龐海云

（陜西省涇惠渠管理局 陜西 三原 713800）

1 自然概況

富縣位于陜西省北部，延安市南部，渭北旱塬北沿，陜北黃土高塬南部，屬黃土高塬溝壑區(qū)與丘陵溝壑區(qū)的過(guò)渡地帶，洛河中上游子午嶺林區(qū)。東依黃龍山系與宜川、洛川相鄰，西靠子午嶺與甘肅合水、寧縣相接，南接隆坊塬與黃陵相靠，北緣丘陵溝壑與志丹、甘泉、寶塔區(qū)相連。海拔在1000到1200m之間。總面積4182.00km2，全縣轄8鎮(zhèn)5鄉(xiāng)1個(gè)街道辦事處，240個(gè)行政村。2008年總?cè)丝?4.84萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口11.66萬(wàn)人。全縣地勢(shì)東南低，西北高。地貌以丘陵溝壑為主。在2005年第五屆全國(guó)縣域經(jīng)濟(jì)基本競(jìng)爭(zhēng)力提升速度最快的百縣（市）評(píng)選中入圍。

中指塬地處富縣西部塬區(qū)，距縣域10.5km，屬丘陵溝壑區(qū)半干旱大陸性氣候，塬面寬闊，平均海拔高程1100m～1300m。包括三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、分別是鉗二鄉(xiāng)、羊泉鎮(zhèn)、吉子現(xiàn)鄉(xiāng)?，F(xiàn)有人口32450人，現(xiàn)有蘋果面積78330畝，是富縣主要蘋果生產(chǎn)基地之一。

2 區(qū)域內(nèi)缺水現(xiàn)狀

2.1 干旱缺水

富縣中指塬灌區(qū)地處富縣西部塬區(qū)，距縣域10.5km，屬丘陵溝壑區(qū)半干旱大陸性氣候，區(qū)域內(nèi)自然災(zāi)害主要有干旱、大風(fēng)、冰雹、霜凍等，尤其以干旱最為嚴(yán)重。在國(guó)家大力倡導(dǎo)“退耕還林”工程以來(lái)，區(qū)內(nèi)大力發(fā)展蘋果種植，現(xiàn)有果園面積78330畝，但基本上維持在靠天吃飯的局面，果品商品率低。

2.2 區(qū)域內(nèi)水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化

中指塬灌區(qū)地形破碎、溝壑縱橫，土質(zhì)疏松，地表水資源貧乏，降水量年際變化大，年內(nèi)分配不均，6月～9月約占全年降水量的75%。暴雨集中以及植被缺乏，是構(gòu)成該地區(qū)嚴(yán)重水土流失，生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因。

區(qū)域內(nèi)溝壑密度達(dá)12 km/km2。塬區(qū)主要地表組成物質(zhì)為黃土，因深厚的黃土土層與其明顯的垂直節(jié)理性，遇水易崩解，抗沖、抗蝕性能很弱，溝道崩塌、滑塌、瀉溜等混合侵蝕異?；钴S。塬區(qū)的降水特點(diǎn)是年降水量少而暴雨集中，汛期降雨量占年降水量的70%～80%，其中大部分又集中在幾次強(qiáng)度較大的暴雨。暴雨歷時(shí)短、強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)，是造成嚴(yán)重水土流失和高含沙洪水的主要原因。同時(shí)，黃土高原地區(qū)植被稀少，也是造成生態(tài)惡化的主要因素之一。

2.3 區(qū)域內(nèi)可利用水資源

1998年以來(lái)，當(dāng)?shù)厮块T在中指塬灌區(qū)充分利用公路路面為天然集雨場(chǎng)，修建水窖積蓄雨水。項(xiàng)目區(qū)目前有水窖1000眼，年可蓄水3.35萬(wàn)m3，能滿足部分果園生產(chǎn)需水（每年十余次的噴施農(nóng)藥用水）。2005年，富縣縣政府在余渠河建成漩水灣水庫(kù)和中指塬東西兩輸水干管的鋪設(shè)，又為塬區(qū)完善了供水泵站工程，每年可向塬區(qū)供水43.80萬(wàn)m3。塬區(qū)現(xiàn)有果園7.8萬(wàn)畝，按照普通的灌水方式，蘋果的灌溉定額為24m3/畝，需水量為187.2萬(wàn) m3，缺水 143.3萬(wàn) m3。

