1、試論小河西水庫灌區節水改造的技術問題【摘 要】小河西水庫灌區水毀重建規劃工作已經圓滿完成，部分渠段已開始實施，但從規劃中還存在著節水改造有關的問題，由于干渠所在的地質條件比較復雜，滲水比較嚴重，所以必須進行節水改造。節水以干渠防滲為重點，結合農藝措施、田間措施、非充分灌溉技術、井渠結合的方法，并針對不同的作物采用不同的灌溉標準，達到節水和擴大灌溉面積的目的。 【關鍵詞】小河西水庫灌區；節水改造；技術 1.前言 小河西水庫灌區水毀恢復工程與節水改造規劃工作已經完成，并且已經開始建設。小河西水庫灌區興建于1958年，以小河西水庫為灌溉地表水源，小河西水庫灌區位于通遼市扎魯特旗中西部，距旗政府所在地

2、魯北鎮25km，地理坐標是東經12036-12043，北緯4423-4437，灌區全長74km（其中：香山灌域54km，工農灌域20km），平均寬2km，總面積148km2（合22.2萬畝），所轄服務范圍香山鎮六個村，魯北鎮四個村及香山農場兩個村，灌區總耕地面積11萬畝，播種面積8.4萬畝。灌區原設計灌溉面積5.0萬畝，歷史最高年度灌溉3.2萬畝，最少年份1.1萬畝，多年平均灌溉1.6萬畝。 2.小河西水庫灌區節水改造任務艱巨 根據通遼市水利勘察設計院完成的小河西水庫水毀恢復工程設計報告，規劃灌溉面積2.3萬畝，其中工農灌域2.0萬畝，全部為旱田；香山灌域0.3萬畝，全部為水田。水田灌溉保證率

3、為75%，旱田灌溉保證率為50%。年可供水量為1160萬立方米。小河西灌區興建于1958年，以小河西水庫為灌溉地表水源，該灌區經過40余年的運行，渠系建筑物出現了嚴重的破損現象。1998年8月8日的特大洪水使小河西水庫的主壩決口，水庫溢洪道、工農涵洞及香山涵洞被沖毀，水毀以后，水庫原有的灌溉能力全部喪失，99年至2003年春旱，灌區人民群眾用柴油機水泵從河道抽水解決春種灌溉用水問題。 小河西水庫除險加固工程的實施，相繼重建了水庫香山涵洞及工農涵洞，恢復水庫向灌區輸水灌溉的功能。小河西灌區工農干渠下游的主要渠系建筑物建設年代久遠，多為砌石及草木結構，經多年運行，都相繼出現了不同程度的破損現象，并

4、且在98洪水中也遭到了不同程度的破壞，均損毀廢棄，因此，小河西水庫除險加固的成功實施后，為了能盡快發揮其原有的灌溉效益，解決下游灌區人民群眾農田無法灌溉的難題，急需對小河西灌區水毀建筑物進行恢復重建。由于水源有限，為了擴大灌溉面積，必須對灌區進行節水改造。 小河西灌區面臨干渠工程不夠配套、建設標準偏低、老化失修、管理落后等一系列問題，還面臨灌溉水量不足的嚴峻問題。通過節水改造，不但要解決現狀缺水，而且在不增加灌溉用水總量的前提下，還要在灌區控制范圍內擴大灌溉面積。灌區節水改造建設周期長，綜合性強，投入巨大，技術方案和技術路線既要立足于生產上已經得到驗證的成套技術，同時應有必要的前瞻性，制定科學

