吳吉祥

(新疆伊犁州鞏乃斯河流域管理處，新疆 伊犁 835000)

1 灌區(qū)概況

鞏乃斯河下游北岸大渠灌區(qū)位于新源縣西北部。東起則克臺(tái)溝口，西止鞏乃斯種羊場西界，北抵阿吾拉勒山南麓，南瀕鞏乃斯河，東西長67km，南北平均寬4．3km，總面積290km2。灌區(qū)設(shè)計(jì)凈灌面積24653hm3，現(xiàn)實(shí)灌面積22633hm2。灌區(qū)南面是鞏乃斯河，自東向西流淌，北面為阿吾拉勒山，地形北高南低、東高西低，總地勢由東向西傾斜。除東部的則克臺(tái)溝、鐵木里克溝等形成小沖積扇突出起伏外，大部分土地連片且地形比較平坦，由河灘、谷地、丘陵三部分組成。灌區(qū)東西平均坡度約為1/1200，而南北坡度則較陡峻，約為1/30～1/80。灌區(qū)海拔高程在800～900m之間。灌區(qū)骨干工程全長72．4km，已全部配套通水，干渠防滲襯砌31．5km，土渠運(yùn)行40．9km。由于灌區(qū)內(nèi)部作物種植業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，廣大農(nóng)牧民爭相種植經(jīng)濟(jì)效益好、耗水高的農(nóng)作物等原因，導(dǎo)致灌區(qū)水資源緊缺，水資源供需矛盾日趨突出。鑒于灌溉現(xiàn)狀，研究調(diào)整灌溉模式，加快推進(jìn)灌區(qū)節(jié)水建設(shè)尤為必要。

2 灌溉方式的選擇

2.1 常規(guī)灌溉與高效節(jié)水灌溉方式比選

從灌區(qū)地形、地貌、土壤狀況以及工程運(yùn)行中水費(fèi)、電費(fèi)等多種因素考慮，灌區(qū)采用高效節(jié)水灌溉方式優(yōu)于地面灌溉。分析如下:

(1)灌區(qū)土壤以砂壤土為主，土層厚度普遍小于80cm，灌區(qū)南北向地形坡度平均1/60，如采用地面灌溉田面集水困難，水流容易沖蝕地表土層形成溝壑，田間管理難度大。

(2)灌區(qū)表層砂壤土以下為透水性較強(qiáng)的砂礫石層，如采用地面灌溉，水量滲漏損失非常大，無法滿足灌區(qū)節(jié)水要求。節(jié)水灌溉可以采用較小灌水定額進(jìn)行淺澆勤灌，便于嚴(yán)格控制土壤水分，使之與作物生長需水更相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)適時(shí)適量的灌水，給農(nóng)作物創(chuàng)造更好的生長條件，達(dá)到增產(chǎn)的目的，噴滴灌較地面常規(guī)灌溉節(jié)水25～35%，提高產(chǎn)量10～15%。

(3)灌區(qū)用水成本高，水費(fèi)貴，只有采用高效節(jié)水灌溉才能最大限度節(jié)約用水量，降低灌溉成本。節(jié)水灌溉便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)控制，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省勞動(dòng)力，噴滴灌、涌泉灌還可以結(jié)合施化肥和農(nóng)藥。

(4)節(jié)水灌溉采用管道輸水，無需田間的灌水溝渠和田埂，一般情況下可增加耕地7～10%;與地面灌溉相比，節(jié)水灌溉一次性投資較高，需配套管網(wǎng)和附屬設(shè)施。

(5)采用管道輸水，灌溉水利用系數(shù)可達(dá)0．80～0．85，而渠道全防滲輸水灌溉水利用只能達(dá)到0．65 ～0．70，提高0．20 ～0．25%。

根據(jù)以上分析灌區(qū)采用高效節(jié)水灌溉方式優(yōu)于地面灌溉。

2.2 不同節(jié)水灌溉形式的比選

噴灌優(yōu)點(diǎn)在于利用灌區(qū)有利地形形成自壓噴灌，能耗小，運(yùn)行成本低;適應(yīng)性較強(qiáng)，適合于大多數(shù)作物，對地面平整度要求較低;灌水較均勻，均勻度可達(dá)80%左右;灌水定額小，一般不會(huì)產(chǎn)生地表徑流造成水土流失，也可避免深層滲漏，不會(huì)引起地下水位抬升。缺點(diǎn):噴灌受風(fēng)的影響較大，風(fēng)力超過3級不宜進(jìn)行噴灑作業(yè)，采用半固定系統(tǒng)時(shí)，搬移管道的勞動(dòng)強(qiáng)度大，固定資產(chǎn)投資較高，平均畝投資約為615元。

滴灌是目前最先進(jìn)的灌水技術(shù)之一，其主要優(yōu)點(diǎn)在于灌水均勻、控制性好，節(jié)水效益顯著，不受風(fēng)的影響，對土壤和地形的適應(yīng)性好，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，具有明顯的省水、省肥、省工的特點(diǎn)。然而滴灌也有缺點(diǎn)，滴灌對水質(zhì)要求高，過濾系統(tǒng)投資大。

