羅浩然

(營口市農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 營口 115003)

為提高灌區(qū)節(jié)水灌溉能力，遼寧省目前正在實(shí)施大中型灌區(qū)的現(xiàn)代化改造，通過對灌區(qū)現(xiàn)代化的改造，加大對灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，有效保障全省的糧食安全[1]。目前，國內(nèi)對于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)技術(shù)研究取得一定研究成果[2-9]，對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的主要灌溉模式、渠道襯砌、渠道斷面布設(shè)方式進(jìn)行了關(guān)鍵方案的分析，但這些成果大都具有一定的地域性，需要從區(qū)域灌區(qū)灌溉供水的特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定適合于區(qū)域灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的最優(yōu)技術(shù)方案[10-13]。為提高遼寧省高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)質(zhì)量，從高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)灌溉模式、渠道襯砌、斷面布設(shè)進(jìn)行綜合比選，提出適合于遼寧省灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的最優(yōu)技術(shù)方案，研究成果對于遼寧省灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)技術(shù)方案設(shè)計(jì)具有重要參考價(jià)值。

1 灌區(qū)概況

灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田位于營口市，工程所在區(qū)域地勢從南向北逐步遞減，從西到東地勢逐步增加，1/150為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)縱向比降，整個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田縱向高程為750m，寬度為2km，灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田覆蓋面積為350hm2[14]。遼陽灌區(qū)按照遼寧省土壤普查數(shù)據(jù)表明為棕壤土。灌溉土、灌溉壤土為耕地主要土壤類型[15]。灌區(qū)主要灌溉的農(nóng)作物為玉米、小麥和水稻。灌區(qū)降水量多年均值為600～800mm，蒸發(fā)量多年均值為400～500mm，氣溫多年均值為15.2℃，風(fēng)速均值為2.5m/s。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工程類別和規(guī)模分別為IV等和小I型。對遼陽灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的灌溉模式、渠道襯砌、斷面布設(shè)進(jìn)行綜合比選，提出適合于遼陽灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的最優(yōu)技術(shù)方案。

2 技術(shù)方案比選

2.1 灌溉方式比選

按照遼陽灌區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地勢條件及區(qū)域灌溉農(nóng)作物的主要耕作方式，按照常規(guī)地面灌溉、滴灌以及低壓管道灌溉3種模式進(jìn)行比選，各類灌溉模式的設(shè)計(jì)方案見表1。

表1 營口灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的不同灌溉模式技術(shù)方案

對比營口灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的不同灌溉模式技術(shù)方案，將灌溉水輸送到田間通過輸水渠道是常規(guī)地面灌溉的主要灌溉方式，灌溉模式主要通過地面漫灌方式進(jìn)行。常規(guī)地面灌溉方式運(yùn)維管理相對較為簡單，且實(shí)施技術(shù)難度相對較低，但常規(guī)地面灌溉輸水效率較低主要受漫灌水量損失較大所致。將低壓力水通過耐壓度較低的管道輸送到田間是低壓管道灌溉的主要方式，低壓管道灌溉也是地面灌溉的主要技術(shù)，低壓道灌溉輸水效率較高且具有相對較低的水量損失，但低壓管道灌溉對運(yùn)管人員技術(shù)要求較高，具有較低的運(yùn)維成本，灌水分配容易出現(xiàn)不均勻的情況。通過管道在農(nóng)作物根部土壤將一定壓力的灌溉水進(jìn)行滴入是滴灌的主要灌溉方式，省水、省工、省肥是滴灌主要灌溉優(yōu)點(diǎn)，滴灌灌溉最大特點(diǎn)在于此類灌溉方式可以對農(nóng)作物進(jìn)行均勻灌溉，對于農(nóng)作物土壤固結(jié)和水分吸收較為有利，但滴灌安裝技術(shù)相對較為復(fù)雜，且長期滴灌會對滴頭造成堵塞，且對于滴灌措施運(yùn)維難度相對較大。營口灌區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不是很高，為了提高灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田生態(tài)灌溉的理念，滴灌模式為營口灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)選灌溉方式。

2.2 襯砌材料對比

營口灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)土壤主要為壤土，建設(shè)區(qū)水量滲漏損失相對較大，流速抗沖刷程度相對較低，因此在建設(shè)時(shí)需要對渠道襯砌進(jìn)行抗凍及防沖刷的處理，提高渠道襯砌的穩(wěn)定程度，渠道襯砌比選方案見表2。