5、、合理的改造標準，積極、慎重地采用新技術、新材料、新工藝，以增加灌區改造的科技含量、提升灌區功能，保證工程質量，降低建設費用和運行成本，提高灌區經濟效益。 3.小河西灌區節水改造的技術問題 根據小河西灌區所處氣候條件有顯著差異，節水改造技術決策可歸納為下述幾個主要方面： 3.1以可供水資源總量確定灌區規模 我國農業面臨的水資源嚴峻形勢不僅表現為水資源的人均占有量和畝均占有量低，而且更突出地表現為水土資源配置失衡。小河西水庫灌區墾殖率僅為50%左右，即灌區控制范圍有近一半的面積為各類荒地。充足的光熱資源和豐富的土地資源引起人們以擴大灌溉面積發展農牧業生產的愿望，但往往忽視了水資源承載能力的限制，

6、造成上游開荒、下游棄耕，湖泊干涸，河道斷流，綠州萎縮，自然生態惡化的嚴重后果。因此灌區改造必須正確把握水資源的承載能力，確立以水資源承載能力決定灌區發展規模的技術原則。 水資源承載能力主要取決于水資源條件，一般而言，水資源豐富地區的水資源承載能力大，而水資源匱乏地區的水資源承載能力小。但是，水資源的承載能力又表現出明顯的可變性，廣義上講開源、節流都是為了提高水資源的承載能力，當然這種提高是有限制的。水資源開發程度超出安全限度意味著水資源的承載風險加大；超出技術、經濟合理性的節流，也必然帶來運行、管理上的風險。水資源承載能力還表現為相當大的彈性，例如超采淺層地下水的短期合理性與長期危害性是并存的

7、。正確利用水資源承載能力的彈性可以大大提高水利工程的經濟合理性，超出限度則最終會影響農業生產。 在考慮水資源承載能力時，還必須考慮對生態環境的影響。水資源短缺的北方地區，在當前技術水平下，提高水資源對經濟發展的承載能力，不能不影響到生態環境用水，因此本地區應首先保證必要的生態環境用水，也要同時從長遠上考慮生態環境的承受能力。 3.2 確定不同的灌溉標準 灌區通常采用單一灌溉設計保證率，例如有關規范規定的影響因素中，作物影響是以“作物組成”的形式出現的，并未明確同一灌區的不同作物可采用不同的灌溉設計保證率。這種狀況與我國農業傳統上強調糧食生產有關，也與規劃設計的粗放有關。灌區節水改造中如何正確選

8、擇灌溉設計保證率是一個有爭議的問題，一方面該區域水資源短缺，不可能選擇過高的灌溉標準，另一方面灌區節水改造的效果又應該體現在灌溉保證率的提高上。 小河西灌區建于5070年代，灌溉設計保證率是根據當時的水文氣象、水土資源、作物組成、灌區規模等因素確定的。80年代以來氣候呈現逐年干旱的態勢，河流年徑流量明顯減少，灌區的灌溉實際保證率并未達到設計保證率。例如工農灌域有65%的灌溉面積每年只能灌水1次，且遠低于設計灌溉定額。因此，灌區節水改造的效果首先不是體現為提高灌溉設計保證率，而應該體現在恢復灌溉保證率上。 現在農業種植面臨重大結構調整，即由目前以糧為主的“糧、經”二元結構變為“糧、經、飼”均衡發

9、展的三元結構，農業用水形態呈多樣化趨勢。優質、專用糧食作物和大多數經濟作物因產值高、適用水肥條件好等原因，要求較高的灌溉保證率，而耐旱牧草和一般糧食作物則不要求較高的灌溉保證率，因此同一灌區應該針對作物要求確定不同的灌溉設計保證率，這是適應農業種植結構調整，發展灌區經濟的必然選擇。 采用多種灌溉設計保證率給灌區規劃設計和運行管理帶來技術上的難度，解決的辦法應依水源條件不同而異。在單一水源條件下，可通過調整作物種植布局和實行作物區域種植、規模經營的方法解決，在多水源特別是開發利用地下水的條件下，應在供水保證率高的水源受益地區種植要求灌溉保證率高的作物。渠道也可以采用既適合大流量輸水，也適合較小流

