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  • 井渠结合灌溉是银北灌区建设的基本方向
  • 王楠
决策与创新 2007、2(月刊•总第55期)
      建国50年来,平罗县农业灌溉事业有巨大发展,灌溉面积由建国初期的31.2万亩,增加到目前的72 万亩。解决了27万人口的衣食问题,成绩有目共睹。然而由于设资金不足,已建的灌溉工程多数配套不全,难以发挥设计效益,再加水费收入低微,不能满足管理维修需要,工程设施长期带病运行,多数已濒临以支撑的程度。近年来,各级政府增加农田水利建设的投资,用于灌溉工程的续建配套和节水技术改造是十分必要的。
      银北灌区续建配套和节水技术改造,要把灌区建设成什么样的工程模式?对此尚未形成统一认识。多数技术人员认为应当建成井渠结合、地表水与地下水联合运用的灌区。然而这种主张在有些地方遭到抵制,难以实施。即使在技术人员中,对井渠结合的工程形式,理解也并非一致,因此有专门讨论的必要。
        一、井渠结合在银北灌区中实施的必要性
      井渠吉合的灌溉工程结构,其特点为在农田灌溉和排水上用渠也用井,二者结合,相辅相成。用渠引地表水灌溉和排除地表径流防涝;相井抽取地下水灌溉、控制地下水位,防治渍涝和盐碱灾害,排除部分矿化度高的地下水,保持灌区盐分平衡。
      井渠线合灌溉具有开源与节流的双重作用。不仅可以利用降雨肃和河道补给的天然地下水资源,还可以利用灌溉入渗补的地下水量,开辟新的水源,同时也节省地表水的取水量达到节流的目的。
      以地下含水层作为地下水库,对地表水进行调蓄,供河流来水少的季节或作物水高峰时期灌溉之用。在灌区规模较大的情况下,各灌域(或干渠)的水量输送和调配在时间上有很大差异,且局部地区种植作物不同,需水在数量和时间上的要求也不相同,利用井灌水井提取地下水可灵活地适应作物的灌水要求,克服渠灌统一取水,在时间上不够及时的缺点。
      实行井渠结合,可根据不同季节对地下水位的控制要求,有计划地安排井灌与渠灌的水和灌水时间,有效地控制地下水位,达到既利用地下水又防止土壤盐碱化的目的,起到井排的作用。在井渠结合地区,不需根据防止盐碱化的要求而修建的深度较大、间距较小的排水农沟和毛沟,大大减少排水系统配套工程的工程量。
      干旱半干旱地区降雨稀少蒸发强烈,表层土壤易产生积盐。为了淋洗盐分和保证春播以前土壤墒情,常在生长期末的秋季或播种前的春季利用大定额的灌水进行秋浇或播前灌水。在井渠结合条件下,秋浇前如控制地下水位在要求的深度则可减少由于潜水蒸发引起的供盐,因而可以减少秋浇定额,达到节水的目的。利用地下水进行秋浇,可以不受渠灌配水在时间上的限制,灌水时间可以推迟到临近土壤冻结以前,这样还可以减少秋浇至翌年春播前期间的土壤蒸发量和土壤积盐量,因而可以减少秋浇定额,既不影响土壤脱盐又可保证春播墒情。采取井渠结合灌溉工程形式的必要任概述如下:
      1、提高灌区水资源利用率。开采地下水灌溉,第一可以把引地表水灌溉渠道和田间渗漏水重复利用,指高灌溉水的利用率;第二,井灌降低地下水位,可增加降雨的入渗量,减少径流流失,提高降雨的利用率;第三,井灌降低地下水位,减少潜水蒸发,提高水资源的利用效率。所以,开展井灌是节水灌溉不可替代的技术措施。
      2、提高灌溉用水保证率。北方地区降水量年际变率大,地表径流年际变率更大。  采取井渠结合的灌溉方式,利用地下水的巨大储量,干旱年多取地下水补地表水之不足;丰水年多用地表水、且回灌地下水;二者结合,使灌溉保证率提高。
