農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展路徑探究

楊慧芬

（樟樹(shù)市水利局,江西 樟樹(shù) 331200）

樟樹(shù)市為解決當(dāng)?shù)厮Y源短缺矛盾、滿足農(nóng)業(yè)澆灌需求，通過(guò)建設(shè)水利工程來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)水。由相關(guān)單位成立專項(xiàng)小組進(jìn)行方案規(guī)劃工作，合理分布水資源供給路徑、實(shí)現(xiàn)水資源供給節(jié)能最優(yōu)化管理等，方案要遵循成本管控原則，盡可能避免成本浪費(fèi)等現(xiàn)象。

1 樟樹(shù)市概況

1.1 地理位置及地形地貌

樟樹(shù)市地處江西省中部，轄區(qū)面積1291 km2，地區(qū)水資源總量較大，屬于江西省全省水路要道，其東西方向較長(zhǎng)（58 km），南北方向較窄（31 km），內(nèi)部水體從城市中部穿行而過(guò)，將城市分為河?xùn)|、河西兩部分。就該市地形地貌來(lái)看，地處贛中丘陵與鄱陽(yáng)湖平原的過(guò)渡地帶，地勢(shì)略呈橫置的馬鞍形，中部為河谷沖積平原，東西兩翼隆起，分別向中部?jī)A斜，東部為低山高丘區(qū)，西部為低丘崗阜區(qū)[1]。

1.2 水文氣象

根據(jù)樟樹(shù)市地質(zhì)勘察部門(mén)以及氣象部門(mén)的監(jiān)測(cè)報(bào)告得知，該市區(qū)域內(nèi)的氣候溫度相對(duì)溫和，且具有較大的降雨量，多年來(lái)的氣溫均值在17.8 ℃，最高值為40.9 ℃，最低值為-11.7 ℃，多年平均相對(duì)濕度為79%；風(fēng)力最大值為8 級(jí)，最大風(fēng)速數(shù)值為17 m/s。龐大的降雨量使樟樹(shù)市內(nèi)存在很多水體流域，在整體上所有流域的年降雨量均值為1506.6 mm，最大值為1944.3 mm，最小值為987.0 mm，根據(jù)多年監(jiān)測(cè)曲線，該市每年的降雨量變化值較大，季度內(nèi)降雨水體分布極度不平衡，例如該地區(qū)某年4 月～6 月雨量占全年雨量的45.6%，而9 月～次年2 月僅占全年的27.63%。

1.3 用水情況

樟樹(shù)市的所有水資源均屬于贛江水系，分為多個(gè)河道流域，且相互連接，而所有河道流域的總長(zhǎng)為263.65 km，水面78456 畝。該市水資源總量為21.16 億m3，其中地表水資源量16.95億 m3、地下水資源4.21 億m3；人均擁有水資源量約為3200 m3；全市用水總量3.75 億m3，其中農(nóng)業(yè)用水量26210 萬(wàn)m3、工業(yè)用水量6700 萬(wàn)m3、生活用水量2960 萬(wàn)m3、生態(tài)用水量132 萬(wàn) m3。樟樹(shù)市項(xiàng)目區(qū)用水情況見(jiàn)表1。

表1 樟樹(shù)市項(xiàng)目區(qū)用水情況

2 節(jié)水規(guī)劃方案分析

2.1 項(xiàng)目施工組織方案

在整體規(guī)劃方案當(dāng)中，項(xiàng)目施工組織方案是重要的組成部分，是項(xiàng)目施工的基礎(chǔ)。樟樹(shù)市相關(guān)單位的項(xiàng)目施工組織方案分為2 個(gè)部分。

（1）施工條件配置

①對(duì)項(xiàng)目區(qū)域進(jìn)行勘察。勘察目的：獲取工程位置資料及對(duì)外交通條件、水電供應(yīng)條件。②根據(jù)施工計(jì)劃，做好材料供應(yīng)工作。該工程的位置及對(duì)外交通條件為：項(xiàng)目區(qū)域位于樟樹(shù)市吳城鄉(xiāng)、店下鎮(zhèn)、中洲鄉(xiāng)及觀上鎮(zhèn)，贛粵高速公路和滬瑞高速公路從項(xiàng)目區(qū)穿過(guò)。施工項(xiàng)目需求區(qū)域內(nèi)道路通暢，滿足施工材料運(yùn)輸、人員走動(dòng)要求，施工條件良好[2]。

（2）水電供應(yīng)條件

①通過(guò)區(qū)域勘察結(jié)果確認(rèn)，項(xiàng)目范圍內(nèi)存在3 處大型山塘、3 處中小型山塘、1 處中型水庫(kù)（原有工程），說(shuō)明區(qū)域內(nèi)的水資源較為豐富，所以在施工用水方面，可以遵循就近取水原則，以水庫(kù)或山塘水作為施工用水；②因施工范圍較大，導(dǎo)致工期較長(zhǎng)，施工人員生活用水需要借助附近居民生活用水取水設(shè)施來(lái)滿足，例如原有井管設(shè)施，通過(guò)抽取方式來(lái)獲得生活用水；③用電方面主要借助附近居民區(qū)域，采用搭電方式來(lái)滿足需求，同時(shí)針對(duì)生活用電部分，采用發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)供電[3]。

