工程节水模式下的农业灌溉论文
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1.地上输水渠道水网型节水工程模式
地上灌溉输水渠道是指水源取水，通过渠道及其建筑物向农田供水，经由田间工程进行农业灌溉的工程系统，包括渠首工程、输配水工程和田间工程。按灌溉控制面积大小和水量分配层次将灌溉渠道分成若干等级，大、中型灌区的固定渠道一般分为干渠、支渠、斗渠和农渠共4级。德州市地上输水渠道水网型节水工程是德州市传统的输水渠系建设方式，其主要特点为：①依托中科院技术支撑，研发了末级渠系远程计量和灌溉管理决策支持两大系统；②探索实施了U形槽滑膜技术；③改进了传统给水栓；④改进了传统伸缩缝切割工艺。
2.地下低压输水管网型节水工程模式
地下低压管道水网节水工程模式是在对传统的灌溉模式进行创新的基础上，逐步形成的“一泵一网一卡两表一带畦田”的灌溉模式。“一泵”是指泵站，“一网”是指输配水管网，“一卡”是指同时具有站首系统的IC智能充值电卡和支管首部的智能水表卡功能的射频卡，“两表”是指系统中的固定水表和移动水表，“一带”是指田间出水口及移动水表以下连接的小白龙输水带，“畦田”是指以农户为单元的田间畦块。
二、工程节水模式的建设及应用特点
1.在灌溉水利用系数方面
地上输水渠道水网型节水工程，是传统的节水工程建设模式在以往的基础上对地上输水渠系的建设进行了改进，其中禹城市的地上渠系建设成绩最为显著，井渠区灌溉水利用系数达到0.85，渠灌区灌溉水利用系数达0.65。地下低压输水管道水网型节水工程，是在以往节水工程基础上的一个创新型的尝试，在当地水资源现状的基础上，可以发挥很好的节水效果，项目中地下低压输水管道水网节水工程中水利用系数可达0.95，可有效避免输水和灌溉过程中水资源的浪费。
2.在施工技术和材料方面
德州市在地上输水渠系建设过程中应用了U形槽滑膜技术，施工过程中省时、省工、省料，渠系使用糙率小、输水和抗地基冻涨变形能力强、质量好；工程切割时改进了传统伸缩缝切割工艺，针对U形槽特殊形状研发了新型切割设备，取得了切割效率高、整齐划一、一次成型、对U形槽无损伤的效果；在伸缩缝填充材料上推广应用了双组分聚硫胶，该材料具有耐高温、弹性好、密封性好、黏接力强的特点，有效解决了输水过程中水资源的渗漏问题，提高了输水效率。地下输水管道水网节水工程施工中，输水管道采用地下低压输水管道，材料为PVC和玻璃钢，管道接口处采用特殊材料处理，杜绝了输水过程中水资源的渗漏和蒸发，提高了管道的输水系数。
3.在安全性方面
地上输水渠系建设中，材料主要为泥沙和水泥，施工过程中存在切割等程序，尽管伸缩缝用特殊的材料处理，输水过程中仍然存在一定量的渗漏，而且主要构筑物主要建在地上，很容易被人为破坏。地下低压管道主要材料为PVC和玻璃钢等，耐腐蚀性和耐老化性比较强，对接缝隙经过特殊处理，解决了水的渗漏问题，并且主要建在地下，不易被破坏。
4.在农业灌溉模式方面
地上输水渠系中，水网建设采用了末级渠系远程计量和灌溉管理决策支持两大系统。通过在支渠和斗渠量水建筑物上安装超声探测仪，自动采集渠道水位，并采用远程遥感技术，将数据传输到用水户协会信息中心进行数据处理，实现了灌溉远程计量。灌溉管理决策支持系统通过土壤墒情监测数据分析，进行科学配水，对农作物适时适量灌溉，实现了科学灌溉，有利于水资源的有效合理利用。地下低压输水管道水网型节水工程，在灌溉决策系统的基础上建设了“一泵一网一卡两表一带畦田”的灌溉模式，采取泵站加管道的模式，由泵站提水加压输入管道，管网输水到地头，每50m设1个出水口配水到畦田，出水口处安装给水栓，可有效减少水资源在田间地头的浪费，同时可以根据作物的需水情况进行适时灌溉，提高了水资源的利用率。
三、工程节水模式运行中的主要问题