      3、防治灌区渍涝和盐碱化。黄河河流冲积平原,土壤和地下水含可溶盐分较多,引地表水灌溉,抬高地下水位,容易引起土壤盐渍化和加重渍涝灾害。而河流冲积平原的土壤多粉砂,挖沟排水,控制地下水位,由于沟坡坍塌,难以达到设计效果。打井开采地下水灌溉和采取竖井排水降低地下水位则容易办到。故井渠结合是控制地下水位,防治灌区渍涝和盐碱灾害的可靠措施。
      4、提高作物产量。灌区实行轮灌,灌水周期长,难以满足作物适时灌溉的要求;而井灌则机动灵活,可以适时灌溉,保证作物丰产用水。
      5、抽咸换淡、改造利用浅层地下咸水。地下水矿化度高是灌区次生盐渍化的根源,又是地下水开发利用的障碍。采取竖井排水,抽排高矿化度的地下水,利用雨水和引入低矿化度的地表水,入渗补给地下水,可逐渐使一定深度内的浅层地下水淡化,变为可利用的水源。这种措施称为“抽咸换淡”。抽咸换淡是保持灌区盐分平衡和改善灌区生态环境的基本措施。
      二、井渠结合灌溉工程规划
      在井渠结合灌区,井是灌溉和排水工程设施中的重要组成部分。所以,具有适合打井提取地下水的水文地质条件,是实施井渠结合灌溉工程的基本前提。
      我县引黄灌区已建成了大中型灌区,大多数地方都有打井提取地下水的条件,多年平均地下水资源量为3.16亿m3,2003年全县抗旱打井1137眼,平均深度40米;但不同地貌单元沉积物透水性差异很大。位于黄河流域带冲积扇区打成的井,每小时出水量可达到50m3/h,甚至更高;位于贺兰山前冲积湖积区打成的井每小时出水量80—100 m3/h,深度100米左右。冲积湖积区含水层多为中砂、细砂和粉砂,利用普通管井取水出水量小,且容易发生井淤;故应改进井型,推广辐射井技术,或改进管井的滤水结构,增加出水量。
      凡是可以打井提取地下水的地方,建设新灌区或老灌区技术改造,均应按照井渠结合、地表水与地下水联合运用原则进行规划设计和施工。要点如下:
      1、以井灌和竖井排水控制地下水位,防止渍涝灾害和土壤盐碱化。银北地区属地内陆区降水量少,防止土壤盐碱化是关键,旱季、特别在地表被作物覆盖以前,应控制地下水埋深达到临界深度。这些要求,应作为供给地表水灌溉的基本条件,达不到这些要求,不应供给地表水。在井渠结合灌区,不再利用地面排水系统排泄地下水和控制地下水位,排泄地表径流的机率和排水模数也大为降低;因此,田间排水沟除用作竖井排水的输水沟外,一般不须设置,仅结合村庄、道路和低洼地,开挖重点排水沟即可;排水沟断面以通过设计流量为准,深度不再以控制地下水埋深作为设计条件。
      2、以竖井排水保持灌区水盐平衡。为保持灌区盐分平衡和逐渐减少灌区内可溶盐分数量,改善生态环境,须通过排水排出一定数量的盐分。地球上可溶盐分的运动都是以水流为载体,从高处向低处、从上游向下游运移。在运移过程中,因水分蒸发浓度逐渐增加,溶解度低的成分逐步从地下水中沉淀析出,溶解度高的成分逐渐占优势。在地势低洼、排水不畅的地方,地下水浓度达到最高,溶解度高、为害作用相对较强的盐分也积累最多。基于此项规律,可以把一个水文地质单元的地下水看作统一的流场,在下游径流滞缓区进行竖井排水,加速地下水的运动。这样可以通过排除数量较少的高矿化烤地下水,取得灌区盐分平衡或负平衡的效果。竖井排水只要抽出的咸水在输水渠中不结冰阻塞,则全年都可进行,不受时间限制;因此竖井排水流量模数小,输水沟可做成防渗渠或输水管道,以代替分布在全灌区深而密的明沟排水系统。