南疆坡地堿旱區農業節水灌溉技術研究應用

董 武，岳春芳

(1.新疆農業大學，新疆烏魯木齊830000；2.新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，新疆烏魯木齊830000)

1 研究區概況

霍什拉甫鄉坐落于新疆喀什地區莎車縣境內南部山區，地處葉爾羌河上游下端，氣候條件極端惡劣。霍什拉甫鄉農業總灌溉面積2.08萬畝，其中耕地面積1.58萬畝，防護林面積0.5萬畝，灌區自然地勢前段較陡，土層薄，保水、保肥一般。其灌溉用地表水主要是從葉爾羌河引水，其次是艾亞河。為緩解研究區水資源緊缺的矛盾，改善灌區生產條件，實現農業增產、增收，該地區增加298畝金銀花試驗田進行作物種植推廣。

2 研究區農田水利現狀及存在問題

2.1 農田水利現狀

霍什拉甫鄉地處莎車縣南部山區，灌溉面積分散，地形高低起伏變化大。多年來，霍什拉甫鄉水利工程建設投資基本為零，未進行灌溉水源工程和渠道工程建設，沒有形成完善的灌溉系統。

霍什拉甫鄉灌區極端干旱少雨，耕地土壤肥力低，滲透系數大，無效蒸發和滲漏損失嚴重，使灌區灌溉定額偏高，中下游灌區地下水位居高不下，土壤鹽漬化程度日趨加重，農業單產較低，水資源利用率低，造成灌區中低產田面積逐年加大，生態環境脆弱，自然災害頻繁已影響到灌區經濟的可持續發展。

2.2 農田水利發展存在的主要問題

項目區缺乏控制性永久水利工程，引水率偏低，水資源得不到充分利用；霍什拉甫鄉水利管理機制尚不完善，水利信息化程度低，灌區管理設施陳舊、管理手段落后，綜合管理能力薄弱，未形成統一的灌溉系統，灌溉方式為大水漫灌，灌溉方式單一且落后，土渠淤積和沖刷現象嚴重，滲漏損失嚴重，水資源有效利用率低，浪費極其嚴重。

3 農田水利灌溉技術

節水灌溉是指根據農作物不同生長階段的需水規律以及當地自然條件、供水能力，為了有效利用天然降水和灌溉水達到最佳增產效果和經濟效益目標而采取的技術措施。目前，常見灌溉技術有常規地面灌、滴灌、噴灌、低壓管道灌等綜合灌溉技術。

3.1 常規地面灌

優點：地面灌作為一種傳統灌溉方式管理方便，投資較省，適應性強。

缺點：對地面平整度的要求高，且灌溉水利用率低，在項目區坡地的情況下，平整土地的工程量大；項目區人工草場地面縱坡大，地面灌易產生地表徑流，沖刷田間表層土壤，造成水土流失；渠道和畦埂等占地較多；灌水定額大，灌水均勻性較差。

3.2 滴灌技術

優點：目前是最先進的灌水技術之一。主要優點：造價低，控制性好，運行管理方便，操作簡單。其節水50%以上，作物增產率30%左右，省地、省工、省水、省藥效益明顯，實現機械化鋪設滴灌帶工作。

缺點：對水質要求高，投資較高。

3.3 噴灌技術

優點：可利用項目區有利地形形成自壓噴灌，能耗小，運行成本低；適應性較強，適用于大多數作物，對地面平整度要求較低；灌水較均勻，均勻度可達80%左右；灌水定額小，一般不會產生地表徑流而造成水土流失，也可避免深層滲漏，不會引起地下水位上升；與地面渠灌相比，可節水30%左右，毛需水量400 m3/畝左右；可減少溝、渠、埂占地，節省5%左右的土地用于種植。缺點：噴灌受風的影響較大，風力超過3級不宜進行噴灑作業；采用半固定系統時，搬移管道的勞動強度大；固定資產投資較高。

3.4 低壓管道灌

優點：以管道代替明渠輸水，可減少輸水過程的滲漏蒸發損失，與地面渠灌相比，節水10%～20%；適應性較強，不受風的影響；自壓輸水，能耗少；可減少輸水渠道占地，節省土地3%左右。缺點：管道灌對地面平整度有一定要求，灌水均勻度受田間平整程度影響較大；灌水定額比噴灌大，可能產生一定的深層滲漏和一定的水土流失。

