東風水庫抽水灌區提升改造建設思路探討

張 瓊

（鳳翔縣水利建設工作隊，陜西 鳳翔 721400）

1 工程概況

東風水庫位于鳳翔縣城東南約5 km 雍水河上，是一座以灌溉為主兼有防洪、養殖功能的中型水庫，其灌區涉及彪角、南指揮兩鎮35 個行政村，設施灌溉面積6.86 萬畝。東風水庫灌區于1969 年興建，1972 年受益，是鳳翔縣開發利用較早的中型國有灌區，灌區由自流灌區和抽水灌區兩部分構成。現有輸水干渠兩條，即自流干渠和抽水干渠，自流干渠長11.4 km，抽水干渠長2.9 km。抽水灌區由抽水干渠輸水，渠首由臨庫式東風水庫抽水站控制，總裝機3 臺660 kW，揚程25.7 m。灌區設有西導子、小桑園、高莊、石落務等4 座二級抽水站，二級站總裝機10 臺205 kW，流量0.1 m3/s～0.41 m3/s，平均揚程7.7 m。

近年來，隨著縣級農村產權交易中心建成運行，土地流轉加速發展，農業產業結構大幅度調整，灌區農業產業呈現以“蘋果主導、中藥材、花椒、花卉等多點開花”的發展態勢。隨著現代高效農業的發展，經濟作物種植面積不斷擴大，復種指數提高，一些新近發展的現代農業科技產業園區，無配套的高效節水灌溉設施，僅有的抽水站和灌溉渠道已不能適用現代高效產業園和個體農戶的灌溉需求，個別有條件的園主也只能自發打機井并配套簡易的節水灌溉設施進行灌溉。如東風抽水灌區西導子二級站石連路兩側的萬畝蘋果園，僅有部分配備機井灌溉設施，灌溉方式為小管出流涌泉灌，西導子二級站南部的紅鳳現代農業科技產業園區種植的1300 畝花椒園、1000 畝藥材等經濟作物，盡管在抽水站和渠道邊而無配套相應的節水灌溉設施，也不能按需自主灌溉，嚴重制約了灌區經濟的發展。因此，迫切需通過改造東風抽水站灌溉設施，給果園和產業園區配套高效節水灌溉設施，以解決果樹、藥材、花椒等經濟作物灌溉用水需求。

2 灌區存在的問題及提升改造緣由

（1）現狀抽水灌溉設施難以充分發揮效益

目前，東風抽水灌區采用傳統灌溉形式，因多級水泵啟動、干支渠渠道輸水等運行管理調度復雜，一旦一級站啟動抽水而二級站的用水量不足，造成渠道內剩余水量浪費嚴重等實際困難，因此，當同時達到一定灌溉面積需求時，泵站才可集中抽水灌溉。由于灌區目前不能實現單戶分散灌溉，加之每戶耕地面積較少，耕地收益低，大量群眾外出務工等原因，造成現狀抽水灌溉設施基本未投入運行，抽水灌溉系統運行狀況接近閑置，灌溉設施難以充分發揮效益。灌溉設施再不提升改造將成為制約灌區糧食生產和經濟發展的重要因素。

（2）灌溉設施不適應高效節水灌溉需水要求

東風抽水灌區以果樹為主的經濟作物耕種面積逐年增加，而果樹生育期灌溉次數多，流量小，更加凸顯傳統大流量灌溉泵站的不靈活性，果園采用滴灌方式，現狀泵站即使只開一臺泵，流量也遠遠超過其需水量，同時現狀為渠道輸水，各用戶還需要再加壓才能滿足滴灌水頭壓力，因此，現狀灌溉系統不適應果樹等經濟作物的灌溉需水要求，各種植戶只能依靠自建機井進行灌溉。又農業種植比例及灌溉制度發生較大變化，急需對二級泵站進行改造，將渠灌改為管灌，以適應大力發展高效節水灌溉的需求。

（3）灌區沒有統一的高效節水灌溉系統

經調研，當地群眾都愿意種植經濟作物，但因沒有靈活的灌溉方式和可靠的灌水設施，只能各自打機井取水灌溉，目前實現機井灌溉的，也僅限于部分達到一定規模的果園區，且有條件自行配備簡易灌溉設施，灌溉方式為小管出流涌泉灌。灌區大部分果園和經濟作物沒有統一的高效節水灌溉供水系統，制約了當地經濟發展。因此，急需提升改造灌區灌溉設施及灌水模式。

3 灌區提升改造建設思路

目前傳統的漫灌灌溉模式，水資源浪費嚴重，在氣候變化，缺水時必然導致農業用水降低、農作物產量偏低，嚴重影響了社會經濟的發展。十八大以來，中央提出的“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”治水理念，也為我國農業灌區的發展提供了方向。我國經過多年的發展，已經形成種類多式多樣的農業節水技術，在噴灌、微灌、物聯網等技術上已日漸成熟，農業節水灌溉建設高速發展已經到來。

為解決灌區高效農業節水灌溉問題，初步思路是利用東風水庫庫水為灌溉水源，通過對現有灌溉設施提升改造，采用高效節水智能灌溉系統，實行智能化管理。建設思路為：由東風水庫一級站抽水至二級泵站新改造的調蓄水池，再由二級泵站抽水至新建的高位蓄水池，將渠道輸水改造為壓力管道輸水，采用壓力管道輸水到需要灌溉點，糧食作物灌溉采用低壓管道輸水至田間地頭出水樁；果樹、大棚蔬菜等經濟作物灌溉采用小管出流、滴灌、微噴灌等高效節水灌溉工藝。同時對每個用水戶安裝智能水表，通過遠程監控、自動化控制實現高效節水按需自動灌溉，自動計費、扣費，減少工程管理程序，提高灌區灌溉效率，以滿足高效農業現代化發展需求。

