陕西干旱半干旱地区农田节水灌溉工程技术措施探讨

宋冰

摘 要：针对陕西地区水资源较缺乏，干旱灾害频现，而灌溉渠道存在较大水损问题。基于陕西农业节水灌溉应用实践和发展契机，对干旱半干旱地区灌区节水改造工程技术措施进行了详细分析。合理渠道防渗加固修复、土地平整和高效节水技术的选用，可以有效提高渠系水利用效率，改造农作物生长环境，确保灌区灌溉效益稳定发挥。

关键词：干旱半干旱地区；管道输水；渠道防渗；高效节水灌溉

中图分类号：TV93 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0158-02

Abstract： In view of the shortage of water resources and the frequent occurrence of drought in Shaanxi Province， there is a large water loss problem in irrigation channels. Based on the application practice and development opportunity of agricultural water-saving irrigation in Shaanxi Province， the technical measures of water-saving transformation in irrigated areas in arid and semi-arid areas were analyzed in detail. The selection of reasonable canal seepage prevention and repair， land leveling and efficient water-saving technology can effectively improve the water use efficiency of canal system， improve the crop growth environment， and ensure the irrigation efficiency of irrigation district to play stably.

Keywords： arid and semiarid areas； piped water conveyance； canal seepage control； high-efficiency water saving irrigation

陜西地处中国北部黄土高原，总面积20.586万km2，水资源总量445亿m3，人均、亩均水资源占有量仅为全国平均的54%和42%，是中国干旱多灾的省份之一。据2016年陕西省水资源公报统计数据表明：全省2016年实际用水量为90.83亿m3，其中农业灌溉用水量为48.06亿m3，占总用水量的52.91%。没有灌溉就没有陕西农业，但由于陕西省河流上游多发源于黄土丘陵沟壑区，生态地质条件较差，水土流失非常严重，含沙量较高。加上大量水利工程修建于上世纪60、70年代，工程建设标准普遍较低、配套设施不健全、综合调蓄能力较差、输配水建筑物水损严重等问题，造成大量水资源浪费[1]。因此，合理对现有水利设施进行加固修复，发展和推广管道输水、渠道防渗和高效节水灌溉等工程技术措施，大力发展节水型灌溉农业，有效推动陕西农业的可持续稳定发展，具有非常重要的工程实践应用研究意义。

1 管道输水节水节地工程措施

节水灌溉技术在工程实践中的推广和应用均发展较快，但作为水资源输水环节中的重要载体，输配水工程的节水对整个农业灌溉节水依然起到至关重要的作用。陕西省大中型灌区基本都采用明渠输水，由于受建设时技术标准偏低、综合投资资金紧张以及后期养护维修落实不到位等因素制约，许多渠道工程均存在严重水损问题。加上明渠蒸发，水资源量浪费总量约占渠道总引水量的40%～50%。为适应农田节水灌溉对节约水资源的需求，相对传统明渠输水，管道输水可以有效减少输水过程中的水损和淤塞问题，水资源浪费总量会减少约85%左右[2]。管道输水其内部流速较明渠高，输水效率和总量较明渠大幅提高，其输水利用系数可以达到0.9甚至更高，节水效果较好。另外，管道输水对灌区地形适应性强，无论是提水灌区还是蓄水灌区或引水灌区无论是山区丘陵或关中平原地区；无论是小麦等大田作物还是苹果、蔬菜等经济作物区，均可以因地制宜进行合理规划，可以将传统关中平原地区的节水灌溉技术拓展到陕北等复杂地区，有效扩大陕西省节水灌溉面积，缓解农业灌溉用水紧张趋势。另外，管道输水灌溉其输水管道通常采用埋地敷设方式，相对于明渠输水可以减少工程占地约2%～5%。同时，避免明渠输水耕作需架设的跨渠便桥，且管道埋地深度深达耕作层以下不影响土地正常耕作，有利于大面积农场的建设发展。

采用地埋管道输水灌溉，其管内设计流速要明显大于不淤流速，只需结合工程地形地质条件通过在引水口处设置常规拦污栅、沉淀池和消力池等工程设施，即可有效解决管道淤塞问题，无需专业的检修维护人员，可以大大节省养护成本。另外，管道输水可以通过在管道上安装压力传感器、流量传感器等设备，准确对供水压力、供水流量进行调节，实现自动化监测监控，有利于灌区“智慧水利”工程的建设。目前，陕西省在石头河灌区、泾惠渠灌区、洛惠渠灌区、东雷抽黄灌区等灌区节水改造过程中，均采用了低压管道输水技术，在灌区灌溉节水中发挥非常良好的作用，有效缓解灌区水资源紧张危机，同时水损减少降低了农民用水成本，农业生产水利设施条件及生态环境得到有效改善，水资源利用效率、农业生产效率和农民收入得到进一步提高。

