清水河縣雨水集蓄太陽能滴灌高效農業利用技術

陸增利

內蒙古清水河縣水務局

一、項目區概況

清水河縣地處黃土丘陵溝壑區，為典型大陸性干旱氣候，水資源相當匱乏，加之特殊的氣候條件，形成了十年九旱，年年春旱的特征。地下水埋藏深、開發利用不便。大部分地區受現實條件限制不可能發展常規灌溉農業，農業生產依然是靠天吃飯、旱作雨養型農業，改變落后現狀根本出路是“治旱興農、治旱致富”，當地地表水、 地下水開發利用僅可在很小范圍內實施，而且開發利用潛力相當有限，因此，要使全縣絕大部分農耕地從根本上解決“旱”的摯肘，提高土地生產力，實現穩產高產，集蓄天上水用以發展灌溉就成為一條必由之路。

二、項目規劃

針對山丘區水資源短缺的實際情況，在蓄水開源方面采取集、蓄、攔并舉，在用水方面采取多種節水措施，系統而全面地用好降水資源。 清水河縣是水土流失重點縣，生態環境差，土地生產力低下，水利基礎設施條件差，抗旱抗災能力低是制約當地經濟發展的主要原因。所以節水灌溉要與水土保持相結合，采取攔、截、蓄等各種措施，層層設防，促進該縣生態環境的改善和農林牧各業協調發展。在山丘區，利用水窖、旱井等蓄水工程，把在時間分布上相對集中，又可蓄集的降水資源集蓄起來，做到秋雨春用，采取相應節水技術措施， 以供農作物春播和生長關鍵期需水之用，保證作物正常生長，達到穩產高產。

三、工程設計

1.工程總體布局設計

集雨太陽能滴灌工程主要由集雨場、水窖、太陽能提水設施及灌溉管網組成，集雨場匯集雨水經引水渠進入沉沙池，沉淀后經進水口進入窖體；利用移動式太陽能水泵抽取蓄水，通過滴灌管網進行灌溉。

2.儲蓄水建筑物（水窖）

水窖為筒式窖，窖體由窖口、窖頂、窖筒三部分組成。窖筒采用素混凝土現澆而成，壁厚8cm，窖底混凝土厚12cm，窖底、側壁及拱頂用M10 砂漿連續抹面2～3 遍，防止滲水，砌磚頂部外側澆注5～8cm 素混凝土，以增加頂部強度。 窖頂上部與窖口相連，深0.5～2厘米，半球形，內徑由上向下逐漸放大，到窖筒處內徑3.5 米，用磚砌成。

3.輔助設施

輔助設施包括引水渠、沉沙池、進水管和溢流管，引水渠主要任務是將集雨場匯集的雨水引入沉沙池。進水管采用直徑φ10 厘米的PVC-U 塑料硬管， 溢流管在窖頂以下埋設排水管道，將多余窖水從溢流管泄出，確保窖體安全。

4.雨水集蓄滴灌系統設計

集雨水窖灌溉系統動力采用太陽能供電，水泵則采用太陽能專用水泵，該系統由三塊太陽能發電板及一個直流潛水泵組成。它將太陽能直接轉換成直流電驅動水泵工作，供水部分采用電動直流隔膜泵。 整套灌溉系統主要包括太陽能板、自動控制器、水泵、過濾器、施肥罐、田間管網等幾部分組成，它最大的特點是利用太陽能板進行光電轉換產生直流電，直接帶動水泵自動為田間作物實施灌溉， 配置的三塊太陽能板，總受光面積3.84 平方米（每塊太陽能發電板的面積為1.6 米×0.8 米），可產生電壓132 伏，功率540W，每小時出水量7～8 方，能滿足30 畝地的滴灌使用。 滴灌系統由水源-首部樞紐-輸配水管網-滴灌系統等組成。①水源：滴灌系統的水源為集雨水窖，利用水窖積蓄的雨水作為水源，來保證系統所需水量。 ②首部樞紐 ： 滴灌系統的首部樞紐包括太陽能潛水泵-施肥（藥）裝置-過濾設施。 田間滴灌工程是利用太陽能水泵來保證系統所需工作壓力。過濾設備是將水流過濾、防止各種污物進入滴灌系統堵塞滴頭或在系統中形成沉淀。施肥灌裝置的作用是使易溶于水并適于根施的肥料、農藥、除草劑、化控藥品等在施肥罐內充分溶解，然后再通過滴灌系統輸送到作物根部。 ③輸配水管網：輸配水管網的作用是將處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和滴頭，太陽能滴灌工程按照一級輸配水管網布置， 地面PE 管管徑為Φ40 毫米、管道壓力等級為0.25MPa。 ④滴灌系統： 滴灌管是滴灌系統中最關鍵的部件，是直接向作物施水肥的設備。 其作用是利用滴頭的微小流道或孔眼消能減壓，使水流變為水滴均勻地施入作物根區土壤中。 太陽能滴灌工程采用內鑲式滴灌管，管徑為Φ16 毫米、壁厚e=0.4 毫米、滴頭流量為1.4 升/小時。

四、環境影響評價

清水河縣地處干旱地帶受季風環流影響， 干旱、多風和暴雨構成典型的氣候特點，是全國水土流失最為嚴重的地區之一， 惡劣的氣候條件和自然地理條件，造成該地區植被稀疏，生態環境十分脆弱，農業生產和經濟建設受其制約，發展緩慢。

通過集蓄天然降水， 為農業灌溉開辟了新型水源，對缺水地區人畜飲水和灌溉用水具有不可替代的地位。 集雨節水工程有效地攔蓄地表徑流，減輕了徑流沖刷和溝道切割侵蝕，減輕了區內水土流失，對生態環境改善、植被恢復和土地生產力提高將起到積極的促進作用。集雨太陽能滴灌系統最大優點體現在節電、節水、節肥、增產增收，太陽能系統是環保節能型系統，使用的是太陽再生能源，減少了碳化物產生。 在環保方面不但實現了節能環保， 帶給農戶的還有經濟效益，另外，它與滴灌系統配套，降低了水資源消耗。 大面積推廣集雨水窖太陽能滴灌補灌節水技術對于解決本縣糧食生產和水資源短缺這個對立矛盾具有重要意義。

[1]鄭和祥,李和平,付衛平.基于集雨系統的太陽能光伏提水溫室滴灌發展模式[J].灌溉排水學報,2014(3).