水利節水灌溉工程的利用與建設

哈尼克孜·吐尼牙孜

（新疆水利水電科學研究院，烏魯木齊 830049）

灌溉用水是社會用水的主要部分，為了緩解社會用水緊張的問題，對于灌溉用水水資源利用的問題研究有待進一步發展，目前灌溉技術仍存在灌排規劃不合理、缺乏科學有效管理機制、水資源污染和短缺等問題。

因而，農田灌溉問題需要從工程的設計規劃布局、管理的維護使用制度、經濟的提高效益降低成本、生態的環境保護幾個方面進行研究。目前已有專家學者取得了較為豐碩的研究成果：張蔚榛等［1］通過總結國外的灌溉技術經驗，結合中國內的實際農田水利狀況，提出了較為經濟合理的灌溉方式方法；高煥芝等［2］研究通過控制灌溉用水進而控制農田中的氮磷含量；劉建剛等［3］研究了排水溝埋深與地下水含鹽量的關系，進一步分析了排水溝埋深對灌溉用水與節水的影響；朱彬等［4］通過試驗研究了農田水利中排水的處理及對排水的有效利用；彭世彰等［5］構建了農田排放水資源有效利用的模型，進而達到循環用水與節水相結合的作用；姜翠玲等［6］研究了濕地對農田水利灌溉用水的凈化作用，分析了凈化過程中水資源化學成分的變化；翟麗華等［7］對人工濕地凈化水的流程進行了優化，提高了人工濕地對水資源凈化的效率；董斌等［8］分析了農田中氮磷含量的與原始灌溉用水量的關系。

基于以上專家學者的研究成果，本研究以喀什地區伽師縣農田水利工程為研究對象，通過對比分析3種排灌模式的平面布置等特點，并對其功能作用進行分析。

1 高標準生態農田建設

生態高標準農田建設的核心是將生態學發展理論融入到農田合理規劃、水利建設與治理的應用中，其中較為關鍵的是農田灌溉與排水工程與生態學理念的結合，生態高標準農田的主要特征如下：

1.1 經濟可持續發展

可持續經濟是當前較為重要的經濟發展要求，要求經濟發展的同時不能影響后代的持續發展需要，農田灌溉技術要求滿足作物生長的同時，也要合理節約利用水資源，提高水資源利用率。

1.2 生態水利工程建設

水利工程的建設不能影響自然生態環境，在合理布置水利工程實施的同時，要兼顧河流形態存在的多樣化、河流與周邊農作物生長的協調性、合理考慮河流兩岸動物的生殖繁衍與食物來源。

1.3 人水和諧發展

合理布置農田灌溉與排水工程的整體布局，使人與自然和諧相處，增強水生態系統的自凈能力。

1.4 水工景觀設計

通過合理的規劃布局，改善河流渠道周邊景觀的協調性、一體性，通過適度改善景觀格局，進而影響到周邊的生態環境。

通過合理布置農田水利設施排灌工程，使農田水利工程在適用性的基礎上滿足經濟可持續發展、水工生態性、人水和諧發展、水工環境景觀協調性。

2 灌溉工程建設分析

2.1 農田工程狀況

本研究以喀什地區伽師縣農田水利工程為研究對象，該區域天然水資源較為豐富，地形較為平坦，水流分布較為均勻密集，河流在區域主要分布有渠道、支流，農田位于河道邊緣，支流之間的距離約550m，渠道之間的距離約400m，該區域總農作物年耕種面積為1600hm2，其中主要農作物有水稻、小麥、玉米、油菜、果蔬，農作物種植面積如表1。該區域農田種植為 “水稻-小麥”一年兩熟作物，可以有效提高土地利用率及年農作物產量，本研究以其中一塊長600m、寬400m的農田為研究對象，其整體布置如圖1，對其灌溉管網布置進行分析。

表1 農作物種植面積

圖1 農田整體布置

2.2 灌排模式設計

2.2.1 “明渠+明溝”排灌模式

“明渠+明溝”排灌模式是目前應用較為廣泛的且運行效率較高的灌溉模式，“明渠+明溝”排灌模式布置如圖2。

圖2 “明渠+明溝”排灌模式布置

布置方式如下：在河道與生態渠道交匯處布置一個節制閘，泵站布置在節制閘旁邊，泵站的取水可以通過節制閘進行控制，這樣使得灌溉用水既可以從河道取水，也可以從生態渠道取水，因地形平坦的優勢，溝渠的布置如圖1中，采用灌排相間的布置模式，將農田分為矩形布置模式，長和寬分別為100，30m，農渠與農渠之間間隔距離為200m，生態攔截溝與生態攔截溝間隔距離也為200m，因而將農田劃分為長100m，且農田之間道路沿著中心斗渠等間隔布置，在道路兩側種植高度不高的綠化植物，不僅可以提高環境的美觀性，也避免植物阻擋農作物采光。

