干旱地区节水工程技术措施

［摘要］针对新疆地区长年缺水干旱，农作物主要依靠水利工程灌溉，而很多灌区由于当时建设技术水平落后、投资资金不足等因素，导致水资源大量浪费、渠系水利用效率低等问题。基于新疆农业节水灌溉应用实践，对干旱地区农业高效节水的工程技术措施进行了分析。节水灌溉技术快速发展，为极为干旱的新疆地区有限水资源的合理配置和优化利用提供重要保障。实际工程中应根据分区合理选择适宜节水灌溉措施，优化配置经济用水结构，推动区域农业和社会经济可持续稳定发展。

［关键词］农业灌溉；管道输水；防渗加固；膜下滴灌

新疆地处亚欧大陆干旱地区，总面积166万km2，占全国国土面积的1/6，但水资源量只有882亿m3，仅占全国3%。新疆每年总用水量约460亿m3，其中，农业灌溉用水量约430亿m3，占总用水量94%。“荒漠绿洲，灌溉农业”，没有灌溉就没有新疆农业，而实践应用中农业灌溉毛灌溉定额约735m3/亩，渠系水利用率还不到50%。田地灌溉方式选择不匹配、工程节水水平不高、灌溉供需极不平衡等，造成水资源大量浪费[1]。因此，结合自然气象条件、农作物类型和水资源情况等因素，科学选择节水灌溉技术措施，急需建设工程节水、创建节水型农业，合理开发利用有限水资源，发展高效节水现代化农业，有效推动新疆广阔疆域农业的可持续稳定发展。

1管道输水节水节地工程措施

新疆干旱地区，虽然田间节水灌溉技术科研、推广和应用均发展非常快，但作为水资源输配的重要载体，输配水工程的节水依然是农业节水灌溉研究的重要内容。由于受当时建设技术水平、投资资金以及后期养维落实力度等因素制约，灌溉输配水过程中的水资源蒸发和渗漏量约占总引水量的50%。新疆高温干燥的气候条件，年均降雨量约150mm，而年均蒸发量却为降雨量的十倍甚至几十倍，明渠输配水过程中强烈蒸发带走大量水资源。另外，新疆绝大部分明渠修建于沙漠周边地带，土壤入渗量大，加上长时间高温差的冻融破坏，明渠输配水渗漏严重[2]。据研究成果表明，采用管道输水可以减少输配水工程水损量的85%左右。新疆特殊的“三山夹两盆”地势，以及大面积开展的田间微灌技术要求优质水源等，为开展管道输水提供重要地形和技术需求支撑。利用山区与盆地间的地势差，通过在山区建设蓄水水库，通过重力自流经输水管道将水资源引入到灌区，一方面可以减少修建加压泵站、能源供应等配套工程，可以明显降低工程造价，有的甚至比井灌区还节省投资；另一方面，管道输水避免外面杂物、外来污水等对水质带来的二次污染，可以实现与大面积喷灌、滴灌等田间高效节水技术的无缝衔接，且可以减少明渠修建占用的土地资源，能够有效提高整个灌区的节水现代农业层次，对新建灌区和改造升级灌区提供一个新的节水节能模式。虽然管道输水存在很大优势，但在我国还处于发展阶段，水锤问题、大口径薄壁管道生产制作、管道输配水过程中的水情监控与调度、管材管件生产标准化系列化等问题，还有待进一步加深研究和实际应用探讨。但在产业和政策有利推动下，尤其是农业节水灌溉“精细化、精益化”水资源优化配置和“智慧水利”动态监测、动态模拟和智能分析等技术要求，新疆各地区将会大力发展高效节水节能的管道输配水工程，改造升级“技术落后、水损严重”的明渠输配水方式，促进工程节水农业的稳定发展。

2渠道防渗节水工程措施

开源节流，做好渠系配套及防渗加固修复节水工作，提高渠系水综合利用系数，为农作物生长提供适时、适量的灌溉水，是农产品质量和产量的重要保障条件。目前，新疆地区灌溉水输送主要以明渠为主，冻融破坏带来的渗漏导致大量水资源损失。新疆地区灌区防渗节水升级改造主要采用土料（水泥土）防渗、砌石防渗、混凝土防渗、膜料防渗等多种类型。由于不同防渗技术其适用的气象环境和土质岩性不同，因此，对已建渠道进行防渗升级改造或新渠道规划设计过程中，要充分结合灌区地形地貌、水文气象、土壤地质等条件，在详细渠道损坏致因调查分析和地质勘探成果基础上，合理选择防渗类型和防渗材料，并对防渗结构形式进行合理计算和论证分析，以确定与工程实际相匹配的防渗方案。另外，在考虑防渗类型时，还应充分考虑灌区冻胀问题。新疆绝大部分地区，冬季负温时间持续较长，冰冻程度较深，冻胀破坏较为严重，必须采取合理防冻胀措施以确保防渗工程能够长期稳定运行[3]。目前，新疆地区主要采取换填土法和保湿法，即通过将渠道基土更换为风积砂、砂砾石等非冻胀土，或在渠床混凝土板下敷设保湿材料确保基土长期处于正温环境，这样可以有效降低渠床水分向冻峰面转移的可能性，避免或降低渠道发生冻胀破坏。渠道防渗可以减少渠系输配水过程中的水资源损失量，改善渠系周围土壤条件，有利于提高整个灌区灌溉用水利用率。如新疆北屯灌区一八三团北干渠，在结合渠道工程特性后，合理选择C20预制混凝土板衬砌防渗方案，灌溉定额由改造前的1000―1100/667m3有效降低到改造后的683/667m3，同时渠系水利用系数也由改造前的0.45有效提高到改造后的0.56。渠道防渗后，避免渠线周围土体受渗漏水影响，渠道沿线地下水位明显下降，两侧根底盐碱化程度也得到有效降低，作物增产明显。合理选用渠道防渗技术，不仅可以改善渠系运行条件，同时具有良好节水效益、生态效益和社会经济效益。

