新疆干旱地區(qū)的節(jié)水工程技術(shù)措施

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［摘要］針對(duì)新疆地區(qū)長(zhǎng)年缺水干旱，農(nóng)作物主要依靠水利工程灌溉，而很多灌區(qū)由于當(dāng)時(shí)建設(shè)技術(shù)水平落后、投資資金不足等因素，導(dǎo)致水資源大量浪費(fèi)、渠系水利用效率低等問(wèn)題。基于新疆農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)高效節(jié)水的工程技術(shù)措施進(jìn)行了分析。節(jié)水灌溉技術(shù)快速發(fā)展，為極為干旱的新疆地區(qū)有限水資源的合理配置和優(yōu)化利用提供重要保障。實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)分區(qū)合理選擇適宜節(jié)水灌溉措施，優(yōu)化配置經(jīng)濟(jì)用水結(jié)構(gòu)，推動(dòng)區(qū)域農(nóng)業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］農(nóng)業(yè)灌溉；管道輸水；防滲加固；膜下滴灌

新疆地處亞歐大陸干旱地區(qū)，總面積166萬(wàn)km2，占全國(guó)國(guó)土面積的1/6，但水資源量只有882億m3，僅占全國(guó)3%。新疆每年總用水量約460億m3，其中，農(nóng)業(yè)灌溉用水量約430億m3，占總用水量94%。“荒漠綠洲，灌溉農(nóng)業(yè)”，沒(méi)有灌溉就沒(méi)有新疆農(nóng)業(yè)，而實(shí)踐應(yīng)用中農(nóng)業(yè)灌溉毛灌溉定額約735m3/畝，渠系水利用率還不到50%。田地灌溉方式選擇不匹配、工程節(jié)水水平不高、灌溉供需極不平衡等，造成水資源大量浪費(fèi)[1]。因此，結(jié)合自然氣象條件、農(nóng)作物類型和水資源情況等因素，科學(xué)選擇節(jié)水灌溉技術(shù)措施，急需建設(shè)工程節(jié)水、創(chuàng)建節(jié)水型農(nóng)業(yè)，合理開(kāi)發(fā)利用有限水資源，發(fā)展高效節(jié)水現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，有效推動(dòng)新疆廣闊疆域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

1管道輸水節(jié)水節(jié)地工程措施

新疆干旱地區(qū)，雖然田間節(jié)水灌溉技術(shù)科研、推廣和應(yīng)用均發(fā)展非?？?，但作為水資源輸配的重要載體，輸配水工程的節(jié)水依然是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究的重要內(nèi)容。由于受當(dāng)時(shí)建設(shè)技術(shù)水平、投資資金以及后期養(yǎng)維落實(shí)力度等因素制約，灌溉輸配水過(guò)程中的水資源蒸發(fā)和滲漏量約占總引水量的50%。新疆高溫干燥的氣候條件，年均降雨量約150mm，而年均蒸發(fā)量卻為降雨量的十倍甚至幾十倍，明渠輸配水過(guò)程中強(qiáng)烈蒸發(fā)帶走大量水資源。另外，新疆絕大部分明渠修建于沙漠周邊地帶，土壤入滲量大，加上長(zhǎng)時(shí)間高溫差的凍融破壞，明渠輸配水滲漏嚴(yán)重[2]。據(jù)研究成果表明，采用管道輸水可以減少輸配水工程水損量的85%左右。新疆特殊的“三山夾兩盆”地勢(shì)，以及大面積開(kāi)展的田間微灌技術(shù)要求優(yōu)質(zhì)水源等，為開(kāi)展管道輸水提供重要地形和技術(shù)需求支撐。利用山區(qū)與盆地間的地勢(shì)差，通過(guò)在山區(qū)建設(shè)蓄水水庫(kù)，通過(guò)重力自流經(jīng)輸水管道將水資源引入到灌區(qū)，一方面可以減少修建加壓泵站、能源供應(yīng)等配套工程，可以明顯降低工程造價(jià)，有的甚至比井灌區(qū)還節(jié)省投資；另一方面，管道輸水避免外面雜物、外來(lái)污水等對(duì)水質(zhì)帶來(lái)的二次污染，可以實(shí)現(xiàn)與大面積噴灌、滴灌等田間高效節(jié)水技術(shù)的無(wú)縫銜接，且可以減少明渠修建占用的土地資源，能夠有效提高整個(gè)灌區(qū)的節(jié)水現(xiàn)代農(nóng)業(yè)層次，對(duì)新建灌區(qū)和改造升級(jí)灌區(qū)提供一個(gè)新的節(jié)水節(jié)能模式。雖然管道輸水存在很大優(yōu)勢(shì)，但在我國(guó)還處于發(fā)展階段，水錘問(wèn)題、大口徑薄壁管道生產(chǎn)制作、管道輸配水過(guò)程中的水情監(jiān)控與調(diào)度、管材管件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化系列化等問(wèn)題，還有待進(jìn)一步加深研究和實(shí)際應(yīng)用探討。但在產(chǎn)業(yè)和政策有利推動(dòng)下，尤其是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉“精細(xì)化、精益化”水資源優(yōu)化配置和“智慧水利”動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)模擬和智能分析等技術(shù)要求，新疆各地區(qū)將會(huì)大力發(fā)展高效節(jié)水節(jié)能的管道輸配水工程，改造升級(jí)“技術(shù)落后、水損嚴(yán)重”的明渠輸配水方式，促進(jìn)工程節(jié)水農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2渠道防滲節(jié)水工程措施