2.2 主體工程施工方案

主體工程施工方案規(guī)劃分為3 個(gè)部分，即導(dǎo)流施工、主體工程施工方法、施工道路及施工布置。

（1）導(dǎo)流施工

因項(xiàng)目中除水泵站工程以外，其他部分均實(shí)現(xiàn)了污水作業(yè)，所以方案內(nèi)容只針對(duì)水泵站進(jìn)行規(guī)劃。具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)水泵站的取水口，在其周圍建設(shè)圍堰，以實(shí)現(xiàn)擋水、水流規(guī)劃目的，同時(shí)因?yàn)樗谜驹O(shè)立于岸堤處，所以圍堰設(shè)置時(shí)需要針對(duì)其內(nèi)外邊坡，采用編織袋裝土圍堰進(jìn)行封堵，封堵層數(shù)為2層，且對(duì)內(nèi)部進(jìn)行防滲土料回填操作。根據(jù)該工程圍堰工程測(cè)量結(jié)果得知，該工程頂寬達(dá)2.0 m，迎水面邊坡為1∶1.5，背水面邊坡為1∶1.0，同時(shí)頂部高程按施工水位加1.0m超高確定，考慮泵站水下部分施工范圍較小，施工時(shí)間較短，本次施工水位按照死水位加0.5 m計(jì)。此外，為了滿足抽水、抽排需求，在圍堰內(nèi)部設(shè)置了抽水設(shè)備，且根據(jù)計(jì)算結(jié)果，工程抽、排水量總體較大，但不頻繁，因此將選擇2 臺(tái)抽水設(shè)備來(lái)組成主備模式進(jìn)行運(yùn)作。抽水設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 抽水設(shè)備參數(shù)

（2）主體工程施工方法

節(jié)水方案分為提水泵站工程、管網(wǎng)鋪設(shè)、設(shè)備安裝3 個(gè)步驟，施工流程為：①土方開(kāi)挖。針對(duì)施工范圍內(nèi)的水池土方進(jìn)行開(kāi)挖，形成管網(wǎng)鋪設(shè)結(jié)構(gòu)，各管網(wǎng)與農(nóng)田灌溉點(diǎn)連接，由此實(shí)現(xiàn)水資源供給；②土方回填。針對(duì)已完成的施工結(jié)構(gòu)，將土方回填至坑槽內(nèi)，隨后進(jìn)行壓實(shí)，保障各施工結(jié)構(gòu)質(zhì)量；③混凝土澆筑。先進(jìn)行混凝土拌和，確認(rèn)混凝土質(zhì)量達(dá)標(biāo)之后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)澆筑（鋼筋混凝土水池澆筑、水泵房混凝土結(jié)構(gòu)），最后依照指定流程完成施工（施工放樣→開(kāi)挖→拆除→立模→（立筋）→混凝土拌制→運(yùn)輸入倉(cāng)→振搗→成活→拆模→養(yǎng)護(hù)）；④砌石作業(yè)。選擇性能優(yōu)良的的石料，運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)后由人工進(jìn)行砌筑，砌筑需要圍繞設(shè)計(jì)要求先開(kāi)挖基槽，同時(shí)做好墊層、反濾層鋪筑工作，隨后由低向高進(jìn)行鋪砌、嵌緊、整平操作，最終通過(guò)砂料制作砂漿，完成后進(jìn)行鋪漿、勾縫操作即可；⑤管道鋪設(shè)。依照設(shè)計(jì)要求，首先需要管道埋于地下0.7 m左右（局部區(qū)域可以加深至0.9 m，如果遭遇公路，則埋深需要保持在1.2 m左右），所以要先進(jìn)行溝槽開(kāi)挖，開(kāi)挖依照管道規(guī)格，其底部寬度需要大于管徑0.2 m、邊坡標(biāo)準(zhǔn)為1∶0.5，由此即可進(jìn)行管道埋設(shè)。在管道埋設(shè)完畢之后，針對(duì)干管末端或較低處進(jìn)行排水閥門(mén)安設(shè)，同時(shí)針對(duì)支管首、末端，分別安裝控制閥門(mén)、沖洗閥門(mén)，針對(duì)管道高度較大處則安設(shè)排氣閥，同時(shí)配以閥門(mén)井，即針對(duì)閥門(mén)井設(shè)置點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)挖，寬度不能低于0.4 m，再采用砂性土進(jìn)行填筑。

地下水源工程來(lái)水量分析，主要地點(diǎn)為荷陂庫(kù)塘枳殼基地、烏溪和溪基地項(xiàng)目區(qū)，針對(duì)目標(biāo)地面，設(shè)計(jì)抗旱井及抗旱井口徑。

