山丘区高效节水灌溉模式与投资控制分析

董立文

摘    要：我国幅员辽阔，平原、盆地面积占比较少，山地、高原、丘陵所占比例较大，其中山地和丘陵占国土的比例分别为33%和10%。随着人民群众日益增长的物质生活需要以及发展山丘区特色农业经济的需要，在山丘区大力发展高效节水灌溉来促进农业的发展非常重要。基于此，本文主要对山丘区高效节水灌溉模式与投资控制进行分析探讨。

关键词：山丘区;高效节水灌溉模式;投资控制

1  前言

山丘区农业灌溉采用多种工程形式，能引则引，能蓄则蓄，能提则提，通过修建蓄水工程、提水工程、引水管道和田间喷滴灌管网等工程措施，将原先产出效益低下的灌溉区建成一个个产出高效的农业灌溉区。

2  管道输水灌溉工程规划设计主要参数

2.1  设计灌水定额

管道输水灌溉属于地面灌溉，即经过输配水管网系统配水、田间经畦田、灌水沟等沿田面坡度流动借重力和毛管作用入渗和浸润土壤的一种灌水方式。设计灌水定额应根据作物需水规律和设计代表年气象资料经分阶段水量平衡计算确定。设计单位大多是盲目地套用公式，很少考虑作物的生长特性、需水规律和当地气象、土壤条件。作物生育期的需水最大值往往不是灌水最大值，如烤烟需水最大值在旺长期（5月下旬～6月下旬），需水量占植株整個生育期的50%以上，土壤适宜含水量为田间持水量的70%～90%。此期间云南省大部分地区已至雨季，一般灌水很少或不灌水。而伸根期（4月上旬～5月中旬）需水量较少，阶段耗水量占全生育期耗水总量的16%～20%，土壤适宜含水量为田间持水量的60%～7%。这期间正值云南省干旱季节，基本无有效降雨，烤烟需水量主要依靠灌溉补给。因此烤烟的设计灌水定额应按伸根期的灌水定额拟定，如果不考虑作物需水规律和气候特征，直接套用公式计算将导致设计灌水定额偏大而造成工程投资和运行费用的浪费。

2.2  设计灌水周期

灌水周期即作物灌水高峰期两次灌水允许的最大间隔时间。

其中设计水耗水强度（ETa）是指设计代表年作物生育期最大日补充灌水强度，是一个非常重要的指标，其取值的合理与否决定工程管网配置是否经济合理。云南省高效节水灌溉工程主要针对果树、蔬菜、烤烟等经济作物的灌溉，现阶段尚无灌溉试验资料。ETa主要参照SL 103-95《微灌工程技术规范》中给出的范围值或《中国主要农作物需水量等值线图研究》（1993年）选取，其涵盖范围较广，取值随意性大。ETa的计算方法和取值的合理性还待进一步研究。控制区内种植不同作物时设计单位往往采用不同作物灌水周期中的最短周期作为设计周期，这样造成管网系统流量过大。建议按不同作物的种植比例和同时段各种作物的灌水周期综合分析确定，即：

设计灌水周期应小于理论灌水周期。一般灌溉高峰期设计灌水周期蔬菜3d～4d、果树10d～15d、其他大田作物7d～10d。

2.3  灌水延续时间

农作物灌水后，当天水分需完全湿润有效根系分布层的土壤，即当天（一般24h内）的灌水量应浇透有效根系分布层的土壤。若浇水不透彻，会影响农作物根系的发育。如果一个灌溉系统控制的所有面积同时灌水（续灌），就需要很大的水泵和相应大口径的管道，大功率的动力设备，然而利用率很低，造成浪费。把一个灌溉系统分成多个小区轮流灌溉（轮灌），设备利用率得以提高，工程投资得到有效控制。因此需按轮灌工作制度进行管道输水灌溉工程设计，各轮灌小区面积应尽量小、且面积尽量接近，轮灌小区数量及面积以一个灌水周期内能轮灌一遍为合理。

现阶段多用户承包土地的情况下，山坡地灌溉方式多为分水口处连接软管人工点浇（主要是果树、烤烟等作物灌溉），和微灌一样，只灌溉作物主要根区的局部灌溉。而管道输水灌溉工程设计没有人工点浇方式的设计标准，现执行的GB/T 20203-2006《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》是基于地面灌溉（全面灌溉）的基础上制定的。采用人工点浇方式的管道输水灌溉工程设计笔者建议参照GB/T 50485-2009《微灌工程技术规范》分析计算相关设计参数，设计分区轮灌时应考虑今后发展微灌的可能。

3  管道选择

3.1  因地制宜选择管材

可供管道输水灌溉工程使用的管材品种很多，常用的有PE（聚乙烯）管、PVC（聚氯乙烯）管、钢管、预应力砼管、玻璃钢夹砂管（玻璃纤维增强塑料夹砂管）等。管材比选时须经技术经济比较，技术上有要求，就不能单从经济观点考虑。大管径（大于400mm）宜在预应力混凝土管、玻璃钢夹砂管、钢管中选择。在地质条件较好、交通方便、管道内、外压力不大的情况下，可以优选预应力混凝土管。交通不便的地方，玻璃钢夹砂管则发挥了重量轻、运输装卸方便的优势。而在山丘区压力很大的高扬程区，道路、河流穿越段及伸缩、变径等部位，宜采用钢管。管径小于400mm，可优先选择PVC管;管径小于90mm，推荐选择PE管，因其具有“韧性”和“柔性”，不易破损，适宜于复杂地形铺设，并可节省弯头、接头等管道附件，并为今后发展微灌提供了便宜。

3.2  增设田间移动软管，减少固定管道长度

支管全部固定，给水栓布置太多会影响机耕作业。为此支管可采用半固定，半移动，如支管间距由50m扩大至100m，由给水栓连接移动软管输水入田，实现长沟短灌。为不影响灌溉进度，移动软管的长度按2d工作的轮灌小区需要的管道长度配置，这样即不影响田间灌水的均匀度、提高管道利用率，且不影响机耕、节省投资。

3.3  充分利用高位水池的调节作用，降低输配水管道成本

山丘区管道输水灌溉工程具有输水距离远、地形复杂高差大、水源紧缺等特点，输配水管网压力协调困难，水压不易均衡，故在灌区地势较高处需建设一座或几座高位水池，输配水管分开布设，一是起到调蓄水量的作用，二是解决系统输水压力均衡问题。对于自流灌溉工程，一般引水距离较远，根据技术经济比较，选择适宜的蓄水池容积，适当降低引水管流量（有时是因水源水量不足而造成引水流量小于供水系统设计流量），不足水量由水池容积调节，这样可减小引水管管径。对于提水灌溉工程，一般先提水至高位水池，经蓄水池后自流配水到田间。水泵运行时间不应大于22h，经高位水池调节，配水管道系统工作时间可延长到24h;这样配水管系统流量得到整体降低。

4  结语

前期工作对工程投资的影响程达80%以上，设计工作一旦完成并投入建设，项目的价值也就基本确定。设计阶段应用价值工程原理对项目进行技术经济分析，通过对价值工程分析对象管道输水灌溉工程的管道设计涉及的灌溉制度、工作制度、管材管径选择及其布置方式、新材料运用等方面优化设计，可降低项目投资而不影响项目功能，使项目价值得以提升，实现技术先进实用与经济合理的有机结合。

参考文献：

[1] 周兵，宋艳芬.浅谈改进地面灌溉技术[J].水利科技与经济，2009（6）506～507.

[2] 胡志远，赵东生.低压管道输水灌溉配套田间闸管技术应用[J].河南水利与南水北调，2010（8）：148～149.