4 工程規劃設計

4.1 灌溉方案比選

由于研究區地面坡降總體相對較緩，地勢北高南低，西高東低，土地為鹽堿地，地下水埋深較淺，農田水利基礎設施不完善，灌溉保證率低，水資源利用率低。針對上述影響因素以及研究區農民經濟狀況、管理水平及作物種植情況等因素考慮，本次針對金銀花試驗田灌溉方式擬選了四個方案進行比選。其中方案一：滴灌方式；方案二：噴灌方式；方案三：低壓管道灌溉方式；方案四：常規地面灌方式，見表1。

表1 灌水方式比選表

綜合考慮研究區金銀花作物的種植特點、自然地形坡度情況、水源保證情況，灌溉的技術水平、管理水平等方面，最終選用滴灌的灌溉方式。

4.2 設計方案

研究區計劃種植金銀花298畝，布置1個灌溉系統；建立泵房1座，沉淀池1座，閘閥井6座，排水閥井6座；鋪設DE160干、支管共計3.52 km；DE90 PE地面支管1.85 km；DE20壓力補償式滴灌管132 km。

具體設計方案：

(1)首部設計

1)過濾器與施肥罐

研究區水源為地表水，采用砂石濾器+疊片過濾器可滿足滴灌要求，施肥罐其型號選擇根據其過流量(系統的設計流量)確定，過濾器裝置水頭損失本次設計取12 m。

2)控制量測設施與保護裝置

本系統在過濾器前設計施肥罐，在過濾器后設置水表，過濾器進出口設置壓力表，首部聯結管最高處設置排氣閥。

3)水泵選型

根據工程實際需求，考慮到首部過濾施肥裝置水損，本次首部選用單級單吸直連臥式離心泵(KQW80/250-22/2)，電機功率22 kW，揚程72 m，流量60 m3/h。

(2)管理站房設計

1)項目新建管理站房一座，管理房設計面積58.58 m2，尺寸：長×寬為9.00 m×6.10 m；首部管理房墻體為M10砂漿砌筑M7.5磚砌體，屋面為100 mm厚夾芯苯板彩鋼輕型屋面，管理房進戶安裝防盜門、窗；管理房使用年限50 a，管理房頂部和基礎設鋼筋砼頂圈梁和底圈梁，四周設鋼筋砼立柱。

2)本次改建沉淀池2座。研究區滴灌水源都是地表水，洪水期含泥沙量較大(1.2 kg/m3)，沉淀池的主要目的是去除水中大量的泥沙，是節水工程常用的設施，沉淀池由進水閘、沉淀池、吸水池等組成。

(3)沉淀池設計

沉淀池的斷面結構為梯形斷面結構。池長46 m，池深1.8 m，底寬為3.0 m，邊坡為1∶1.5，沉沙池底板、邊板及壓頂板均采用現澆混凝土，底板每2 m設一道橫向伸縮縫、邊板每3 m設一道橫向伸縮縫，縫寬2 cm，用高壓閉孔板+聚氨酯密封膏填充。壓頂板每1.5 m設一道橫向伸縮縫，縫寬1 cm，用高壓閉孔板填充，沉淀池底部設置兩個DE300PE放空管，配兩座排水閥井，沉淀池設計流量為所控制系統正常工作時的系統流量。

(4)排水工程

經分析明排系統不需要特殊設備，施工技術簡單，基建投資少；能自流排水，可排澇、防漬相結合。采用明溝排水與原灌區規劃實施情況比較一致，易于與灌區現狀結合，可以加速灌區治理速度，減少工程投資，因此排水工程采用明渠排水方式。

根據研究區現在條田規劃布置，設計布置排水支溝1條，沿WN-ES布置，全長2.85 km，排水支溝為土渠，底寬1.5 m，渠深2.5 m，內外邊坡系數均為1∶2.5；排水斗溝8條，垂直支溝布置，全長3.98 km，排水斗溝為土渠，底寬1.5 m，渠深

2.2 m，內外邊坡系數均為1∶2.5。

5 結論

節水灌溉技術的應用示范種植作物金銀花298畝，節水效果明顯，土地種植經濟效益，運行方式智能化簡單易操作。該節水工程和種植高經濟作物實現了較高的經濟效益，起到了較強的示范作用，展示了現代農業的發展方向，具有較大的引領作用，為本地的脫貧攻堅夯實基礎。為南疆地區脫貧致富提供了成功實例及借鑒作用。