該種布置方式主要有以下優勢：在一般水量灌溉期，節制閘關閉，灌溉用水取自生態渠道，當灌溉結束后，農田中多余的灌溉用水和排水通過生態攔截溝排回生態渠道，可以實現水資源的合理利用及循環使用，大大提高灌溉用水利用率，防止水資源浪費；當生態渠道水位較低時，無法完全滿足農田的灌溉用水時可以采用切換控制閘的方式從河道抽水灌溉農田；若生態渠道水位過低時，此時無法滿足生態環境的要求，此時可以將河道中的水引入生態渠道中，使生態渠道的水不至于干涸，進而影響周邊的生態環境；當偶遇暴雨洪水天氣時，可以通過直接調整節制閘使農田區域的水排除，達到排澇的效果；種植小麥作物時，可以將生態渠道的水引入河道中，使農田下地下水位降低，進而避免水對小麥作物的影響。

2.2.2 “管道+明溝”排灌模式

“管道+明溝”排灌模式利用低壓輸水技術，管道輸水灌溉與明溝排水相結合，達到節水的效果，還能節約土地的作用。“管道+明溝”排灌模式布置如圖3。

圖3 “管道+明溝”排灌模式布置

布置方式如下：節制閘和泵站布置與“明渠+明溝”排灌模式相同，干管布置在水平且沿著河道方向及水平于生態渠道方向且東西方向居中布置，支管垂直于南北向的干管布置且間距為200m，放水口在支管位置間距30m左右非等間距布置，放水口的放水方向如箭頭所示，南北方向表示放水，在管網布置中分布有分水井分布于干管轉折部位、干管與支管交接部位，田間道路布置與南北向干管緊挨布置。

“管道+明溝”排灌模式與“明渠+明溝”排灌模式基本相同，但將“明渠+明溝”排灌模式中的明渠替換為管道進行布置，且均可以利用生態渠道及河道中的水對農作物進行灌溉，水流通過管道運輸至農田中，這樣可以實現農作物的灌溉。

“管道+明溝”排灌模式將“明渠+明溝”排灌模式中的明渠替換為管道，水在農田地面以下流動，這樣既可以減少灌排水對農田土地的占用，又可以降低水流的蒸發，起到了節約用地與節約水資源利用的作用。且管道中存在有輸水壓力，可以提高水流的流動速率，降低水泵的工作時間，提高利用率。

2.2.3 “管道＋暗管”排灌模式

“管道＋暗管”排灌模式利用低壓輸水技術，管道輸水灌溉與暗管排水相結合，更有效地達到節水與節約土地的作用。“管道+暗管”排灌模式布置如圖4。

圖4 “管道+暗管”排灌模式布置

布置方式如下：節制閘和泵站布置與“明渠+明溝”排灌模式相同，干管與支管布置與“管道+明溝”排灌模式相同，暗管布置于地下1.2m的位置，暗管之間的間距為33.33m且沿東西走向布置。“管道+暗管”排灌模式布置既可使農田灌溉保持均勻性，又可有效降低土地的使用與水資源的浪費。但相比前兩種灌溉模式，“管道+暗管”排灌模式的成本較高，該種灌溉適用于較高經濟性且對灌溉用水均勻性要求較高的灌溉區域。

3 結語

本研究以喀什地區伽師縣農田水利工程為研究對象，通過對比分析“明渠+明溝”、“管道+明溝”、“管道＋暗管”3種排灌模式的平面布置等特點，主要得到以下結論：

（1）“明渠+明溝”排灌模式可以提高水資源的利用范圍，對河道及生態渠道的水資源均有效利用，同時滿足干旱季節與洪澇季節排水的需求，實現多余灌溉用水的循環利用，提高水資源的利用率。

（2）“管道＋明溝”排灌模式在“明渠+明溝”排灌模式功能作用的基礎上，有效節約土地的利用及水資源的蒸發損失，同時管道中的低壓輸水可以有效提高水流速率。

（3）“管道＋暗管”排灌模式在“管道＋明溝”排灌模式的基礎上，進一步提高水資源利用率，降低水資源蒸發，使農田范圍內的灌溉更均勻，但成本會更高。