表2 營口灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的渠道襯砌技術(shù)方案

從營口灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的渠道襯砌技術(shù)方案比選結(jié)果可看出，在渠道襯砌進(jìn)行比選時(shí)，重點(diǎn)考慮的因素為渠道布設(shè)、流量設(shè)計(jì)值、建筑襯砌材料等。從3種方案下的渠道襯砌技術(shù)方案比較可分析，0.021為混凝土板輸水效率中的糙率值，而漿砌卵石作為方案二的渠道襯砌建筑材料，其糙率值相對較高，為0.032，鍍鋅網(wǎng)片石籠作為方案三的襯砌建筑材料，其糙率值達(dá)到最大，為0.042，3種建筑襯砌材料對于輸水效率而言，糙率值越高其輸水效率越低，因此輸水效率最高的混凝土板，其次為漿砌卵石，輸水效率最低的為鍍鋅網(wǎng)片石籠。對于防滲效果而言，滲流量在0.09～0.21m3/(m2·d)之間為混凝土板，而漿砌卵石為方案二的襯砌建筑材料其滲流量要高于混凝土，其滲流量在0.11～0.32m3/(m2·d)之間，鍍鋅網(wǎng)片石籠為方案三的襯砌建筑材料，其防滲效果較低，其滲流量在0.19～0.39m3/(m2·d)之間，滲流量越高其防滲效果越低，因此對于3種建筑襯砌材料而言，滲透效果最好的混凝土板，其次為漿砌卵石，鍍鋅網(wǎng)片石籠在3種襯砌建筑材料中防滲效果最低。對于生態(tài)灌區(qū)而言，生態(tài)理念最好的為鍍鋅網(wǎng)片石籠，而漿砌卵石和混凝土板由于硬化原因其生態(tài)景觀理念相對較差。從三種襯砌建筑材料施工難易程度而言，鍍鋅網(wǎng)片石籠和混凝土板施工難易程度及質(zhì)量保證程度都要高于漿砌卵石，漿砌卵石的施工質(zhì)量保證程度相對較難。各類材料使用年限中漿砌卵石和混凝土板具有較長年限，而鍍鋅網(wǎng)片石籠的使用年限相對較低。對于東北地區(qū)而言，襯砌材料的抗凍性能要求較高，三類襯砌建筑材料中允許法向位移量是抗凍能力評定主要指標(biāo)，位移量在5～10mm之間的為混凝土板，在10～20mm之間的為漿砌卵石，在10～30mm的為鍍鋅網(wǎng)片石籠，位移量越高其防凍性能越高，在各類襯砌建筑材料中鍍鋅網(wǎng)片石籠的抗凍性能最優(yōu)。通過對抗凍性能、工程安全、造價(jià)等因素綜合進(jìn)行綜合比選，鍍鋅網(wǎng)片石籠的方案為最優(yōu)渠道襯砌技術(shù)方案。

2.3 渠道橫斷面比選

在灌溉方式、渠道襯砌進(jìn)行綜合比選的基礎(chǔ)上，確定鍍鋅網(wǎng)片石籠為灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的推薦技術(shù)方案，在此基礎(chǔ)上考慮方案渠道橫斷面的影響，對比分析鍍鋅網(wǎng)片石籠梯形斷面和矩形斷面，對比分析見表3。

表3 營口灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)渠道橫斷面比選

梯形和矩形為鍍鋅網(wǎng)片石籠主要渠道斷面形式，梯形斷面相比于矩形斷面具有較好的水力條件，矩形斷面相比于梯形斷面在相同流量條件下具有較小的占地面積，挖填方量相比于梯形斷面更低。矩形和梯形斷面防滲效果較為接近，矩形斷面和梯形斷面的防滲效果相差不大，各類型斷面的滲透效果降低不明顯?？蛇m應(yīng)的流量區(qū)間對于矩形斷面而言較高，而由于斷面半徑較低，使得適應(yīng)的流量區(qū)間對于梯形斷面而言要高。鍍鋅網(wǎng)片石籠可根據(jù)灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的規(guī)模進(jìn)行二次加高，具有較好的流量適應(yīng)范圍。方案一為鍍鋅網(wǎng)片石籠梯形斷面，石籠尺寸為30cm，1∶1.5為梯形斷面邊坡系數(shù)，方案一施工相對簡單但占地面積較大，方案二矩形斷面占地面積較小。通過綜合比選，鍍鋅網(wǎng)片石籠矩形斷面為營口灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的最優(yōu)技術(shù)方案。

3 結(jié)語

(1)鍍鋅網(wǎng)片石籠允許法向位移量在10～30mm，具有最佳的防凍脹性能，但由于單價(jià)高其總體造價(jià)要高于混凝土板，但從抗凍性能、后期運(yùn)維管理成本而言，其性價(jià)比總體高于混凝土板和漿砌卵石等傳統(tǒng)渠道襯砌材料。

(2)矩形斷面相比于梯形斷面其占地較小，30cm的鍍鋅網(wǎng)片石籠，其渠道設(shè)置為矩形斷面具有工程投資低和施工速度快的優(yōu)點(diǎn)，適合于東北地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。

(3)滴灌相比于常規(guī)地面灌溉和低壓管道灌溉，更適合于遼寧地區(qū)農(nóng)作物灌溉，但滴灌安裝技術(shù)相對較為復(fù)雜，且長期滴灌會對滴頭造成堵塞，且對于滴灌措施運(yùn)維難度相對較大，后期需要對灌區(qū)灌溉方式進(jìn)行進(jìn)一步探討。