開(kāi)源節(jié)流，做好渠系配套及防滲加固修復(fù)節(jié)水工作，提高渠系水綜合利用系數(shù)，為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供適時(shí)、適量的灌溉水，是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要保障條件。目前，新疆地區(qū)灌溉水輸送主要以明渠為主，凍融破壞帶來(lái)的滲漏導(dǎo)致大量水資源損失。新疆地區(qū)灌區(qū)防滲節(jié)水升級(jí)改造主要采用土料（水泥土）防滲、砌石防滲、混凝土防滲、膜料防滲等多種類型。由于不同防滲技術(shù)其適用的氣象環(huán)境和土質(zhì)巖性不同，因此，對(duì)已建渠道進(jìn)行防滲升級(jí)改造或新渠道規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分結(jié)合灌區(qū)地形地貌、水文氣象、土壤地質(zhì)等條件，在詳細(xì)渠道損壞致因調(diào)查分析和地質(zhì)勘探成果基礎(chǔ)上，合理選擇防滲類型和防滲材料，并對(duì)防滲結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行合理計(jì)算和論證分析，以確定與工程實(shí)際相匹配的防滲方案。另外，在考慮防滲類型時(shí)，還應(yīng)充分考慮灌區(qū)凍脹問(wèn)題。新疆絕大部分地區(qū)，冬季負(fù)溫時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，冰凍程度較深，凍脹破壞較為嚴(yán)重，必須采取合理防凍脹措施以確保防滲工程能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[3]。目前，新疆地區(qū)主要采取換填土法和保濕法，即通過(guò)將渠道基土更換為風(fēng)積砂、砂礫石等非凍脹土，或在渠床混凝土板下敷設(shè)保濕材料確保基土長(zhǎng)期處于正溫環(huán)境，這樣可以有效降低渠床水分向凍峰面轉(zhuǎn)移的可能性，避免或降低渠道發(fā)生凍脹破壞。渠道防滲可以減少渠系輸配水過(guò)程中的水資源損失量，改善渠系周圍土壤條件，有利于提高整個(gè)灌區(qū)灌溉用水利用率。如新疆北屯灌區(qū)一八三團(tuán)北干渠，在結(jié)合渠道工程特性后，合理選擇C20預(yù)制混凝土板襯砌防滲方案，灌溉定額由改造前的1000―1100/667m3有效降低到改造后的683/667m3，同時(shí)渠系水利用系數(shù)也由改造前的0.45有效提高到改造后的0.56。渠道防滲后，避免渠線周圍土體受滲漏水影響，渠道沿線地下水位明顯下降，兩側(cè)根底鹽堿化程度也得到有效降低，作物增產(chǎn)明顯。合理選用渠道防滲技術(shù)，不僅可以改善渠系運(yùn)行條件，同時(shí)具有良好節(jié)水效益、生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