管道灌優(yōu)點(diǎn)在于以管道代替明渠輸水，可減少輸水過程的滲漏蒸發(fā)損失，適應(yīng)性較強(qiáng)不受風(fēng)的影響，可減少輸水渠道占地，節(jié)省土地3%左右，平均畝投資230元。缺點(diǎn):管道灌對地面平整度有一定要求，灌水均勻受田間平整程度影響較大，灌水定額比噴灌大，可能產(chǎn)生一定的深層滲漏，可能產(chǎn)生一定水土流失。

以上是對節(jié)水灌溉的一些定性分析，就本灌區(qū)而言，各種節(jié)水灌溉形式的對比分析如下(以下敘述的畝投資為分干管以下不包括分干管的畝均直接投資，運(yùn)行費(fèi)主要為人工費(fèi)):

2.2.1 固定式噴灌

固定式噴灌系統(tǒng)是指全部管道在整個(gè)灌溉季節(jié)固定不動(dòng)，一般埋于地下，與半固定式噴灌相比，相當(dāng)于將半固定式噴灌的移動(dòng)支管變?yōu)楣潭ü艿?。固定式噴灌系統(tǒng)設(shè)備利用率不高，畝投資高，使用方便，適合于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，勞動(dòng)力緊張，以種植灌水頻繁、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物為主的大規(guī)模化經(jīng)營。全固定噴灌系統(tǒng)畝直接投資1800～2000元，運(yùn)行費(fèi)一年50元/畝。

2.2.2 半固定式噴灌

半固定式噴灌系統(tǒng)在新疆已應(yīng)用了20余年，就各種噴灌而言，也是目前全疆應(yīng)用最廣的一種噴灌型式，積累了豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此種型式噴灌的主要優(yōu)點(diǎn)是投資相對較低，設(shè)備利用率高，運(yùn)行管理簡單;主要缺點(diǎn)是需人工拆裝、搬移地面支管，勞動(dòng)強(qiáng)度較大、勞動(dòng)條件較差，同時(shí)，還噴灌共有的受風(fēng)和空氣濕度影響大的缺點(diǎn)。

同固定式噴灌相比，半固定式噴灌的地面管道可以是部分固定，部分移動(dòng)的，以下分三種情況:

(1)地面支管也為固定管道，僅移動(dòng)同時(shí)輪灌的地面豎管，同時(shí)選擇兩套地面豎管備用，此種形式的半固定噴灌系統(tǒng)較固定噴灌系統(tǒng)每畝節(jié)約200元，其畝直接投資1600～1800元，運(yùn)行費(fèi)一年50元/畝。

(2)根據(jù)灌溉制度來選擇同時(shí)需要開啟的地面支管數(shù)量，同時(shí)選擇兩套備用的地面支管。此種形式是比較常規(guī)的半固定式噴灌形式，其畝直接投資600～700元，一條地面支管一個(gè)灌溉周期內(nèi)需要搬運(yùn)9次左右，管理起來不方便，運(yùn)行費(fèi)一年60元/畝。

(3)為了盡可能減少地面移動(dòng)支管的搬運(yùn)次數(shù)，減輕負(fù)擔(dān)，選擇較多數(shù)量的備用地面支管。并且使畝均直接投資控制在1200元內(nèi)，經(jīng)計(jì)算一條地面支管備用6套，該地面支管一個(gè)灌溉周期內(nèi)僅需要搬運(yùn)3次左右，管理起來不方便，運(yùn)行費(fèi)一年60元/畝。

2.2.3 滾移式噴灌

滾移式噴灌機(jī)是一種動(dòng)力移動(dòng)、定點(diǎn)噴灑的噴灌機(jī)械，是在半固定式移動(dòng)噴灌系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大型半機(jī)械化噴灌機(jī)具，該結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適應(yīng)性廣，勞動(dòng)強(qiáng)度低，適合小麥、棉花、大豆、甜菜、牧草等多種作物。運(yùn)行方向與耕作方向一致。灌區(qū)滾移式噴灌系統(tǒng)畝直接投資900～1100元，但由于其運(yùn)行需要柴油等動(dòng)力支持，則運(yùn)行費(fèi)比較高，為350元/畝。

2.2.4 平移式噴灌

平移式噴灌機(jī)與滾移式噴灌機(jī)在管道布置方面相似，只是平移式噴灌機(jī)規(guī)模更大一些。平移式噴灌機(jī)噴灑強(qiáng)度偏大，適合在沙性土壤上使用，對地形要求較高，對條田形狀要求高。平移式噴灌機(jī)一般來說單機(jī)控制面積大，適宜在地形平坦且風(fēng)小的平原區(qū)使用，平移式噴灌機(jī)系統(tǒng)機(jī)械化(或自動(dòng)化)程度高、省工，但畝均投資較高，運(yùn)行費(fèi)也高，需統(tǒng)一管理，灌區(qū)平移式噴灌系統(tǒng)畝直接投資900～1200元，但由于其運(yùn)行需要柴油等動(dòng)力支持，則運(yùn)行費(fèi)比較高為450元/畝。

