何 軍,李 智,李相莉
(黑龍江農墾勘測設計研究院有限公司,哈爾濱 150090)
黑龍江省墾區地處我國東北部小興安嶺南麓、松嫩平原和三江平原地區,屬世界三大黑土帶之一。轄區土地總面積554×104km2,現有耕地面積296.53×104hm2,下轄9個分公司、108個農(牧)場有限公司,分布在全省12個市。從地理位置上,將9個分公司分為東四局(寶泉嶺分公司、紅興隆分公司、建三江分公司、牡丹江分公司)和西五局(北安分公司、九三分公司、齊齊哈爾分公司、綏化分公司、哈爾濱分公司)。其中,東四局中除牡丹江分公司部分面積位于中部地區南部山區外,其余均位于三江平原地區。三江平原地區為沖積平原,地勢低平開闊、耕地集中連片、土質肥沃、水資源豐富,適宜發展水田灌溉。
排蓄灌是通過建設有效的攔蓄水設施,將天然降水、除澇排水、水田灌溉棄水“蓄”起來資源化,用于農田灌溉,達到澇水旱用、閑水忙用、棄水再用、一水多用、循環使用的效果。
灌排結合模式是在不影響灌區排水的前提下,利用灌區范圍內已形成網絡的排水工程(排水干、支、斗溝)兼作輸水的灌溉渠道,將水輸送到田間最末級渠道后,由農戶自行提水灌溉的模式。此模式的優點是節約土地、降低工程造價、節約水資源、方便管理等。
灌區灌排結合模式是近年來黑龍江省廣泛采用的灌區渠系布置型式,特別是應用于黑龍江省三江平原灌區中。在建的建三江分公司青龍山灌區就是其中之一,青龍山灌區農墾區近期設計灌溉面積18.27×104hm2、遠期設計灌溉面積15.07×104hm2均采用灌排結合模式。通過調研、查閱資料,墾區灌排結合模式大致歷經4個發展階段。
據《黑龍江省農墾水利志》記載, 1986年,紅興隆分局(改革前)友誼農場十分場提出了綜合利用水資源的指導思想,于同年在西蒿塘排干末端建排水站1座,站前建一處43.8×104m3的平原水庫,并在排干末端設節制閘,將排干水引入排水站前池,后池設壓力箱,箱內設充庫閘和泄水閘,需要充庫時打開充庫閘,關閉泄水閘,利用庫水灌溉水田和養魚。此種模式推廣到友誼農場所有新建的排水站。1990年9月,此工程通過黑龍江省科委組織的科技成果鑒定,并于1994年獲得國家科委頒發的《國家科技成果完成者證書》。
牡丹江分局的八五O農場于1998年自發建設26.67 hm2區間工程模式,區間四周布設深溝,棄土為堤,溝道平均深2 m,低洼處溝深1.4 m,能使區間的溝水匯集,并集中于水田、旱田、池三者交界的井機樞紐,使樞紐中抽水機既能抽井水也能抽溝水,還能通過井機虹吸控制地上水補給地下水,溝與樞紐配合,實現既能截滲防洪又能蓄水灌溉的任務,經過1998、1999年試運行,效果較好,實現蓄灌功能。
1991、1998年,由于發生特大洪水,大面積旱田遭受洪澇災害,損失嚴重。人們認識到種植水田是改造中低產田的唯一途徑,加之旱育稀植缽育擺栽技術的推廣,使水稻產量大幅度增長,水田效益明顯高于旱田。由此墾區內東四局開始發展井灌水田,實現以稻治澇。
墾區從上世紀90年代末開始發展井灌水田,2000年井灌面積為66.00×104hm2,到2005年井灌面積為81.40×104hm2,2005年井灌面積比2000年增加15.40×104hm2。從2006年開始,隨著井灌稻節水增溫技術的突破,井灌稻發展迅猛,到2010年墾區井灌面積達到141.27×104hm2。尤其是建三江分公司由于區內地勢低洼易澇、洪澇災害頻繁,井灌水稻面積不斷擴大,到2010年達到58.40×104hm2(面積最大),地下水開采量越來越多。見表1。

表1 2010年東四局機電井及井灌水田面積統計表