10、量輸水的形式。 3.3 合理開發和運用水資源，建設井渠結合灌區 灌區以小河西水庫為主水源，但并未對區內全部水資源實行有效的統一管理。降雨形成的土壤水是水資源的重要賦存形式，有效利用降水是提高農田水份生產效率，解決水資源短缺的重要技術方向。本地區多年平均降水量為399.5mm，降水年內分配不均，主要分布在69月份，站全年降水量的80%。屬補充灌溉農業，對降水有較大的依賴性。據有關研究表明，本地區土壤水的資源量占降水資源量的60%70%，玉米生育期土壤水可達其全部耗水量的1/3，但土壤水并未得到充分利用。開始在有效利用降水上做文章。但是降水集中在7、8、9三個月，春季少雨，為此在有條件的地區建設蓄

11、水工程，集蓄雨水，降水不足時則少量利用渠水補足蓄水，形成了“渠引庫蓄”的用水模式。這種用水模式大大減少了灌溉用水量，對該類灌區節水改造方向影響深遠。 地下水是該灌區的重要水資源，在井渠結合方面取得了不少經驗，特別是水庫沖毀之后，農民自發地打了部分機電井，為利用地下水打下了基礎，地下水開發利用對灌區的意義并不僅僅是增加可供水量，而且能控制耕地鹽漬化，為種植結構調整提供便利的水利條件。西因為該地區降水少，淺層地下水主要靠灌溉補給；淺層地下水往往礦化度較高，且在垂直方向和水平方向呈不均勻分布；灌區墾殖率低，灌區內各類荒地大量分布，潛水蒸發損失大，這些因素都給小河西灌區的地下水開發利用帶來多方面的特殊

12、性。實行井渠結合是小河西灌區節水改造的重要內容。 3.4以干渠防滲為重點 小河西水庫灌區渠系復雜，渠線較長、渠道的工程地質條件為部分強風化巖層和含礫砂壤土層，輸水損失大，以渠道防滲作為節水改造主要措施是符合實際情況的。但是渠道防滲耗資巨大，而且還存在凍漲破壞的威脅，如何正確選擇渠道防滲措施是灌區節水改造面臨的技術決策。干渠與田間渠道比較有以下特點：干渠一般按續灌方式運行，行水時間長；田間渠道一般按輪灌方式運行，行水時間短。各級渠道的合計設計流量，田間渠道一般為骨干渠道的幾倍至十幾倍，即一級田間渠道的合計斷面遠大于一級干渠的合計斷面。比較單條渠道長度，干渠較田間渠道要大得多，但比較單位灌溉面積的

13、渠道長度，結果正好相反。由此可以看出，干渠輸水損失水量一般大于田間渠道輸水損失水量，干渠防滲畝均費用一般小于田間渠道防滲畝均費用。因此，從投入的有效性考慮，灌區的渠道防滲應以干渠為重點。 渠道的功能主要是輸水、配水，同時還要求不沖、不淤，盡可能減少洇滲對周圍農田的影響，縮短行水時間，保證行水安全等。從這些要求上看，干渠防滲也應優先于田間渠道防滲。井渠結合灌區，渠道通常都有引水補源的作用，因此田間渠道除確有必要的渠段外，一般不宜采取防滲措施。根據以上的特點，小河西灌區干渠采取鋼筋混凝土防滲是比較經濟合理的。 3.5 農藝措施是充分發揮節水改造效益的關鍵 提高降水利用率和生產效率的農藝措施主要是：

14、以平整土地為中心的坡地整治措施，以秸稈和地膜覆蓋為重點的覆蓋保墑措施，以少耕、免耕為主的耕作保墑措施，以平衡施肥和施用抗旱劑為重點的化學調控措施，以選用抗旱品種為重點的生物節水措施，以優化農業資源配置為主的產業化發展措施等等。灌區節水改造的目的是為了提高水利用率和水分生產效率，應在技術方案和技術路線中明確農藝措施的重要作用，也應對農藝措施的篩選和配套提出指導性要求。 4.小河西水庫灌區節水改造的幾項關鍵技術和措施 根據小河西灌區的具體條件，面臨的問題有其特殊性，對節水改造技術有如下幾點需求： 4.1 灌區水循環的模擬和評價技術 灌區引水量的減少以及渠道防滲等節水措施的廣泛采用將影響灌區水循環，

