高效节水灌溉在重庆万州区的应用

张洋榕

（重庆市创盛工程咨询有限公司，重庆 401120）

1 高效节水灌溉发展情况及取得的主要成效

高效节水主要包括管道输水灌溉、喷灌和微灌三种形式，据测算，与传统地面灌溉相比，低压管灌节水20%，喷灌节水30%，微灌节水35%。高效节水灌溉实施后，会使农业向高效化、集约化转变，可带来巨大的节地节工效益。管道输水灌溉亩均节约耕地3%，节工30%；喷灌亩均节约耕地7%，节工50%；微灌亩均节约耕地10%，节工50%。同时，采取科学的灌溉方法，有利于农作物生产和产业结构调整，提高土地的综合生产能力。

长期以来，农业和农村生活用水占全国用水总量的绝大部分。但是，随着工业化和城镇化的推进，这个比重在逐渐下降。而在未来，农业不可能再获取更多的水资源，发展高效灌溉农业势在必行。多年来，重庆市除了渝中区外，其余区县都开展了不同形式的节水灌溉工作。

重庆市全市多为山区丘陵地貌，渝东北、渝东南大部分地区均为盆缘山区地形地貌，表现为水田少旱地多、耕地零星分布、整体地形落差大、水源工程少等多种山区耕地情况。本文以重庆市万州区为例，研究如何在山区耕地开展节水灌溉工作。

近年来，重庆市万州区坚持把高效节水灌溉当作一项革命性措施来抓，紧紧围绕全区农业结构调整的需要，因地制宜，大力发展高效节水灌溉工程，取得了良好的效果。2010 年万州区耕地面积106.97万亩，现有节水灌溉面积15.55万亩，其中喷、微灌面积0.45 万亩，管道输水灌溉面积1.60 万亩，防渗渠道灌溉面积13.50万亩。中高效节水灌溉面积2.05 万亩，其中管道输水灌溉面积1.60 万亩、喷灌面积0.05 万亩、微灌面积0.40 万亩，产生了良好的经济效益。中高效节水灌溉受农民欢迎，发展速度较快，前景十分广阔。2008—2010年间建成高效节水灌溉面积0.57万亩，投资905万元。

虽然万州区的高效节水灌溉实践起步晚、起点低，但成果显著。一是实现了节水增产的目的，带来巨大的节地节工效益，同时促进农业增产。二是实现了由被动抗旱向主动抗旱的转变。2006年，万州区遭受连旱，但在高效节水灌溉项目区，由于采用了管灌、喷灌等高效节水灌溉技术，大大缓解了水资源严重短缺的现象，提高了灌溉水利用系数。三是起到了示范、带动作用。项目区建设在提高干部群众对高效节水灌溉方式、推广先进高效节水灌溉技术方面发挥了积极作用。四是增加了农民收入，加快了项目区脱贫致富的步伐。万州区干旱严重，可供水量贫乏，是当地群众贫困的最主要原因之一，充分利用现有水资源，大力发展高效节水灌溉是当地群众脱贫致富的有效途径。

2 发展布局及重点

万州区东邻云阳，南接湖北省利川和重庆市石柱县，西依梁平、忠县，北靠四川省开江县，山地、丘陵、河谷等地形俱全，水土资源差异较大，同时各地的农村经济条件、农业结构等各有特点，本着“区别差异性、归纳相似性、照顾行政区界”的原则，确定高效节水灌溉发展的重点区域、节水分区及建设模式。万州区高效节水灌溉发展将以特色农业主产区为重点，同时兼顾城区生态环境治理，配套设施农业、特色农业的高效节水灌溉工程。高效节水灌溉以管道输水为主，结合喷灌、微灌工程。主要涉及8 大片区：朱家沟水库片区、铁峰片区、长池水库片区、东桥水库片区、响水片区、东峡水库片区、枫香坪水库片区、分水片区。以朱家沟水库片区为例，片区规划年灌溉面积见表1。

表1 朱家沟水库片区规划年灌溉面积成果表 亩

2.1 设计保证率

灌区属亚热带湿润季风气候区，降雨丰沛，但年内分配不均，伏旱严重而频繁，灌溉水源为水库水，根据《喷灌工程技术规范》（GB/T50085-2007）的有关规定，确定灌溉设计保证率采用P=85%。

2.2 种植作物

（1）传统作物。灌区种植业结构调整后，灌区内种植的粮食作物以水稻为主，次为小麦、玉米，薯类少量种植土豆、红苕；经济作物可大规模种植油菜。种植模式为：①一季田（中稻—休闲）；②两季田（油菜—中稻）；③两季地（小麦—玉米、红苕，油菜—玉米、红苕）。

