基于西北地区工程节水技术研究

基于西北地区工程节水技术研究 论文关键词：西北地区；工程节水；研究 论文摘要：从我国西北地区的水资源量着手，分析了当前该地区水资源特点。总结西北地区工程节水技术主要措施。 我国西北地区包括新疆、青海、宁夏、甘肃、陕西五省(区)的全部和内蒙古自治区的西部等地区，面积360万km2，约占全国土地面积的37.5%。西北地区特定的自然环境和水资源条件，决定了水在其经济社会发展、生态环境建设中的极端重要性。发展节水农业是西北地区农业和经济社会可持续性发展的重要保证。 西北地区降水稀少，蒸发强烈，水土资源分布不平衡，水资源供需矛后突出；另一方面，水资源开发利用不合理，农业用水效率低，农田灌溉水利用率仅为0.30.4左右，浪费极其严重。在发展节水农业方面，问题表现在:节水认识上存在误区；节水灌溉技术水平低；灌区工程不配套，老化失修严重；节水资金投入不足；农业灌溉水价偏低，水费到位差；节水管理体制不健全；节水农业政策有待完善；农业生产结构不够合理；节水设备质量不高，产业化程度低。 1. 工程节水技术 工程节水主要从渠系输水到田间灌水过程来考虑节水。渠系输水过程的主要措施有节水渠道防渗和改渠道输水为管道输水节水等；田间灌水过程节水主要是改进地面灌水技术，如大畦改小畦、长畦改短畦、平整土地，在缺水地区推广膜上灌或膜下灌，有条件的地方推广喷灌、微灌等灌溉新技术。 2. 修建水利工程，对现有灌区工程进行技术改造和配套建设 在西北内陆河源流区，兴建必要的山区水库，拦蓄调控水资源，因地制宜的合并、改造、废弃平原水库，可减少蒸发造成的水资源浪费。同时，在有条件的支流兴建控制性水利枢纽工程和局部调水工程，科学配置水资源，解决局部地区缺水问题。对现有的大、中、小型灌区工程进行以高效节水为中心的更新改造，这是压缩农业用水的重要措施。 3. 加强渠道防渗衬砌 渠道防渗工程节水效益明显，成本低廉，是诸多农田灌溉节水措施中经济合理、技术可行的主要节水措施之一，同时又是当前农田灌溉节水工程改造中的关键环节。渠道采用防渗技术，一是能加快输水速度，缩短灌溉时间，能充分利用渠水，扩大灌溉面积，减少地下深层淡水的开采；二是与土垄沟相比，渠道防渗可节水40%45%；二是灌区大部分为自流灌溉，节能效益显著。四是省去土渠每年维修费用、缩短浇地时间，可省工30%50%。陕西、甘肃等地试验资料表明:渠道防渗可使渠系水利用率提高20%40%，减少渠道渗漏损失50%90%，此外，渠道防渗还具有加大过水能力、减小过水断面、加快输配水的速度、节省土地等优点。 4. 铺设低压管道输水 管道输水具有节水、输水迅速、省地、增产和有利于抢季节等优点，与土渠相比较，利用管道输水水的利用系数可提高到0.95，节电20%30%，省地5%增产幅度10%左右。管道输水灌溉技术被认为是投资最省、节水最有效、管理最方便的一种输水灌溉技术1，目前管道输水技术主要在井灌区推广应用，自流灌区也开始采用管道输水技术。低压管道输水已有于几年的发展历史，适用于各种地块、作物及种植方式，为群众所熟悉和接受，工程使用率高，是目前非常成熟的工程节水技术。 5. 平整土地，沟畦改造，改进地面灌水技术 地面灌溉方法是目前应用最广泛、最主要的灌水技术2。据有关研究结果表明，畦田、沟的规格适宜，操作合理得当，田间水利用系数可达到0.8以上，灌溉定额可大幅度下降。膜上灌较一般地面灌溉可节水30%以上，高者可达50%以上，波涌灌(包括畦灌、沟灌)可节水10%30%灌水均匀度及储水效率均明显提高，分根交替灌溉可节水15%30%，这足以表明地面灌水改进提高应用后的节水潜力3。 