3改进地面灌溉节水技术措施

传统地面灌溉主要以“格田漫灌、大畦漫灌”为主，不仅会造成大量水资源浪费，同时还会破坏土壤结构、影响农作物生长[4]。改进地面灌溉技术，通过合理土地规划，以“小畦灌、长畦短灌、细流沟灌和沟植沟灌”、“膜上灌、膜侧灌、膜沟灌”等改进地面灌溉节水措施为主，大力发展节水灌溉，实现水资源的优化配置。另外，新疆许多地区还结合当地实际情况，合理探索和引进“波涌灌、闸管灌、水平畦田灌、波涌灌、小白龙灌”等其他改进地面节水灌溉方式。膜上灌溉具有较高节水效率，一般在20%，有的甚至达到60%―70%。膜上灌溉有效杜绝灌溉水的深层渗漏，可以提高灌水均匀度，土体能够达到均匀分布。由于地膜覆盖作用，不仅可以降低水分蒸发程度，同时还可以形成膜下水分小循环，且可以抑制周围杂草生长，为农作物生长营造良好环境。膜上灌可以有效增产，如：棉花增产20%左右、玉米增产30%左右、甜菜增产40%左右。膜上滴灌条件下，农作物出苗率高、前期生长发育快，且具备较好保墒效果，便于形成良好“水-肥-气-热”的小环境，可以缩短水肥向农作物根系运动距离，实现水肥的合理吸收利用，节水、增产效益明显。

4高效节水灌溉技术措施

“喷灌技术、滴灌技术、微灌技术、膜下滴灌技术”等高效节水灌溉技术在新疆农业发展中起到非常重要的作用。在新疆山前洪积扇前缘地带，充分利用当地的地形和气象条件，通过重力自流实现“自压喷灌”，不仅可以减少喷灌动力费用，同时由于当地风力较小，可以有效降低喷水过程中的水资源漂移损失[5]。喷灌技术在新疆山丘地区、干旱缺水地区，如：哈密巴里坤、伊犁州特克斯县等经济作物地区具有较好应用效果。地表、地下水混合加压滴灌技术，对于地下水超采区的水资源合理利用起到非常好的缓解作用，“开源节流”有利于恢复像吐鲁番、哈密等超采区的地下水位。滴灌节水技术在大量试验研究和田间应用总结基础上，已从常规单一棉花、果树等少量作物，向玉米、小麦、甜菜等新疆地区特色经济作物发展，尤其是在“核桃、红枣”等经济林作物中的应用，为新疆打造环塔里木盆地“经果林”创造了良好节水技术条件。在新疆建设兵团及地方大力推广和应用研究下，“膜下滴灌”技术带来的耕地连年增产增收，水资源利用率得到明显提高，农业生态环境得到极大改善，将新疆农业从常规“节水革命”向“农业智能信息化革命”快速推进。

5结语

新疆地区节水灌溉技术的改进和合理利用，要综合考虑灌区地形地貌、气象水文、水资源状况、渠床地质和缺水程度等因素，同农作物生长时的需水特性和节水灌溉制度有机联合起来，选择与工程实际和关键性技术指标参数均较优越的现代节水工程技术措施，大力发展“节水农业”和“智慧农业”，推动新疆“十三五”大规模高效节水农业快速稳健发展。

参考文献：

[1]赵波.我国北方节水灌溉技术现状与发展策略[J].吉林水利，2012，（12）：54-57.

[2]蔡晓莉，韦顺凡.农业节水灌溉现状及其发展趋势[J].中国农村水利水电，2009，（8）：20-21.

[3]余昌福.高效节水灌溉的发展现状与管理模式的探究[J].吉林水利，2014，（11）：14-16.

[4]杨海峰.浅谈我国灌溉节水技术[J].吉林水利，2014，（4）：49-51.

[5]温随群，李立峰.我国农业节水灌溉问题及对策[J].水利科技与经济，2009，15（6）：485-487.

作者:王枫 单位:新疆塔里木河流域阿克苏管理局