綏濱灌區灌溉制度分析

雷金波

( 黑龍江省綏濱農場水務局，黑龍江 綏濱156203)

0 前 言

綏濱灌區為大型灌區，位于N47°16' ～47°42'，W131°22' ～131°50'，東臨二九O 農場、西靠軍川農場、南臨綏濱縣，北鄰黑龍江與俄羅斯相望。土地總面積5.2 萬hm2，其中耕地3.1 萬hm2。綏濱灌區抽取黑龍江水灌溉，對發展水田十分有利。邊界河流有黑龍江、松花江，境內河流有蜿蜒河、敖來河，地下水埋藏較豐富，水資源總量為5.97 億m3。地表水補給來源主要是黑龍江和大氣候降水，為發展水田提供了豐富的水源。

1 灌排制度與灌排流量計算

灌溉制度是指在一定的自然和耕作條件下，某種作物在整個生長過程中需要的灌水次數，每次灌水適宜的時間，以及每次灌水需要的水量。一次灌入農田單位面積的水量叫做灌水定額; 作物全生育期灌水定額的總和稱為灌溉定額［1］。同樣，排水制度的具體內容也有排水次數、排水時間、排水定額和排水總額［2］。

1.1 排水模數計算

1.1.1 綏濱灌區排水標準

灌區水源為黑龍江水，通過泵站提水在經輸水總干和各級輸水渠進入水稻田。灌區排水主要由降水形成的地表徑流和稻田尾水組成。排水標準田間采用5 a一遇，建筑物10 a一遇。旱田采用一日暴雨兩日排出; 水田采用三日暴雨四日排至耐淹水處。其中一部分通過向陽排干和老龍坑排干匯入黑龍江，另一部分通過蜿蜒河排干和26 排干匯入松花江［3］。

1.1.2 綏濱灌區排水模數計算

1) 綏濱灌區旱地設計排澇模數計算公式為:

式中: qd為旱地設計排澇模數，m3/s/km2; Rp為設計暴雨( P1+ Pa) 產生的徑流深，mm; T 為排澇歷程時，d。

2) 綏濱灌區水田設計排澇模數計算公式為:

式中: Qw為水田設計排澇模數，m3/s/km2; T 為排澇歷時; P 為設計時段暴雨量，mm; h1為水田滯蓄水深，h1=30.0mm; ET'為排澇歷時T 的水田蒸發量，E601=3.0mm/d; F 為歷時為T 的水田滲漏量，F 壤=1.0mm/d。

1.1.3 設計成果

由于資料所限，本次設計暴雨采用綏濱站點雨量代替，計算成果見表1、表2。

表1 旱地排澇模數成果

表2 水田排水模數成果

1.2 坡水洪峰計算

計算公式為:

式中: Kp為不同頻率的模比系數，查水文圖集K 20%=1.22，K10%=2.8; K5%為20年一遇的模比系數，查水文圖集K5%=4.81; Cp為最大流量參數，取Cp= 2 ; F 為集水面積，km2。

2 灌排渠系的布置

2.1 灌排渠道系統

灌溉渠道一部分為干渠、支渠、斗渠、農渠共4級。如果灌區范圍很廣，渠道級別可以加多; 若灌區很小，渠道也可以少于4 級。灌溉渠道應布置在較高位置，以使渠內水面高于所灌溉的土地。排水部分一般由干、支、斗、農共4 級溝道所組成，應布置在較低位置，要求溝內水面低于田面。必要時，溝內水面應滿足降低地下水位的要求。

2.2 渠系的布置

渠系布置應根據當地地形、地質、居民區、交通線路及原有各種工程設施的情況，以及山、水、田、林、路統一規劃的原則，分析對比選用最優方案進行布置［3］。一般地說，應盡量考慮以下8 點:

1) 灌溉渠道應盡可能布置在灌區的較高地帶，以爭取較多的自流灌溉面積。排水溝道盡可能布置在灌區的最低地帶，以爭取最大的排水效果。

2) 渠道要盡可能短、直、平順，少占地、少拆遷，土方量要小，建筑物要少，工程費用要省。

3) 渠線要盡可能避開難工險段，易發生滑坡地段以及巖石破碎地帶等。

4) 灌、排系統要同時統一布置，避免互相干擾。盡量不要打亂原有排水系統，同時要盡可能地利用原有工程設施。

5) 注意與行政區劃相結合，盡量使各用水單位有獨立的引水口。并考慮機耕、土地規劃和用水管理的方便。

6) 適當考慮綜合利用，盡量做到一水多用。要考慮當地居民和企業的用水和排水要求。

7) 要考慮遠景規劃的要求，盡可能將近期計劃和遠景規劃結合起來。

8) 為適應地形變化，渠道需要采用彎道時，彎道半徑不宜小于5 倍的水面寬度，且應采取防沖措施。襯砌渠道的彎道半徑以≥2.5 倍水面寬度為宜。

2.3 配水方式

渠道配水方式有兩種:①輪灌，即上一級渠道向下一級渠道分組輪流供水;②續灌，即上一級向所有下一級渠道同時供水。輪灌渠道水量集中，輸水時間短，水量損失少，便于和農業措施相結合;缺點是渠道過水能力要加大，增加了渠道工程量。續灌則相反。