3改進(jìn)地面灌溉節(jié)水技術(shù)措施

傳統(tǒng)地面灌溉主要以“格田漫灌、大畦漫灌”為主，不僅會(huì)造成大量水資源浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)、影響農(nóng)作物生長(zhǎng)[4]。改進(jìn)地面灌溉技術(shù)，通過(guò)合理土地規(guī)劃，以“小畦灌、長(zhǎng)畦短灌、細(xì)流溝灌和溝植溝灌”、“膜上灌、膜側(cè)灌、膜溝灌”等改進(jìn)地面灌溉節(jié)水措施為主，大力發(fā)展節(jié)水灌溉，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置。另外，新疆許多地區(qū)還結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，合理探索和引進(jìn)“波涌灌、閘管灌、水平畦田灌、波涌灌、小白龍灌”等其他改進(jìn)地面節(jié)水灌溉方式。膜上灌溉具有較高節(jié)水效率，一般在20%，有的甚至達(dá)到60%―70%。膜上灌溉有效杜絕灌溉水的深層滲漏，可以提高灌水均勻度，土體能夠達(dá)到均勻分布。由于地膜覆蓋作用，不僅可以降低水分蒸發(fā)程度，同時(shí)還可以形成膜下水分小循環(huán)，且可以抑制周圍雜草生長(zhǎng)，為農(nóng)作物生長(zhǎng)營(yíng)造良好環(huán)境。膜上灌可以有效增產(chǎn)，如：棉花增產(chǎn)20%左右、玉米增產(chǎn)30%左右、甜菜增產(chǎn)40%左右。膜上滴灌條件下，農(nóng)作物出苗率高、前期生長(zhǎng)發(fā)育快，且具備較好保墑效果，便于形成良好“水-肥-氣-熱”的小環(huán)境，可以縮短水肥向農(nóng)作物根系運(yùn)動(dòng)距離，實(shí)現(xiàn)水肥的合理吸收利用，節(jié)水、增產(chǎn)效益明顯。

4高效節(jié)水灌溉技術(shù)措施

“噴灌技術(shù)、滴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、膜下滴灌技術(shù)”等高效節(jié)水灌溉技術(shù)在新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展中起到非常重要的作用。在新疆山前洪積扇前緣地帶，充分利用當(dāng)?shù)氐牡匦魏蜌庀髼l件，通過(guò)重力自流實(shí)現(xiàn)“自壓噴灌”，不僅可以減少噴灌動(dòng)力費(fèi)用，同時(shí)由于當(dāng)?shù)仫L(fēng)力較小，可以有效降低噴水過(guò)程中的水資源漂移損失[5]。噴灌技術(shù)在新疆山丘地區(qū)、干旱缺水地區(qū)，如：哈密巴里坤、伊犁州特克斯縣等經(jīng)濟(jì)作物地區(qū)具有較好應(yīng)用效果。地表、地下水混合加壓滴灌技術(shù)，對(duì)于地下水超采區(qū)的水資源合理利用起到非常好的緩解作用，“開(kāi)源節(jié)流”有利于恢復(fù)像吐魯番、哈密等超采區(qū)的地下水位。滴灌節(jié)水技術(shù)在大量試驗(yàn)研究和田間應(yīng)用總結(jié)基礎(chǔ)上，已從常規(guī)單一棉花、果樹(shù)等少量作物，向玉米、小麥、甜菜等新疆地區(qū)特色經(jīng)濟(jì)作物發(fā)展，尤其是在“核桃、紅棗”等經(jīng)濟(jì)林作物中的應(yīng)用，為新疆打造環(huán)塔里木盆地“經(jīng)果林”創(chuàng)造了良好節(jié)水技術(shù)條件。在新疆建設(shè)兵團(tuán)及地方大力推廣和應(yīng)用研究下，“膜下滴灌”技術(shù)帶來(lái)的耕地連年增產(chǎn)增收，水資源利用率得到明顯提高，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境得到極大改善，將新疆農(nóng)業(yè)從常規(guī)“節(jié)水革命”向“農(nóng)業(yè)智能信息化革命”快速推進(jìn)。

5結(jié)語(yǔ)

新疆地區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)的改進(jìn)和合理利用，要綜合考慮灌區(qū)地形地貌、氣象水文、水資源狀況、渠床地質(zhì)和缺水程度等因素，同農(nóng)作物生長(zhǎng)時(shí)的需水特性和節(jié)水灌溉制度有機(jī)聯(lián)合起來(lái)，選擇與工程實(shí)際和關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)參數(shù)均較優(yōu)越的現(xiàn)代節(jié)水工程技術(shù)措施，大力發(fā)展“節(jié)水農(nóng)業(yè)”和“智慧農(nóng)業(yè)”，推動(dòng)新疆“十三五”大規(guī)模高效節(jié)水農(nóng)業(yè)快速穩(wěn)健發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者:王楓 單位:新疆塔里木河流域阿克蘇管理局