管井出水量計(jì)算公式為：

式中：Q為管井出水流量，m3/d；K為滲透系數(shù)，m/d，地勘建議值0.43 m/d；H為潛水含水層厚度，m；S為穩(wěn)定水位降落，m；R為影響半徑，200 m；r為管井半徑， m。

式中：Sθm為土壤含水量；W%為重量%；R為原土重；D為烘干土重；W為水重。

經(jīng)計(jì)算管井出水量計(jì)算成果見(jiàn)表3。

（3）施工道路及施工布置

因?yàn)樵摴こ碳s90%以上的地段都處于山區(qū)，所以不會(huì)對(duì)交通造成太多影響，而針對(duì)剩余10%與交通公路有一定沖突的地段，在征得當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)的許可下，進(jìn)行了道路封堵，以免出現(xiàn)安全施工。此外，為了滿足工程建設(shè)本身的交通需求，針對(duì)所有山區(qū)地段，進(jìn)行了臨時(shí)道路修建工作，過(guò)程當(dāng)中嚴(yán)格遵循因地制宜、有利生產(chǎn)、方便生活、經(jīng)濟(jì)合理的原則要求，盡可能的降低施工影響。

2.3 方案效益分析

不同于常規(guī)的整治方案，樟樹(shù)市整治面積龐大，無(wú)法直接改變其地形，但因?yàn)樯教凉こ叹哂辛己玫男钏δ埽?/p>

表3 管井出水量計(jì)算成果表

同時(shí)，各管井水泵選型與配電結(jié)果見(jiàn)表4。這一點(diǎn)，規(guī)劃方案提高山塘蓄水能效，隨之將其作為供水點(diǎn)，將塘內(nèi)水體匯集于水利工程當(dāng)中，滿足城市水體供給需求，此舉可以替代常規(guī)抽水環(huán)節(jié)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可以對(duì)當(dāng)?shù)卦兴Y源配置進(jìn)行優(yōu)化，例如在農(nóng)業(yè)灌溉方面，借助先進(jìn)的微灌技術(shù)，對(duì)灌溉渠的特色種植產(chǎn)業(yè)進(jìn)行澆灌，滿足其水資源需求。此外在生態(tài)環(huán)境方面，充分且合理的利用山塘，強(qiáng)化水資源供給，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，有效提高其森林覆蓋率，并保護(hù)原有植被，生態(tài)環(huán)境得到優(yōu)化，可以對(duì)區(qū)域內(nèi)的氣候進(jìn)行調(diào)節(jié)，有利于地區(qū)自然災(zāi)害防治。

表4 水泵選型及配電

通過(guò)該項(xiàng)目樟樹(shù)市約90%農(nóng)田的水資源供給都得到了滿足，對(duì)原有農(nóng)田水利澆灌系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)其供給水資源中有43%屬于山塘蓄水，說(shuō)明當(dāng)?shù)毓┧畨毫p緩，供水量增加，具有良好的節(jié)水效益。另外在供水效益得到優(yōu)化的條件下，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出能力也得到了優(yōu)化，且水體資源得到了良好管控，避免了水體污染等問(wèn)題，說(shuō)明其綜合效益良好。根據(jù)樟樹(shù)市2018 年高效節(jié)水灌溉工程表現(xiàn)來(lái)看，其高效節(jié)水灌溉面積3130 畝，受益人口1.3 萬(wàn)人，新增經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)能力75 t、新增經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)值570 萬(wàn)元，項(xiàng)目區(qū)受益農(nóng)民年人均增收413 元，同時(shí)引進(jìn)了先進(jìn)的微灌技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用條件較低，即無(wú)需對(duì)農(nóng)田、荒地進(jìn)行平整處理，直接就可以投入實(shí)際應(yīng)用，還能有效避免開(kāi)發(fā)初期因作物尚未形成“生物覆蓋”效益，消除土壤風(fēng)蝕、沙化等問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展路徑進(jìn)行分析，以樟樹(shù)市水利工程項(xiàng)目為例，根據(jù)樟樹(shù)市地形地貌條件，存在部分山塘工程，而山塘具有良好的蓄水功能，但早期水利工程建設(shè)并沒(méi)有利用這一點(diǎn)，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮w供給資源極為不平衡，同時(shí)因?yàn)樵摰貐^(qū)的水體資源十分豐富，但其中大部分水體資源都沒(méi)有被利用，代表地區(qū)供水單位工作壓力較大，節(jié)水效果表現(xiàn)不佳，存在改善必要；為了實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水，且滿足農(nóng)田供水需求，對(duì)樟樹(shù)市節(jié)水規(guī)劃方案進(jìn)行了分析，分析主要針對(duì)項(xiàng)目施工組織方案、主體工程施工方案兩個(gè)部分開(kāi)展，介紹了各方案的具體內(nèi)容、應(yīng)用方法以及注意事項(xiàng)，隨后針對(duì)整體方案的效益進(jìn)行分析，結(jié)果顯示該方案綜合效益良好，不但有利于當(dāng)?shù)毓?jié)水，還能夠推動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。