□賈憲武 □姜 新 (新鄉市農田水利技術推廣站;水利部農田灌溉研究所)
2005年我國已建成各種類型的機井約478.60×104眼,每年提取地下水量約為450m3左右,機井提水灌溉從根本上改變了我國北方地區的農業生產面貌,對保證糧食安全和促進農業的發展起到了推進作用。但井渠結合,合理開發地下水發展井渠結合灌溉,采取以井補灌的方式緩解引水不足也給灌區帶來無水可灌和灌水不及時等問題。人民勝利渠灌區經過反復實踐,歷經“興渠廢井”-“興井廢渠”-“井渠結合”的過程,逐步形成了地上水與地下水聯合運用的井渠結合灌溉模式,適度地對地下水進行開發利用,不僅能解決灌區作物的需水灌溉問題,而且在井灌的同時,還避免了由于引水漫灌產生的地下水位升高、潛在的土壤次生鹽堿化問題;井灌也滿足正在大力推廣高效節水灌溉技術,如管道灌溉、噴灌、滴灌等對水質的要求,因此,采取合理的灌區井渠結合工程形式,地上水地下水合理開發利用,對灌區水資源的高效利用,作物高產穩產,防止土壤次生鹽堿化有重大意義。
人民勝利渠灌區受旱、澇、堿等多種危害,形成一個綜合治理旱、澇、堿的農田水利工程體系,保證農業生產不斷發展,是人們長期思考的重要課題。通過和旱、澇、堿的長期斗爭,不斷總結經驗教訓,人民勝利渠逐步走上了井渠結合地上水地下水聯合運用的道路,形成了一個6.67×104hm2的大型引黃井渠結合灌區,農業生產水平不斷提高。
人民勝利渠灌區這樣一個渠灌以自流引黃灌溉為主的大型引黃灌區,可以做到井渠結合:一是為了彌補引黃水量的不足和供水不及時,提高灌溉保證率,在規劃的渠灌區范圍內不僅有渠灌工程系統,還要考慮要有建設適量的機井數量,采用渠灌和井灌相結合;二是人民勝利渠灌區地上水地下水聯合運用、井渠結合是較好的用水模式,當引水水量有保證時,以渠灌為主,引水灌溉可以補充井灌水源之不足,當引水灌溉不能滿足作物的灌溉需求時,以井灌補充渠灌之不及時。具體的做法是將灌區分為引黃河水的渠道灌溉和開采地下水的機井灌溉的井渠結合模式及以井灌為主的井灌區模式,在布置方式上采用井渠結合灌區與井灌區相間布置,也可以采取井渠結合灌區布置成條帶狀,在井渠結合灌區兩側安排井灌區。這樣不僅保證了灌區不同地段都能有較高的供水保障程度,而且工程投資較少。
2.2.1 骨干渠系布置
人民勝利渠灌區骨干渠系相對比較完整,雖然存在一些問題,但總的布局是合理的。目前,人民勝利渠灌區骨干渠系主要由總干渠及西干、東一干、新東一干、東二干、東三干等7條干渠和46條支渠組成,總長472.40km,其中總干渠52.70km,干渠103.00km,支渠316.70km。
總干渠渠線自西南走向東北,在新鄉市區入衛河,全長52.70km。西干渠位于灌區西北,現有灌溉面積1.09×104hm2;東一干、新東一干位于灌區西南,灌溉面積1.09×104hm2;東二干位于灌區東北,灌溉面積4600hm2;東三干位于灌區東部,灌溉面積8400hm2。另外,東三干南分干位于東南,現有補水灌溉面積 9000hm2。
2.2.2 井渠結合灌區內工程布置
井渠結合灌區內有兩種不同的水源方式,其中一種是通過渠道引水的渠灌工程布置,同時還要有通過開采地下水的井灌工程布置,渠灌系統與井灌系統一起構成井渠結合灌工程系統。
在進行渠道規劃設計時,不僅要考慮渠灌的需要,同時還要考慮其對井灌區的補源任務和區內井灌工程對渠道的利用。輸水支渠流量較大時,一般宜采用梯形斷面,流量較小時可采用現澆混凝土襯砌U型渠道,由于U型渠道過流條件好,施工方便,斗、農渠也應采用現澆混凝土襯砌U型渠道。在井渠結合灌區,渠灌配套工程應同自流灌區一樣,充分考慮泥沙的淤積對渠道影響。
