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1.1缺乏完善的節(jié)水灌溉管理。
由于國家對節(jié)水灌溉工程的重視度提升,在工程實施過程中也加強了監(jiān)管的力度,這就使工程建設(shè)過程中存在的問題能夠及時得到解決,有效的提高了工程的質(zhì)量。但在工程建設(shè)完成后,很多部分對于節(jié)水灌溉工程的管理重視度缺乏,這就導(dǎo)致節(jié)水灌溉工程在農(nóng)業(yè)管理中的使用價值得不到很好的發(fā)揮。
1.2節(jié)水灌溉工作缺乏合理性規(guī)劃。
科學(xué)合理的對節(jié)水灌溉工程進行規(guī)劃,是確保灌溉效率的關(guān)鍵。但在當(dāng)前節(jié)水灌溉工程設(shè)計過程中,很大一部分設(shè)計人員只是單純的依靠勘察資料來進行設(shè)計,或是依靠自身的設(shè)計經(jīng)驗來進行設(shè)計,對于當(dāng)前農(nóng)村發(fā)展的實際情況缺乏參考,這就直接導(dǎo)致了節(jié)水灌溉工作中缺乏針對性和實用性,最后的所帶來的后果即是水利工程節(jié)水灌溉的效果大打折扣。
1.3農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)不合理。
目前我國很大一部分農(nóng)村,由于受到傳統(tǒng)觀念的影響,很多農(nóng)民仍固守著傳統(tǒng)的種植結(jié)構(gòu),這樣就使農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉的作用很難充分的發(fā)揮出來,所以需要加快對農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,確保節(jié)水灌溉的作用能夠充分的發(fā)揮出來。
2完善農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉的有效措施
2.1加快節(jié)水灌溉技術(shù)的改進。
充分的運用節(jié)水灌溉技術(shù),可以有效的提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展。長期以來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,往往利用水資源的調(diào)配技術(shù)、節(jié)約用水管量技術(shù)等來對農(nóng)田進行灌溉,但隨著社會的快速發(fā)展,這引起節(jié)水灌溉技術(shù)與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求已存在著不適應(yīng)性,所以需要采取更先進的節(jié)水灌溉技術(shù)來推動技術(shù)的改進,有效的提高農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉的工作效率。目前在節(jié)水灌溉技術(shù)上利用了衛(wèi)星定位系統(tǒng)和計算機技術(shù),通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)對農(nóng)作物的生長情況進行實時監(jiān)控,及時了解到農(nóng)作物對水和營養(yǎng)的需求,同時通過計算機來對各項數(shù)據(jù)進行分析,從而根據(jù)分析的結(jié)果來對農(nóng)作物各個時期所需要的水量和營養(yǎng)素進行灌溉或是施肥,不斷的改善農(nóng)作物的品質(zhì),確保實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)豐收。先進技術(shù)的應(yīng)用,有效的減少了不必要的灌溉,不僅有效的節(jié)省了生產(chǎn)成本,而且提高了水資源的利用率。
2.2結(jié)合農(nóng)業(yè)發(fā)展情況對工程進行完善。
水是我國寶貴的資源,節(jié)水工程灌溉的建設(shè)可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上,減少水資源的利用量。節(jié)水灌溉工程的建設(shè)在規(guī)劃階段比較重要,它影響了節(jié)水灌溉建成之后的使用效果,因此,在這一階段設(shè)計人員應(yīng)該盡可能的考慮當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的實際情況或是農(nóng)村的地理特點,同時還要參考勘察資料以保證節(jié)水灌溉工程的實用性和針對性。建設(shè)節(jié)水灌溉工程是為了推動農(nóng)業(yè)的發(fā)展,建設(shè)過程中應(yīng)該加強對生態(tài)環(huán)境的保護,將科學(xué)發(fā)展觀作為節(jié)水灌溉工程的指導(dǎo)理念;對于水資源的分配管理應(yīng)該落實“總量控制、配額管理”的原則,根據(jù)農(nóng)業(yè)灌溉的需求對每一個灌區(qū)的水量利用指標進行確定,保證農(nóng)業(yè)灌溉工程的高效性和節(jié)水性。只有真正將節(jié)水灌溉工程的建設(shè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展結(jié)合在一起,才能真正發(fā)揮灌溉工程的有效性。
2.3重視對節(jié)水灌溉工程的管理。
