乡。颍阳镇位于豫西山区，石厚土薄，水资源贫乏，旱涝灾害频繁，以旱为主，素有“十年九旱”之称，1991年，颍阳镇出现了建国以来40多年罕见的旱情，发生了春旱、伏旱和秋旱，特别是9月中旬以后持续高温无雨，大小河流断流，15万人和1.50万头大牲畜吃水困难，田地干裂，诸多井池暴底，塘库涸竭，0.28万hm2小麦不能适时播种。

登封市颍阳镇境内有1条河流、6座水库，3条灌渠。颍阳镇多年平均降水量为661.80 mm，由于降雨时空分布不均以及现状蓄水工程不足，多年平均水资源可利用总量仅为1 036.50万m3，其中多年平均地表水可利用量656.60万m3，多年平均地下水可利用量490.00万m3。可用于灌溉的6座水库中，宋窑水库与庞爻水库均为小（1）型，庞爻水库来水量相对丰富，宋窑水库兴利库容虽大，但来水保证率50%情况下来水量仅93.84万m3，可用水量较少；庄王水库、清泉沟水库、西范寨水库及杨窑水库等4座水库均为小（2）型，可供水量有限。境内逛河流基本为雨源型河流，枯水季节基本无基流。

从灌溉水源的调查情况来看，由于调蓄工程的极度匮乏，颍阳镇大部分耕地均无法利用河库灌渠进行灌溉，且受限于登封市气候特征，年际降水多集中在7、8、9月份，占全年降水的80%以上，其余月份降水较少，无法满足农田灌溉需求。

登封市颍阳镇属干旱半干旱地区，在郑州市下辖五县市中进行相互比较，登封市缺水最为严重，因此如何珍惜现状稀有、宝贵的水资源，实现经济、社会效益最大化就显得尤为重要。本次颍阳镇在大力建设集流调蓄工程及输配水工程的基础上，进行了地下水的适度开发，根据种植作物类型，采取了多种灵活的节水灌溉技术，以达到水资源“物尽其用”、“好钢用在刀刃上”，切实缓解水资源危机的目的，实践意义重大。

4 水源工程建设

4.1 地下水类型

松散岩类孔隙水主要分布于山间洼地，根据水文地质物探资料，该区域覆盖层主要为山前洪积地Q2地层，以砾石、砂土与亚粘土为主，结构混杂，覆盖层厚度普遍在60 m以内，覆盖层内地下水类型为浅层地下水，补给水源主要来自大气降水。

变质岩裂隙水主要分布在颍阳镇杨岭以北，地下水依靠大气降水补给。岩性以太古界、元古界和震旦系的片岩、变质岩（片麻岩）、花岗岩、石英岩、石英砂岩和砾岩为主，岩层中节理、裂隙发育。与构造有关的裂隙均沿断层两侧和地层挠折分布。裂隙带不仅是降水的直接渗入通道与贮存空间，而且也是控制地下水运移的通道。

碎屑岩类孔隙含水层系统含水层单元主要包括二叠系、三叠系及下第三系碎屑岩。主要分布在登封市颍阳镇杨岭、镇政府以南。在构造上，多分布于褶皱翼部和向斜核部。因断裂构造和地表水的侵蚀切割作用，形态上多形成单面山，坚硬的砂岩、砾岩多形成单面山陡坎。含水层岩性以砂岩、砾岩为主，由多层组成，之间为泥岩、砂质泥岩、页岩相隔，相互间水力联系极差。

4.2 大口井

大口井为登封市的一大地方特色，郑州下辖五县市中，在其他地市还鲜有见到。大口井井径一般为8～20 m，井深8～12 m，地下水类型为浅层地下水，含水层岩性以砾石为主，多位于山间洼地及河道沟槽内，主要依靠大气降水、山间泉水补给，井内静水位可达4～6.50 m，出水量10 m3/h左右。

结构型式上，采用干砌石护底，池壁采用浆砌石与干砌石分层间隔砌筑。大口井进水方式分：井底进水、井壁进水、井底井壁同时进水等3种情况。井底进水时，井底设置反滤层（卵石层可不设）4层，每层厚0.20 m；井壁进水时，封闭井底(浆砌石护底)，井筒干砌石砌缝进水；井底井壁同时进水时，井底设置反滤层，井筒干砌石砌缝进水。