2.2.5 低壓管道輸水細(xì)流溝灌

低壓管道灌工程是以管道輸水進(jìn)行地面灌溉的工程，由取水工程部分、輸水配水管網(wǎng)系統(tǒng)和田間灌水系統(tǒng)三部分組成。為達(dá)到灌水均勻減少田間損失的目的，通常應(yīng)進(jìn)行土地平整，將長畦(溝)改為短畦(溝)，田間一般采用給水栓接移動(dòng)軟管等措施。低壓管道灌投入較低、效益明顯，但其田間節(jié)水力度較噴灌和微灌低，灌區(qū)低壓管道灌系統(tǒng)畝直接投資300～400元，年運(yùn)行費(fèi)為38元/畝。

2.2.6 滴灌

滴灌灌水很均勻、控制性好，節(jié)水效益顯著，不受風(fēng)的影響，對土壤和地形的適應(yīng)性好，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，具有明顯的省水、省肥、省工的特點(diǎn)。然而滴灌也有缺點(diǎn)，一是對水質(zhì)要求高，過濾系統(tǒng)投資大;二是主要用在灌溉經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物上，投資相對較高，灌區(qū)滴灌系統(tǒng)畝直接投資800～900元，年運(yùn)行費(fèi)為35元/畝。

2.2.7 噴滴結(jié)合灌

一個(gè)系統(tǒng)噴灌和滴灌相結(jié)合比較靈活，噴灌進(jìn)行播前灌，達(dá)到洗鹽壓堿的目的，播后采用滴灌，灌水均勻、控制性好，節(jié)水效益顯著，不受風(fēng)的影響，對土壤和地形的適應(yīng)性好，噴滴結(jié)合可滿足作物倒茬、不同作物灌溉需要。近兩年用滴灌進(jìn)行糧食作物的灌溉在北疆地區(qū)有了一定的推廣。灌區(qū)噴滴結(jié)合灌系統(tǒng)畝直接投資1000～1100元，年運(yùn)行費(fèi)為45元/畝。

2.2.8 涌泉灌

該系統(tǒng)的末級灌水器為小細(xì)管，布置形式與滴灌類同，一次性投資較高，但對水質(zhì)的要求比滴灌低，不易賭塞。而涌泉管的灌水器流量比滴灌大，在保水能力差的沙性土壤中使用，節(jié)水效果比滴灌差。涌泉管適宜種植間距較大的果樹等經(jīng)濟(jì)作物。灌區(qū)滴灌系統(tǒng)畝直接投資1000～1200元，年運(yùn)行費(fèi)為25元/畝。幾種灌溉方式比選見表1。

表1 灌溉方式比選表

綜上所述，從技術(shù)角度，上述幾種灌溉形式均可在灌區(qū)使用，但哪種形式最適合本灌區(qū)，還需考慮宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展、區(qū)域特色、投資運(yùn)行等多方面因素。通過現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研并結(jié)合灌區(qū)地形、土壤、氣象、農(nóng)作物等自然條件狀況綜合考慮，滴灌、噴滴結(jié)合灌和低壓管道三種灌溉方式更適合本灌區(qū)地面縱坡大、土層相對較薄等特點(diǎn)。其中，對玉米、大豆、油葵、打瓜等采用膜下滴灌;對冬小麥、牧草采用噴灌;對林業(yè)采用低壓管道灌溉;考慮到灌區(qū)農(nóng)作物輪作和農(nóng)業(yè)種植的隨機(jī)性，對這一部分作物采用噴滴結(jié)合灌。

3 結(jié)語

灌區(qū)是一個(gè)以農(nóng)業(yè)為主的區(qū)域，區(qū)域氣溫相對于全疆其它地區(qū)低，降水相對較多，蒸發(fā)量相對較少，較適宜發(fā)展以噴滴灌、管道灌等為主的節(jié)水灌溉形式。灌區(qū)以小麥、玉米、大豆等糧食作物為主，部分區(qū)域也有棉花等經(jīng)濟(jì)作物，以上作物的節(jié)水灌溉經(jīng)驗(yàn)較為豐富，已在全疆推廣。節(jié)水型農(nóng)業(yè)是未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，如何選擇更合適的節(jié)水灌溉方式尤為重要?？茖W(xué)合理的灌溉方式可提高灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)與水資源利用率，防止土壤次生鹽漬化;減少由于灌溉方式不當(dāng)而導(dǎo)致的風(fēng)蝕面積的擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境的惡化。通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，采取客觀、高新灌溉技術(shù)，合理利用水資源，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］周和平，徐小波，馬福忠，于江海．新疆21世紀(jì)初節(jié)水灌溉問題［J］．中國農(nóng)村水利水電，1999(10):15-16．

［2］張志新．滴灌工程規(guī)劃設(shè)計(jì)原理與運(yùn)用［J］．節(jié)水灌溉，2000(06):11-12．

［3］張志新．對新疆發(fā)展噴灌的認(rèn)識(shí)［J］．節(jié)水灌溉，2007(07)．

［4］節(jié)水灌溉實(shí)用手冊［M］．中國水利水電出版社，2005．