（2）新型农业作物。以经济林木和专用基地为主，种植模式为：①专用田（茶叶基地、中药材基地、蔬菜基地）；②专用土（柑桔基地、葡萄基地、苗木基地、柠檬基地、龙眼荔枝基地、茶叶基地、中药材基、猕猴桃基地、花卉基地、蔬菜基地等）。

灌区内农作物种植类较多，且受灌溉试验研究资料限制，根据本灌区的特点，传统作物仅选取播种面积较大的水稻、玉米、小麦、土豆、红苕、油菜等具有代表性的农作物进行种植结构面积规划。

2.3 灌溉制度设计

2.3.1 灌区划分

灌区内的气象水文、地形地势、土壤类别、农作物组成、耕作习惯及水利条件等均较类似，拟将灌区划为两个区域进行灌溉制度设计，设计总灌面积为1.17 万亩，其中农业结构调整灌溉面积0.585 万亩。

2.3.2 节水灌溉措施与灌水技术

按照建设节约型社会和灌区农业发展规划要求，农业灌溉应充分依靠科学技术，为确保粮食产量稳定增长和充分利用有限的水利资源，对农作物均考虑节水灌溉措施。灌区采用《喷灌工程技术规范》（GB/T50085-2007）节水喷灌技术。

2.3.3 主要依据及分析资料

根据灌溉制度设计的具体要求，本阶段收集了灌区内龙宝气象站1970—2005年共36年的逐日系列降雨、蒸发资料，以及万州农业区划、土地利用现状、水资源中长期规划，万州区农业和农村经济发展规划等有关资料为灌溉制度设计基础资料。

2.3.4 主要作物单项定额分析计算

按照《灌溉与排水工程设计标准》（GB/T50288-2018）的有关规定，在降雨、蒸发资料较为充分及有关参数确定后，采用水量平衡法逐时段进行计算、分析中稻历年灌溉定额。旱作物通过典型调查拟定土壤计划湿润层深、适宜含水量、作物需水系数等主要参数后，按水量平衡法计算历年灌溉定额。

2.3.5 节水灌溉灌水定额设计

灌水定额据项目区实际条件及基础资料，按《喷灌工程技术规范》（GB/T50085-2007）的有关规定计算确定。低压管道水利用系数η=0.85。

经计算，灌区多年平均P=85%、典型年毛用水量见表2。

表2 朱家沟水库片区历年主要作物设计灌水定额及灌水量表

2.3.6 灌溉工作制度

为有效利用系统设备，减少工程投资，该示范区拟采用分组轮灌工作制度。毛管为单行直线布置，毛管和旋转喷头间距均取20.0 m，微喷头间距均取12 m。

（1）一次灌水延续时间。传统农作物和果树林木一次灌水延续时间为5.42 h，苗木基地一次灌水延续时间为8.04 h。

（2）轮灌组数。按分组数和作物需水要求，据当地实际确定固定管道喷灌系统一天运行时间为12 h。

3 高效节水灌溉工程设计

高效节水灌溉工程共涉及3 种节水灌溉方式：低压管道灌溉、喷灌、滴灌，其中朱家沟水库片区11 700亩（低压管道灌溉4700 亩、喷灌3000 亩、滴灌4000亩）。由于项目区位于山区，大部分田的坡度利于田间排洪。本次除局部位置外不单独设计排洪沟。

（1）低压管道灌溉。管道灌溉区主要布局于蔬菜以及大田农业区，单片控制面积以200～300亩为宜，取水水源为山坪塘、蓄水池或小型水库。设计提水泵站将山坪塘或水库水源提至项目区制高点。干管沿各坡顶布置，支管垂直干管布置，支管上设给水栓，给水栓纵横间距40～50 m，采用连接软管（长20～25 m）对苗木进行灌溉。

（2）喷灌。喷灌区主要布局于中药材种植基地等设施农业区，每200～300 亩为一个喷灌片区。取水水源为项目区山坪塘、蓄水池或小型水库。设计以渠道输水至项目区，配套建设加压泵房和水池。泵房内设水泵1～2 台及各种控制、量测阀门。干管沿山脊布置，支管垂直干管布置，支管上安装1.5 m高PVC竖管（埋入地下0.6 m，露出地面0.9 m），竖管上安装喷头。干管、支管均采用PE 管；支管、喷头间距为10～15 m，喷头组合形式为正方形布置，工作压力300 kPa，设计流量1.8 m3/h，喷头射程10～15 m。