2 渠道防渗加固修复节水工程措施

由于受当时建设技术水平、配套设施、养护资金和落实力度等因素的影响，陕西省很多渠道存在跑、冒、滴、漏等水损问题，有的渠道其水损高达灌溉用水量的50%以上。渗漏问题不仅导致渠道水利用系数大大降低，同时还破坏农作物生态环境，导致农作物减产。渠道防渗加固修复是充分利用现有水资源，扩大节水灌溉面积的关键性工程措施之一[3]。据一些统计资料表明，渠道防渗加固修复后，可使渠系水利用系数提高0.2-0.4，同时可以有效降低渠道渗漏损失量的50%～90%，节水效果非常明显。不同防渗结构、防渗形式其计算原理和技术要点不同，相应其工程适用性和应用效果及推广条件也不同。因此，在对渠道进行防渗加固修复或修建渠道防渗形式选用方面，要充分结合灌区气象、工程地质和水文地质等条件，并结合结构应力和变形分析等，优选适合工程实际的防渗加固修复方案。另外，由于陕西冬季较寒冷，在防渗方案选择时，还要考虑冻融破坏等问题。目前，陕西省灌区渠道防渗主要采取混凝土防渗、复合土工膜防渗、以及混凝土板加土工膜复合防渗等进行渠道加固修复。

土工膜复合防渗可以利用混凝土板作为结构支撑和保护层，利用土工膜进行防渗，不仅具有施工简单、造价低。同时，复合土工膜具有较强柔韧性，能够有效避免常规单一混凝土防渗结构的冻胀破坏问题，抗冻性强、耐久性好。如洛惠渠东干渠在防渗加固修复工程中，结合渠道工程特性采用C20混凝土板+土工膜的复合防渗方案进行节水改造。渠道加固修复后，灌溉定额由改造前的9865～1057/622m3有效降低到改造后的611/605m3，同时渠系水利用系数也由改造前的0.39有效提高到改造后的0.52。通过采用新材料、新技术和新工艺对渠道渗漏进行加固修复后，可以提高灌区渠系水利用系数和灌溉水利用率，同时还改善渠系周围作物生長环境，提高水分生产率。

3 地面灌溉节水工程技术

地面灌溉是田间施水的主要灌水防渗，约占全国灌溉面积的90%以上。但由于受传统灌溉理念等因素的制约，目前地面灌溉技术主要以“畦灌、沟灌、格田淹灌和漫灌”为主。由于田间灌溉配套设施不完整、土地平整规划不完善、管理粗放等，导致灌溉水资源浪费较严重[4]。为了提高地面灌溉水利用率，首先应进行土地平整，通过平整土地合理设计沟、畦尺寸，并结合灌溉制度进行田间工程合理改造，可以有效提高地面灌水技术和灌水质量。如：泾惠渠进行研究表明：在入畦单宽流量控制在3.5～4.5L/s时，作物灌水定额随畦长波动较大，当畦长由100m降低到30m时，灌水定额会减少122～176m3/hm2。因此，在用水紧张的当今，根据田间试验结果合理设置与工程实际相匹配的灌溉制度、沟畦尺寸和灌溉技术参数，可以有效降低田间灌溉用水量。另外，还要根据工程实际和农作物特性，改传统一次放水为间歇性放水、发展局部湿润灌溉、研究污水（咸水）灌溉等节水技术，“开源节流”，加大田间工程规划建设力度，有效提高灌溉水利用效率[5]。

4 田间高效节水灌溉工程技术

“喷灌、微喷、滴灌、微灌、膜下滴灌”等高效节水灌溉技术在陕西农业发展中起到非常重要的作用。通过大量发展自压喷灌，利用重力自流降低喷灌工程动力运行费用。另外，通过大量的节水灌溉技术研究，陕西田间高效节水灌溉工程从常规单一苹果、红枣等果树向玉米、小麦等作物转变，大大增加了高效节水灌溉面积。陕西全省借助“高标准农田”、“新增千亿斤粮食”、“农业综合开发”等项目契机，大量发展田间高效节水灌溉，田间有限水资源得到充分利用，同时农业生产环境得到极大改善，将农业从常规“节水革命”向“农业智能信息化革命”快速稳定推进。

5 结束语

陕西灌区在节水改造工程中，充分利用新材料、新技术和新工艺，通过管道输水、渠道防渗、土地平整、高效节水灌溉等措施。同时，借助水利部、农业部和国土资源部相关农业扶持发展项目资金支持，按照农田建设标准化、整齐化和信息自动化原则，推动灌区节水改造工程高效优质的建设发展，提高渠系水资源利用效率，确保灌区的灌溉效益、生态效益和社会效益高效稳定发挥。

参考文献：

[1]王旭，孙兆军，杨军，等.几种节水灌溉新技术应用现状与研究进展[J].节水灌溉，2016（10）：109-112+116.

[2]李岩蕾.节水灌溉现状分析和发展措施探讨[J].农业科技与装备，2010（04）：94-96.

[3]何武全.我国渠道防渗工程技术的发展现状与研究方向[J].防渗技术，2002（01）：31-33，46.

[4]杨丽宇，刘咏梅.浅谈我国节水地面灌溉技术现状[J].水利科技与经济，2009，15（03）：254-255.

[5]王红玉，周永祥.新时期农业节水灌溉现状及措施[J].农家参谋，2017（12）：61.

[6]刘波.农田节水灌溉技术发展趋势探析[J].科技创新与应用，2016（09）：196.

[7]王丛.农田节水灌溉问题探析[J].科技创新与应用，2012（24）：157.