（1）將渠道改為壓力管道輸水，新建高位水池，實現自來水式灌溉。

為適應并滿足高效節水灌溉的技術要求，將灌區現有的田間支、斗渠拆除后埋設輸水管道，既節約了耕地又避免了從水源到田間的滲、跑、漏水量的浪費，有效提高了灌溉水利用系數，極大節約了水資源利用率。為解決單體用水戶按需自來水式灌溉，首先對二級站進行改造，將前池改造成滿足灌區用水的調蓄水池，由東風水庫一級站小泵抽水至調蓄水池提前存儲水量，調蓄水池預存水量加二級站供水流量應滿足灌溉要求。同時在利用二級站現有水泵機組下增設一臺小流量水泵，以調節大小不同流量用水的靈活性；其次是在灌區最高地修建高位水池或水箱，其作用就如農村人飲供水的水塔，灌水季節由二級站調蓄水池抽水至高位水池，高位水池和泵站通過遠程自動化監控，高位水池容積的大小根據該灌區所有用水量之和確定。高位水池經常充滿水，通過多條管道輸水至田間毛管，再到出水樁或者果園、蔬菜大棚等經濟作物的灌水器，用水戶可通過地邊管道上安裝的控制閥和智能水表，以刷卡的方式隨時隨地按需灌溉，實現自來水式灌溉模式。

（2）采用高效節水灌溉工藝，提高水資源利用率。

針對灌區果樹、藥材、蔬菜大棚等種植區域引進小管出流、滴灌、微噴灌等灌溉工藝。配合系統配套的設備實現作物生長周期內“水、肥”聯合調控，從而大幅提高作物品質和產量。每個灌溉系統的首部樞紐均配置安裝過濾器、施肥器、壓力表、電磁流量計等設備。根據水源水質情況選擇適合的過濾器。每個灌水系統首部安裝施肥器，可直接將化肥或農藥加入施肥器，和水流一起通過低壓輸水管道到達每個毛管，各毛管上的出流小管都安裝穩流器，水可均勻的到達需水點。具體為：支管→過濾器→施肥器→壓力表→電磁流量計→支管→各個毛管（1、2、3……）→灌水器（穩流器出流小管）→需水點。

如蘋果園的小管出流灌溉方式，出流小管的布置間距可根據果樹的種植特點，以果樹的行距確定毛管的間距，一般為4 m；以果樹的株距確定毛管上出流小管的間距，一般為3 m。灌水器流量為30 L/h。根據地塊長度（110 m 左右），毛管采用平行于果樹行方向雙向布置，單側長度為54 m。選用小管出流灌水器，該灌水器額定壓力為0.3 MPa，出水流量為30 L/h。為保證灌水均勻度，在灌水器出口設置導滲坑，導滲坑繞樹根呈圓形布置。這樣出流小管到達每棵果樹的根部，使每棵果樹都能同時用水，水量在果樹根部均勻滲流，充分吸收，達到灌溉效果。這樣的灌溉工藝可定時定量用水，提高水的利用率，達到高效節水的目的。

（3）采用智能灌溉系統，提升灌溉管理水平。

為實現灌區各用水點的精準計量、遠程管理、合理分配資源，減少資源浪費，將灌區各出水點配置智能一表多卡無線遠傳閥控水表，各支管配置智能無線遠傳閥控水表。所有智能水表采用太陽能系統供電，水表計量數據通過自組網方式傳輸至各分區數據集中器，集中器整理匯總數據后通過GSM/GPRS 無線方式傳輸至灌區管理中央控制室。為保證數據穩定性，為灌區各分區配置一臺數據集中器，集中器采用太陽能供電方式。分別負責各分區無線水表的數據收集、上傳及指令下發。

根據各分區支管分布數量及布局，借助智能計量、無線通信、太陽能供電等技術手段，實現灌區智能灌溉管理。管理人員在中央控制室就可以實現灌溉水源、調蓄水池的水位、流量等參數的監測；實現灌溉系統水泵、閥門等設備的起閉；同時為實現“一家一戶”式灌溉及精準計量系統，以用水戶為單位設置灌溉小區，每個灌水小區控制管道上設置遠傳智能水表一塊，農戶可通過刷卡的方式購買灌溉用水。用戶可根據農作物用水需求自主灌溉，采用刷卡方式開關對應智能水表，實現按需自動灌溉，自動計費、扣費，減少工程管理程序，提高灌區灌溉效率。

圖1 智能灌溉系統結構圖

4 結語

為適應灌區現代高效農業的迅猛發展及節水灌溉迫切要求，針對鳳翔縣東風水庫抽水灌區的現狀問題，結合灌區實際情況，提出灌區提升改造建設思路。通過大力推廣壓力管道輸水技術、高效節水灌溉技術及智能灌溉管理技術的應用，使灌區逐漸從傳統的大田漫灌到單戶分散自來水式智能灌溉模式的轉變，提高水資源利用率；利用現代化管理技術手段，采用高效節水智能灌溉管理，優化工程管理程序，提高灌區灌溉效率，推動灌區傳統灌溉技術向現代化農業灌溉技術的轉變，為灌區提升改造建設提供支撐。