3 節(jié)水灌溉應(yīng)用的意義與發(fā)展前景

3.1 節(jié)水灌溉應(yīng)用的意義

節(jié)水灌溉首先是建立節(jié)水型社會(huì)的需要。陜北的丘陵溝壑區(qū)水資源緊缺，實(shí)施節(jié)水灌溉后，可以使有限的水資源得到合理的開發(fā)和利用，提高水的利用率，節(jié)約水資源。其次，節(jié)水灌溉是增加農(nóng)民收入的必然要求。節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用，可以把科學(xué)技術(shù)同生產(chǎn)過(guò)程直接聯(lián)系在一起，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。這一技術(shù)的應(yīng)用可以充分挖掘農(nóng)業(yè)內(nèi)部增收潛力，提高農(nóng)業(yè)綜合效益，增加農(nóng)民種植果業(yè)的積極性。節(jié)水灌溉是改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的需求。最后，通過(guò)節(jié)水灌溉，可節(jié)約大量農(nóng)業(yè)用水，減少地表水的引用和地下水的開采。節(jié)約的水可用于林、草、牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善以及增加城鎮(zhèn)生產(chǎn)、生活用水。

3.2 節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展前景

目前，我國(guó)節(jié)水灌溉工程中，噴灌、微灌技術(shù)所占的比重還比較輕，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較還有較大的差距。從20世紀(jì)50年代初到80年代初，美國(guó)新增灌溉面積2億畝，其中噴灌面積占50%；在此期間，前蘇聯(lián)新增灌溉面積的70%采用噴灌。以色列在推廣噴、微灌技術(shù)的過(guò)程中，研制出多種灌溉兼施肥設(shè)備，使肥料與灌溉水混合使用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、增產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的統(tǒng)一。

水資源的保證程度與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著不可分割的關(guān)系，這一問(wèn)題已經(jīng)引起國(guó)家的高度重視。近年來(lái)，國(guó)家更是把大力發(fā)展節(jié)水灌溉，推廣渠道防滲、管道輸水、噴灌滴灌等技術(shù)作為重點(diǎn)來(lái)建設(shè)。隨著認(rèn)識(shí)水平的提高，我國(guó)節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。地下滴灌技術(shù)就是在灌溉過(guò)程中，水通過(guò)地埋毛管上的灌水器緩慢滲入附近土壤，再借助毛細(xì)管作用或重力擴(kuò)散到整個(gè)作物根層地灌溉技術(shù)。由于在灌溉過(guò)程中幾乎沒(méi)有水分蒸發(fā)損失，而且對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞輕，因此，該項(xiàng)技術(shù)的節(jié)水增產(chǎn)效果最為明顯，而且便于農(nóng)田作業(yè)和管理，特別適合于在我國(guó)西北地區(qū)干旱、高溫、風(fēng)大的自然條件下推廣使用。

4 節(jié)水灌溉工程實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)使用不同節(jié)水灌溉方式時(shí)，富縣中指塬灌區(qū)丘陵溝壑區(qū)地形對(duì)土地耕作層的侵蝕作用，分析適合該地區(qū)的節(jié)水灌溉技術(shù)。以微噴灌技術(shù)為例進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)分析。

4.1 微噴灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

4.1.1 設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度

微噴灌耗水主要為作物本身的生理消耗，地面蒸發(fā)損失很小?？捎檬剑?）、（2）計(jì)算。

式中，Ea——設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，mm/d；

Kv——作物遮陰率對(duì)耗水量的修正系數(shù)，當(dāng)由式（2）計(jì)算出的數(shù)值大于1時(shí)，取值為1；本次果樹多數(shù)樹齡為掛果1～2年的成樹，因此取值為1；

Ec——作物需水強(qiáng)度，mm/d；

Gc——作物遮陰率，對(duì)果樹根據(jù)樹冠半徑和果樹所占面積計(jì)算確定。

經(jīng)計(jì)算，蘋果采用不同的灌水方式取值不同，滴灌為3～5mm/d，微噴灌為4～6mm/d。

4.1.2 設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比

設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比是指被濕潤(rùn)土體占計(jì)劃濕潤(rùn)層總土體積的百分比?？捎墒剑?）計(jì)算。

式中，P——土壤濕潤(rùn)比（%）；

Aω——微噴頭的有效濕潤(rùn)面積，m2；

n——一棵樹下布置的微噴頭數(shù)，個(gè)；

St、Sr——果樹株距、行距，m。

若每棵蘋果樹下布設(shè)兩個(gè)噴頭，噴頭噴灑半徑為1m；經(jīng)計(jì)算，蘋果園土壤濕潤(rùn)比為52.3%。

4.2 微噴灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.2.1 微噴灌溉系統(tǒng)布置方案