3 灌溉制度

綏濱灌區采用時歷年法確定歷年灌溉制度，根據灌溉定額的頻率分析選出2 ～3個符合設計保證率的年份，以其中灌水分配過程不利的一年為典型年，以該年的灌溉制度作為設計灌溉制度。

3.1 設計保證率

根據綏濱灌區水土資源和氣候條件，參照規范選定灌溉設計保證率為80%。

3.2 灌溉制度

3.2.1 水田泡田定額

計算公式為:

式中: M1為泡田定額，m3/667m2; h0為插秧時田里所需的水層深度，20mm; F1為泡田期的滲漏量，即開始泡田到插秧時的總滲漏量為1mm ×15 =15.0mm;t2為泡田期天數，為5月1日—5月15日，共15 d。E 02為t2時間內水田田面平均蒸發強度，用水面蒸發強度代替，mm/d; P02為t2時期內的降雨量，mm; H2為稻田犁底層深度為0.2 m; r2為H2深度內土壤平均容重，采用干容重1.2 t/ m3; ω2b為H2深度內土壤飽和含水率，為45% ～50%; ω2為H2深度內開始泡田時土壤含水率，為25% ～30%。

3.2.2 水稻生育期灌溉定額

水稻生育期灌溉定額，與水稻各個生育期水層深度的要求有關，同時和階段的降水量、蒸發量、滲漏量以及水稻葉面蒸騰和棵間蒸發量有關; 生育期采用“薄、淺、濕、曬”的灌溉模式。其灌溉定額的計算可根據水層要求，以水量平衡進行計算，公式為:

式中: h2為時段末田面水層深度，mm; h1為時段初田面水層深度，mm; P 為時段內降水量，mm; m 為時段內灌水量，mm; c 為超過水層深度要求的排出量，mm; E 為時段內田間耗水量( 包括葉面、棵間蒸騰量和滲漏量) ，mm。

3.2.3 水稻生育期和淹灌水層的確定

根據調查并參考哈市新仁灌區，合江水稻新試驗成果以及整個墾區的調查資料，擬定水稻泡田期和生育期適宜淹灌水層的上、下限確定見表3。

表3 水稻生育期劃分及最適宜水層表 cm

4 灌水率

灌水率是指單位面積上所需灌溉的凈灌溉流量，用q 凈表示，通常又稱灌水模數。

4.1 設計綏濱灌區灌水率

計算公式為:

式中: q凈為凈灌水率; m 為灌水定額; a 為作物比例數，取T 為灌水延續時間，d。

灌水延續時間的長短直接影響灌水率的大小，從而也影響渠道設計斷面的大小和建筑物的造價。因此需慎重選定。根據我國各地萬畝以上水稻灌區的經驗統計，水稻灌水延續時間為:

泡田期灌水延續時間為7 ～15 d，個別大面積缺水地區可提前5 ～7 d，以減少泡田灌水率。生育期灌水延續時間為3 ～5 d。本灌溉制度基本符合此規律。

q 在0.26 ～0.67。考慮泡田期灌水率為短期峰值，為減小建筑物規模，設計灌水率取最大灌水率的90%，為0.61 m3/s/666.7m2。

4.2 設計綏濱灌區灌水率圖

根據不同作物灌溉制度和灌區本地灌溉習慣，以不影響作物需水要求為原則，盡量保持主要作物每次灌水的時間不改變，如果不得不改變，灌水的中間日前后不能超過3 d。修正初步凈灌水率圖，得到設計凈灌水率圖，見圖1。

圖1 綏濱灌區年設計凈灌水率圖

5 小 結

現代灌排系統管理正逐步向自動化方向發展，如對灌區內灌排渠系的水位、流量，灌區內的降雨量、土壤濕度和地下水埋深進行遙測遙控，對灌排渠系上節制閘、進水閘的啟閉和灌水工作實行遙控和自動調節等。根據灌區范圍內作物種植比例和作物灌溉制度，應用系統工程分析方法進行配水方案的優化分析，同時利用灌區地下水位和土壤根系層中的鹽分變化預測工程效果和生態環境變化也是灌排系統管理的發展趨勢。

［1］李曉燕. 農田灌排結合渠道設計優缺點［J］. 城市建設理論研究，2011(17) :11 －13.

［2］崔磊. 丹東地區水稻高產灌排制度研究［J］. 農業與技術，2006(02) :94 －98.

［3］趙春輝，劉正茂. 綏濱灌區排水對黑龍江和松花江水質的影響預測［J］. 水資源保護，2005(03) :25 －26.