紅興隆分局紅旗嶺農場內的紅旗嶺灌區主干渠(紅旗渠)修建于1976年,1996年后隨著水田的發展才開始啟用,工程老化、建筑物不配套,灌溉保證率不到60%。灌區內12隊強排站將回歸水排入區內溝道內,利用臨時泵抽水進行補水灌溉,灌溉面積48.27 hm2。2001年開始重新建設灌區,更名為紅巖灌區,設計灌溉面積0.67×104hm2,水源為撓力河,總干渠和干渠為半填半挖灌溉渠道,部分田間采用排水溝道蓄水進行灌溉,運行效果較好。
建三江分局根據區內井灌水田面積迅猛發展、灌溉需用地下水資源量逐年增加及地下水水位下降較快等情況,于2006年開始摸索,在引江水灌區建設進程緩慢的情況下,為尋求排灌和水資源供需平衡,轉變思維提出“排蓄灌”,充分利用區內雨洪資源、攔蓄利用地表徑流水進行灌溉。在區內開始大范圍修建攔蓄地表徑流水工程進行灌溉,在一定程度上緩解了地下水的供需矛盾,2008年在紅衛農場內別拉洪河上游段建1座橡膠壩、2010年在濃鴨泄洪總干上建1座節制閘,并在末級溝道上建設簡易“水涵閘”,通過2009-2011年3年共建攔蓄工程近8 000處,可灌溉水田面積6.67×104hm2以上,“排蓄灌”工程取得很大成效。通過在建三江內已見成效的攔蓄工程,于2010年“排蓄灌”理念開始在墾區得到廣泛認可,并在紅興隆、牡丹江部分農場內的溝道上建設攔蓄工程。這標志著從單純排灌的抗災水利向棄水再利用、洪澇水資源化的資源水利理念的轉變。
位于牡丹江分公司內的興凱湖灌區始建于1957年,當時設計灌溉水田面積0.71×104hm2,后由于受自然、經濟和技術等條件的約束,灌溉面積幾起幾落,到1980年灌區渠系配套系統才基本建成,灌區面積達到0.51×104hm2,1992年水田面積衰減至0.10×104hm2,1997年水稻面積又擴至3.17×104hm2,已初具大型灌區規模。從2000年開始建設興凱湖灌區大型灌區續建配套與節水改造項目,部分農場已出現采用灌排結合渠道布置型式。位于興凱湖農場的嘎拉通分區0.33×104hm2水田全部將排水溝道改建為灌排結合渠道,并采用分散提水方式進行灌溉;位于八五六農場的松河分區,通過建設4條灌排結合渠道(總長47.68 km),灌溉0.40×104hm2水田;位于小興凱湖北岸八五七農場內的小湖北分區,建設4條灌排結合渠道和1條灌溉渠道,總長度45.15 km,灌溉0.87×104hm2水田。
2005年,黑龍江農墾勘測設計研究院承擔《三江平原興凱湖灌區可行性研究》項目,將以上灌排結合理念及全部灌排結合工程列為灌區設計的工程現狀,并開始研究灌排結合工程設計。該灌區為三江平原14處灌區之一,并經國家、省批復,于2010年開始施工建設。
2009年啟動青龍山灌區設計,由于青龍山灌區范圍、面積大,提水及輸水工程規模也相應較大,若采用常規單灌單排布置模式,工程占地多。在土地資源尤為珍貴的情況下,設計人員受興凱湖灌區內部分分區采用灌排結合模式啟發,提出青龍山灌區可全部采用灌排結合布置模式,這與建三江水利部門工作者的想法不謀而合,一致認為灌排結合布置不僅節省占地,還可充分利用徑流水、回歸水,便于管理,提高水利用效率。綜合比較后,青龍山灌區最終選擇灌排結合、井渠結合的布置型式。這代表著灌排結合模式在大型灌區設計中開始應用,青龍山灌區的灌排結合模式也為后續采用灌排結合模式的灌區應用提供參考。
農業發展是中國經濟穩定成長的重要保障,農業灌溉生產技術是農業發展的重要組成部分,灌排結合模式是農業灌溉技術的新體現,具有農業發展進步的代表性。墾區灌排結合模式歷經了4個發展階段,取得了一些寶貴經驗。