因項(xiàng)目區(qū)地形坡度較大，豎向高差超過(guò)100m，且塬頂面建有2000m3蓄水池，具備進(jìn)行自壓灌溉的條件，故擬采用自壓半固定式管道微噴灌溉。田間灌溉管網(wǎng)分三級(jí)，即分干管、支管、毛管。分干管和支管采用固定地埋式，毛管為移動(dòng)式。分干管沿與等高線垂直方向下坡布置，支管根據(jù)實(shí)際地形采用魚骨形布置，支管沿平行等高線的塬臺(tái)地布置，毛管沿種植地壟方向布置。支管單向供水，支管間距按30m布置，遇到地形復(fù)雜處間距可適當(dāng)?shù)睦蠡蚩s小，支管上給水栓間距按果樹行距4m布置，支管上給水栓接毛管，微噴頭由三通與毛管連接，噴頭間距為果樹株距3m，通過(guò)雙噴頭進(jìn)行灌溉。

考慮運(yùn)行方便，分干管進(jìn)口處設(shè)置一進(jìn)水閘閥，每條支管進(jìn)口設(shè)置1個(gè)閘閥。每支管末端設(shè)一泄水閘閥，為放空管道。

4.2.2 設(shè)計(jì)流量

（1）毛管設(shè)計(jì)流量。

毛管設(shè)計(jì)流量＝一個(gè)噴頭出水流量×噴頭個(gè)數(shù)

噴頭選用LWP型微噴頭，噴嘴直徑1.2mm，出水流量57L/h。按照節(jié)水灌溉制度下的蘋果的灌溉定額10m3/畝，則一棵樹需水量為0.18 m3，則需3.16小時(shí)澆完。

毛管經(jīng)濟(jì)管徑為DN25，一條毛管控制10個(gè)噴頭，毛管設(shè)計(jì)流量為570L/h。

（2）分干管、支管設(shè)計(jì)流量。

一次灌溉天數(shù)為3天，一天灌溉時(shí)間為17小時(shí)。灌溉系統(tǒng)中分干管采取續(xù)灌制度，支管采取集中輪灌制度，5條支管為一個(gè)輪灌組，各條分支管同時(shí)開啟12條毛管。

分干管流量＝支管流量×支管數(shù)支管流量＝毛管流量×毛管條數(shù)

4.2.3 管徑的確定

式中，D——管道內(nèi)徑（m）；

Q——設(shè)計(jì)流量（m3/s）；

V——管內(nèi)經(jīng)濟(jì)流速（m/s）。

最后按水力計(jì)算調(diào)整管徑。

4.2.4 管材的選取

選擇管材主要以其工作可靠，價(jià)格低廉，使用年限長(zhǎng)，內(nèi)壁光滑以及安裝施工容易為準(zhǔn)。經(jīng)濟(jì)比選后，田間輸配水管選用PVC-U管，管壓PN=1MPa。

5 節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用后的效益分析

果園節(jié)水灌溉項(xiàng)目實(shí)施后，對(duì)項(xiàng)目區(qū)果樹關(guān)鍵需水期進(jìn)行節(jié)水灌溉，每年灌溉3次，不僅可以增加果品產(chǎn)量，還可以提高果品的商品率。根據(jù)富縣類似地區(qū)節(jié)水灌溉的統(tǒng)計(jì)資料，當(dāng)?shù)靥O果年平均產(chǎn)量約1200kg，果品按照2009年的綜合價(jià)格3.0元/kg計(jì)算：①實(shí)施果園節(jié)水灌溉后，按蘋果每畝增產(chǎn)20%左右估計(jì)，可增產(chǎn)240kg，增收720元。②實(shí)施果園節(jié)水灌溉后，蘋果每畝商品率提高了10%，即每公斤增加0.2元，每畝產(chǎn)生效益240元。綜上，實(shí)施灌溉后每畝增收效益960元。

節(jié)水灌溉實(shí)施后，蘋果種植面積不斷增加，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。隨蘋果產(chǎn)量的增加和品質(zhì)的提高，農(nóng)民收入每年以20%速度增加，有的地方農(nóng)民增收速度更大。通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，不僅改善了果園的生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增收，帶動(dòng)和促進(jìn)了全縣果業(yè)經(jīng)濟(jì)又好又快的發(fā)展，而且群眾生產(chǎn)生活水平得到顯著提高，有力地推動(dòng)了全縣高效農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

到2010年底，富縣中指塬灌區(qū)實(shí)施節(jié)水灌溉蘋果面積達(dá)到0.7萬(wàn)畝?？梢钥闯?，在富縣中指塬丘陵溝壑區(qū)實(shí)施蘋果節(jié)水灌溉技術(shù)是可行的。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為緩解水資源危機(jī)，促進(jìn)全縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。陜西水利