15、特別是地下水的補給和消耗將發生顯著變化，并進一步影響到土壤鹽分運動以及自然植被、人工植被的生態耗水。如何依據節水改造實施前后條件的變化比較準確地推演未來的狀況和變化趨勢，是對這項技術的基本要求。 4.2 渠道防凍漲措施 由于冬季氣候寒冷，防滲渠道破壞的主要原因是凍漲問題，特別是干渠沿線的地下水位有時甚至高于渠底，致使凍漲量過大。國內外渠道防凍漲研究成果和成功經驗不少，技術上沒有大的障礙，問題在于防凍漲措施的有效性往往和建設費用、運行費用成正比，對于我們這樣經濟落后地區尚難以承受。灌區渠道防凍漲問題不宜單純依靠防凍漲措施解決，應提倡針對渠段實際情況采用綜合措施解決。例如，干渠兩側地下水補給條件好

16、，水質也較好，可以沿渠布設機井（或埋設水平排水管），將地下水提入渠中，一方面增加了可供水量，另一方面也可有效降低骨干渠道兩側的地下水位，減輕凍漲威脅，比單純排水的經濟性好。 4.3 高標準平整土地技術 高標準平整土地是提高灌區田間水利用率的基礎性工作，現在主要用人工和推土機結合進行土地平整，但是精度不高，耕地大平小不平，致使灌水仍不夠均勻，灌水定額過大。目前提高田間水利用率的有效措施是劃小畦塊，縮短溝長，但不利于農機作業。國外采用激光平地，保證灌溉效率。但是由于技術和經濟原因近期我們還不可能采用激光技術平整土地，可以在繼續采用人工和推土機的同時，瞄準先進的激光技術，一旦實際成熟則立刻采用。也可

17、以向有關科研部門提供實驗基地，與科研部門進行合作，實驗成功馬上申請大面積推廣。 4.4 非充分灌溉技術 非充分灌溉缺水灌區節水技術改造的必然選擇，但如前所述，由于農藝節水技術的進步和廣泛應用，充分灌溉和非充分灌溉界限已發生明顯變化。故這里所講的非充分灌溉，應該是在較好農藝節水措施條件下進行的灌溉。普遍采用非充分灌溉的關鍵在于需要對灌溉系統功能重新定位，對灌區運行調度也提出嚴格要求，否則如果按照目前的工程條件和調度能力，作物水分的“短期虧缺”很可能成為“永久虧缺”。給農民帶來無法挽回的經濟損失 。 4.5 灌排結合，控制耕地鹽漬化 小河西灌區因降水稀少，蒸發強烈，以及排水工程不配套等原因，開灌后

18、不同程度存在鹽漬化問題，因此必要的排水配套措施應該是這次灌區節水改造的重要內容之一。在干旱、半干旱地區，要解決巖漬化問題，目前最好的辦法就是灌排結合，井渠結合，放棄原有的重灌輕排思想，在加強灌溉管理的同時，也要加強排水措施。從田間排水開始，合理布設排水溝渠，使排水通暢。還要注意觀察，隨時發現和解決排水中的問題，嚴格控制耕地的巖漬化問題。 4.6 灌區分析評價技術 灌區分析評價包括二方面的目的：一是對現狀灌排設施進行調查，總結經驗，找準問題；二是根據水資源條件、農業種植結構等變化趨勢，提出灌區節水改造的目標、標準、技術方案、技術路線、經濟技術指標、管理體制等等。灌區分析評價是灌區節水改造規劃工作的基礎，也是一項重要的前期性研究工作，但目前這項工作非常薄弱，仍停留在常規現場調查的水平上。 5. 結束語 小河西水