在两种节水工程模式的使用过程中，节水效果都比较显著；同时农民在使用过程中也发现了一些问题。地上输水渠道水网型节水工程在节水上取得了不错的成绩，但工程使用过程中仍存在几点不足，例如大多数工程设施建在地面以上，特别是斗、农渠等田间输水渠道及取水设施，对作物的耕作和收获会产生一定影响；同时，工程的主要构筑物主要修建在地面，灌溉间歇期间容易出现人为破损的现象等。地下低压输水管道型水网节水工程不论是灌溉过程还是增产、增收效果都得到了农民的一致好评，同时节水方面也取得了不错的成绩，水资源利用系数可达到0.95。存在的问题是工程各部件的有效使用寿命不同，运行过程中可能会发生损坏等，而这些问题是工程本身不可避免的。项目区建立了相对应的管理模式，基本解决了以上问题。
四、新型给水栓的应用
给水栓———俗称出水口，是低压管道灌溉工程向农田输水配水的重要设施。传统型的给水栓存在着止水不严、开启方式烦琐、不便于田间耕作等致命缺陷，为解决灌溉过程中灌溉水量无法测量到户和田间配水设施容易毁坏及水源配置无序等问题，开展了“多功能给水栓装配式混凝土保护井”成套产品开发与研究，目前已获得两项国家使用新型专利、一项国家发明专利。传
1.功能特点
①隐藏式安装：采用分体式结构，下栓体安装于地下，并以装配式混凝土管保护，实现了隐藏式安装，不影响农机耕作，收割作业时碰不到、碾不坏。②自动进排气：下栓体采用浮体式止水结构，相当于等同口径规格的排气阀，可有效防止水锤冲击、回水负压等因素破坏管网。③自动关闭：止水阀板为浮体结构，在水流浮力作用下可实现自动关闭，此功能省去了灌溉前管理人员逐一检查是否关紧的繁杂工作，防止无序开启、乱开盗水。④移动上体：上栓体为专用开启工具，一般一条支管上只配一个上体，由专职水管员保管和使用，彻底解决了系统中给水栓乱开启问题，确保按轮灌制度灌溉。⑤多向出水和用水量：上下栓体采用快速接头连接方便快捷，同时可实现4个方向出水；计量式移动上栓体安装了灌溉专用水表，实现了分户分田块用水计量。
2.农业灌溉使用流程
①打开混凝土盖板。②安装上栓体，顺时针旋转开关开启放水。③开启放水前先记录水表起码，每户灌溉结束后记录水表止码，并由用水户签字确认，作为水量计量到户、水费收缴的依据。④灌溉结束后逆时针摇动开关把手，至浮体上浮到位不漏水为止。再逆时针转动上栓体使上下栓体分离，盖好混凝土盖板，进行下一个出水口灌溉。
五、实施效果分析
1.地上输水渠系型水网节水工程效果分析
地上渠系型水网节水工程实施后，井渠区灌溉水利用系数达到0.85，渠灌区灌溉水利用系数达0.65，项目区年增产粮食362.7万kg，年节水215万m3，年省工18万个，年增灌溉效益1830万元，粮食综合生产能力提高4%，项目区农民人均纯收入增加332元，受益人口达到1.44万人，有效促进了项目区农村经济的快速发展。
2.地下低压输水管道型水网节水工程效果分析
①用泵站取代了传统灌溉模式下多台（套）的抽水机械。同时，管道化灌溉不仅配套建筑少，节省建设成本，而且工程使用寿命长，实现了一次投资、长期受益。项目运行后，平均亩次灌溉费用由之前的34元降低到18元，节省近50%。②变过去的多级提水、大水漫灌为现在的一级提水、管网输水到田间地头，有效解决了输水过程的渗漏、蒸发问题，水利用系数达0.95以上。初步测算，项目实施后亩次灌溉用水由100m3减为65m3，节水35%，项目区年节水400多万m3。③减少了输水渠占地，并且输水管道大部分埋于地下，只有出水口占用极少的土地，对田间机械耕作和运输几乎没有影响。据统计，仅2010年度项目区就节省土地近1100亩（73.33hm2），土地利用率提高了2.4%。④项目运行前，农民浇地需要人手多，劳动强度大，占用工时长，项目区4.5万亩（0.33万hm2）耕地灌溉周期达20天，需人工30100个；项目运行后，灌溉周期缩短为10天，仅需人工9900个，省工20200个。⑤项目完成后，农田都能浇上适时水、充足水，彻底改善了项目区的灌溉条件，真正实现了旱涝保收。由于水浇条件的改善，项目区粮食作物亩产可增加100kg左右，增产0.45万t，极大地提高了农业生产效率和效益。经初步测算，2010年度项目的实施，节省了劳力，降低了生产成本，增加了农民收入，用水户实际承担农业灌溉成本大大降低，亩均增收约240元，农民增收节支1085万元。
作者:孙占泉 高佩玲 景金勇 孙晓俊 王乃江 单位:山东省德州市水利局水科所