平整土地是提高地面灌水技术和灌水质量，缩短灌水时间，提高灌水劳动效率和节水增产的一项重要措施。一般而言，渠灌区若不采取任何节水措施，采用田间大块划小和土地平整工程，可是灌溉水利用系数提高0.050.10。畦灌是耕地经平整后，利用畦埂将田块划分成小块进行灌溉；沟灌是在作物行间开挖灌水沟，灌溉水从输水沟进入灌水沟后，在水流动的过程中由沟底和沟壁向周围入渗湿润土壤的方式进行灌溉。畦灌要求的地面坡度以0.0010.003为宜，最大不要超过0.01；沟灌要求地面坡度以0.0030008为宜，最大不要超过0.02。 结合土地平整，进行田间工程改造，划长畦(沟)为短畦(沟)，改宽畦为窄畦，设计合理的畦沟尺寸和入畦(沟)流量，可大大提高灌水均匀度和灌水效率。陕西洛惠渠的研究表明，在入畦单宽流量为35 L/s时，灌水定额随畦长而变，当畦长由100 m改为30 m时，灌水定额减少150204 m3/hm2；当畦长30100 m时，畦单宽流量从2 L/s增加到5 L/s灌水定额可降低150225 m3/hm2。 6. 推广应用喷灌、滴灌、微灌、膜上灌、膜下灌节水新技术 喷灌可将水均匀地喷洒在作物上，它可以根据作物的不同生育期、不同需水量科学控制灌水定额，平均灌水定额30 m3。喷灌工程不需平整耕地、修建田间毛渠和打埂，一般可以节省土地10%20%。喷灌灌水均匀，节约用水，对地形的适应性强，与地面灌溉相比，大田喷灌一般可省水3050%，增产1030%。喷灌的主要缺点是一次性投资较高，受风的影响大，在多风的季节，会出现喷洒不均匀，蒸发损失增大。 滴灌工程是目前科技含量最高、起点最高的节水形式，是高效农业的首选。滴灌与一般的畦灌相比有很多优点，具体主要体现在以下四个方面:一是省水，滴灌属局部灌溉，仅湿润作物根区附近的土壤，避免了输水损失和深层渗漏损失，地表湿润，减少了地面蒸发，节水率可达80%，能最大限度利用水源。二是省肥，在滴灌过程中，用施肥罐将可溶性肥料随水滴入作物根部发育区，可有效地使肥料利用率由30%40%提高到50%60%。二是省工，无须平地、筑埂、打畦。滴灌土壤不板结，垄间于燥，可减少中耕和除草等投工，省工50%80%。四是适应性强，它对地形适应能力强，在坡度为50°60°的陡坡上，也可以采用滴灌系统，由于滴灌是小水勤滴，适时适量，土壤理化性能好，一般可增产20%30%以上3，并可有效地改善蔬菜的品质。不过，滴灌投资大，因此，更适于经济作物，是温室大棚中最理想的灌水技术，随着农业结构调整的不断深人和高产值、高效农业的推广，滴灌将得到更多的应用。 微灌将水和肥料浇在作物的根部，它比喷灌更省水、省肥。当前推广的主要型式有微喷灌、滴灌、膜下滴灌和渗灌等。膜下滴灌具有增加地温、防止蒸发和滴灌节水的双重优点，节水效果最好，近几年，随着产品国产化和价格的降低，在我国西北地区得到迅速推广。 1996年新疆石河子垦区在大田(棉花)应用膜下滴灌技术取得成功，1999年开始大面积推广应用，力荐在全国范围内进行推广。据统计膜下滴灌单位面积平均用水量是传统灌溉方式的12.5%，是喷灌的50%，是普通滴灌方式的70%。采用膜下滴灌技术后，不需要修农渠，也不需要筑硬打畦。操作简便，节省机力费和人工作业费，并节省抽水电费和肥料费，有效降低了生产成本。膜下滴灌 可使作物根系经常维持适宜水分、通气和养分状态，因此，作物增产显著。 参考文献 1 孟兆江， 黄淮豫. 东平原冬小麦节水高产水肥祸合数学模型研究J.农业工程学报，1998(1):21-23. 2 钱蕴壁，李英能，杨刚. 节水农业新技术M. 郑州:黄河水利出版社，2002. 8