（3）滴灌。滴灌区主要布局于蔬菜、果木种植基地等设施农业区，每200～300亩为一个滴灌片区。取水水源为项目区山坪塘、蓄水池或小型水库。设计以渠道输水至项目区，配套建设加压泵房和水池。泵房内设水泵1～2 台及各种控制、量测阀门。干管沿山脊布置，支管垂直干管布置，毛管采用滴灌带，每根滴灌带长50 m，滴灌带上的灌水器选用压力补偿式滴头，滴头额定工作压力为10 m，额定流量4.0 L/s，滴头间距为0.5 m。

5 工程建设管理及运行管护

5.1 工程管理

为改进并完善灌溉用水管理，合理调度灌溉水资源，科学有效地保证用水计划的实施，提高经营管理水平，为按量计征水费提供准确的依据，并为今后编制用水计划积累资料，实现农业生产增收节水的目标，规划在支渠进口处均布设量水设施，以利于随时观测各段的引水量，用以指导配水。

（1）编制年度用水计划。由于高标准节水灌溉方式不同，灌区各种作物的生育期也不尽相同，特别是作物结构和种植面积差异较大，用水计划原则上是根据各种作物面积、结构和各阶段的需水要求以及灌溉制度、设计灌水定额、灌水周期、历年运行经验、水源供水等情况进行编制。①分析水源情况。运行管理单位应在灌期之前，根据历年河流的年、月、旬平均来水量，确定河水的年内径流量及月、旬分配，绘制供水水量或流量过程曲线，并要分析水源的水质情况，以便能够满足高标准节水灌溉的要求。②编制水源供水计划。运行管理单位负责供水计划的编制，首先预测出全年各时期水源的来水量和灌区用水量，进行供水与需水平衡计算，初步确定当年的灌溉面积、引水时间、各时期内的引水量、引水天数和流量。然后根据河道的实际引水，及时地进行合理的调整。

（2）编制灌区配水计划。编制配水计划，就是在灌区引水时间、引水水量都确定的情况下，拟定每次向各干、支管分配的水量，配水方式、配水流量或是配水顺序及时间。在确定上述情况后，编制配水计划表格。在表格中详细列出灌水次数、日期、历时、配水方式、干、支管流量等情况。

（3）实行计划用水与定额配水。计划用水与定额配水，就是有计划地进行引水、配水和灌水，适时适量满足作物对水的需要，是灌区水管工作的中心。定额供水是计划用水、按方收费的必然产物。推行计划用水和定额供水，必须实行按方收费，做到合理负担，讲究成本、提高利润，更好地调动节约用水的积极性。

（4）水源和管系的工程管理。①水源工程必须按年用水计划和作业计划规定的供水量及供水时间保证供水，水质应符合设计规定标准；②每年喷灌前，应对输水暗管、集水池全面检查，清淤除障，修复损坏部位，保证畅通无阻；③喷灌季节结束时，应排除输水暗管中余水，封堵进水口及检查井，防止冻胀破坏及杂物进入管内；④每年喷灌季节前，应对地埋压力管道进行检查，试水、量水、测压设备要完善。

（5）田间喷灌设备管理制度。①检查管道是否良好，配件是否齐全，不得摔砸，以免损坏。②喷头要检查规格、型号是否正确，有无破损，转动是否灵活，配件是否齐全支架要保证稳固，喷枪和支架连接要密封，不得漏水。对于运行中出现的问题要及时检查，对设备出现毛病后要及时修理更换。③给水阀门开启、关闭的速度要掌握合适，尽量避免产生水锤压力而爆破管道，据已建成的喷灌运行经验，要求关闭阀门时间不得少于30 s。

5.2 工程运行监测计划

工程实施后应对工程的运行情况进行监测，其内容包括：喷灌用水水质、水压、含沙量、pH值等，为工程的养护与维修提供依据。另外，为给今后的喷灌工程提供设计依据还应监测以下内容：①风速、气温和相对湿度；②灌水日期和作物的生育期；③作业时间、堵塞和冲洗时间；④计划灌水定额和单位面积实际灌水量；⑤施肥种类、单位面积施肥量及施肥总量；⑥事故状况和处理结果等；⑦管道和喷头的监测。

为了灌区的统一调度管理，万州区大灌区管理中心配置计算机管理系统和程控交换机通讯系统，利用原有和架设部分邮电线路，可以形成灌区完整的计算机和通讯网络体系。