井渠結合灌區內井灌工程的田間工程系統與渠灌工程系統共用,沿斗、農渠布置機井,也可以采用地埋管道輸送水到農渠或田間。井灌工程的供水能力應達到單純井灌能滿足區內的灌溉要求(水稻較集中的地段,泡田、插秧時期除外),以保證渠灌無水時的灌溉用水。
2.2.3 井灌區內工程布置
針對引黃灌溉和降雨的特點以及澇堿災害的發生規律,當前灌區實行渠井結合的主要措施是控制引黃灌溉,促進井灌。在時間上,主要是冬季和汛期控制引黃河水,用井澆地。這樣可以提高小麥冬灌效果,防止春季返鹽,減少了汛期泥沙含量高對渠道淤積的影響。除了這種時間上的結合以外,在灌區的不同地方,渠井結合的形式有所不同,歸納起來有以下2種:
2.2.3.1 井灌渠灌并用的形式
這是灌區渠井結合的一種主要形式,占灌區總灌溉面積的一半。上游的馮莊、亢村一帶,基本上是以渠為主,以井為輔。一般情況下都采用渠灌,井灌僅僅用于解決適時灌溉和給水稻補水。這部分面積有6700hm2,年開采地下水量約1000×104m3,灌區中下游的七里營、小冀一帶,約有1.00×104hm2耕地,渠水受到一定限制,井灌比例加大年開采地下水一般為2250×104m3,平均每公頃用地下水2250~3000m3,渠水3000~3750m3。井灌水量與渠灌水量之比約為0.78。在灌區的下游和末端,約有3300hm2耕地,渠水保證程度低,基本上以井灌為主,渠灌為輔,年開采地下水一般為1000-1250×104m3。在渠井并用的2.00×104hm2面積上,井灌年開采地下水量約為5000×104m3,井和渠用水比例約為2:5。
2.2.3.2 以渠補源的純井灌形式
采用這種形式的地區有七里營鄉的劉莊、宋莊等十幾個村約1700hm2耕地,以及衛輝市柳莊、后河和李源屯鄉6700~8000hm2耕地。這部分面積雖然不包括在灌區的4.00×104hm2灌溉面積之內,但地下水受渠灌區側滲補給或引渠水回灌。地下水開采強度為每年4500~5250m3/hm2,地下水除受降雨人滲補給以外,渠灌區的強烈側滲是一個重要補給源。在緊靠渠灌區的1km范圍內,側滲補給量約占開采量的50%。由于能得到渠灌區的側滲補給,所以這部分純井灌區多年來地下水位埋深穩定在3~4m,基本達到采補平衡。衛輝市柳莊、后河和李源屯等鄉在地下水逐年下降的情況下,引渠水回灌補充地下水。柳莊鄉逐步恢復渠灌后,實行渠井結合,地下水資源得到恢復。
人民勝利渠灌區是渠灌以自流為主的大型井渠結合引黃灌區,總的用水模式是井渠結合、地上水地下水聯合運用,以渠灌補充井灌水源之不足,以井灌補充渠灌之不及時。在井渠結合模式下,根據引水量和渠道的分布情況,分為直接利用引黃渠灌的井渠雙灌區和以井灌為主、通過地下水補給間接受益的井灌區。井渠雙灌區內渠灌工程和井灌工程系統同時存在。井灌區內井灌工程自成體系構成井灌工程系統,承擔本區的灌溉任務。
井渠結合灌區與井灌區的布置方式為相間布置,當井渠結合灌區為條帶狀時,在條帶兩側安排井灌區,保證灌區不同地段都能有較高的供水保障程度,且工程投資較少。
[1]王瑞.人民勝利渠灌區井渠結合灌溉技術初探[J].河南水利與南水北調,2012(7):46-47.
[2]朱留杰.人民勝利渠灌區渠井結合節水灌溉的田間措施[J].人民黃河,2011,33(9):87-89.