加強對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程的管理,是提高灌溉工程使用效率的一種有效措施。當(dāng)前我國存在一種普遍現(xiàn)象,就是在節(jié)水灌溉工程的建設(shè)前期各部門的重視程度都很高,并且會親臨現(xiàn)場實施指導(dǎo)工作,但是在工程建成后相關(guān)部門就疏忽了對工程的管理。針對這種情況相關(guān)管理部門應(yīng)該提高認識,轉(zhuǎn)變工作態(tài)度,根據(jù)節(jié)水灌溉工程管理的需要制定科學(xué)的管理制度,并成立專門的管理機構(gòu)安排專人定期對節(jié)水灌溉工程進行監(jiān)督管理,及時發(fā)現(xiàn)工程項目在使用過程中產(chǎn)生的一些問題,安排專人進行檢修,最大程度的提高農(nóng)村節(jié)水灌溉工程的使用效率。
3加強農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的科學(xué)管理和研究
3.1基于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的特點,開展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的科學(xué)研究應(yīng)注意的事項
一是要采取開放方式,吸納多學(xué)科專家參與;二是要科學(xué)總結(jié)建成工程的管理運用效果,從中取得經(jīng)驗和改進方向;三是跟蹤農(nóng)民生產(chǎn)進行監(jiān)測,取得的科學(xué)數(shù)據(jù)直接為改進生產(chǎn)管理服務(wù)。
3.2開展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的科學(xué)研究分兩個層級。
一是宏觀戰(zhàn)略研究,意在為灌區(qū)建設(shè)找出正確方向,使之與流域的和區(qū)域的水資源配置相適應(yīng)。二是微觀的技術(shù)性研究,意在解決生產(chǎn)管理的技術(shù)性問題,并為落實宏觀戰(zhàn)略研究提供支撐。
3.3農(nóng)田水利是防汛抗旱最重要的基礎(chǔ)設(shè)施。
從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的諸多條件分析,減少旱災(zāi)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,最有效的措施是改善農(nóng)田的排灌條件,把現(xiàn)有灌區(qū)的中低產(chǎn)田改造成為旱澇保收的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)農(nóng)田。多年來,農(nóng)田水利工作圍繞推進水價改革,進行大中型灌區(qū)骨干工程續(xù)建配套、組建農(nóng)民用水協(xié)會,開展小型農(nóng)田水利建設(shè)等重點做了大量的、卓有成效的工作,保證了國家糧食安全和經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展。解決問題的思路就是要以農(nóng)民用水自治為核心,以完好的水利工程體系為基礎(chǔ),以科學(xué)合理的終端水價制度為保障,提高農(nóng)業(yè)用水效率和效益,減輕農(nóng)民用水生產(chǎn)成本保障國家糧食安全。
4結(jié)語
在杭埠河灌區(qū)中,節(jié)水灌溉是根據(jù)當(dāng)?shù)刈魑镄杷?guī)律和當(dāng)?shù)毓┧畻l件,采取高效利用降水和灌溉水,以取得農(nóng)業(yè)最佳經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的綜合措施。灌溉水源優(yōu)化配置、合理利用、節(jié)約保護,發(fā)揮最大效益。節(jié)水灌溉應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)亟邓突貧w水,提高水資源的重復(fù)利用率。杭埠河灌區(qū)人均耕地面積少,土地資源珍貴。為促進農(nóng)場經(jīng)濟發(fā)展,灌區(qū)主要以種植水稻為主,且灌區(qū)主要水源龍河口水庫是合肥市城市生活用水補給水源之一,水資源量有限,因此灌區(qū)非常重視水資源的綜合運用,發(fā)展節(jié)水灌溉,促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。杭埠河灌區(qū)根據(jù)灌區(qū)的具體情況,因地制宜,采用多種節(jié)水灌溉工程技術(shù),主要采用了以下幾種。
1.1灌區(qū)渠道防滲工程
渠道防滲工程不但減少渠道滲漏損失、節(jié)省灌溉用水量、有效地利用水資源,降低灌溉成本,提高灌溉效益,而且還可以提高渠床的抗沖能力,防止渠坡坍塌,增強渠床的穩(wěn)定性,提高渠道輸水能力,防止渠道長草,減少泥沙淤積,節(jié)省工程維修維護費用。灌區(qū)渠道下部土層為含砂透水層,滲漏嚴重,采用土工膜防滲措施,預(yù)制混凝土板作為保護層,取得了良好的防滲效果。
1.2灌區(qū)雨水集蓄利用工程
杭埠河灌區(qū)水資源量有限,不能滿足灌區(qū)用水需求,灌區(qū)管理部門想方設(shè)法多渠道開辟水源,最大限度地合理利用水資源。根據(jù)灌區(qū)的地形條件,雨水集蓄利用工程非常適合灌區(qū)灌溉發(fā)展。舒城縣地處江淮之間,大別山東麓,地形復(fù)雜,山、丘、崗、庫、圩兼有。舒城縣在歷史上水旱災(zāi)害頻發(fā)。勤勞的舒城人民在與大自然抗爭中,建有與都江堰齊名的漢代水利工程七門堰、世界第一人工土壩龍河口水庫、千米飛虹將軍山大渡槽、世界三大灌區(qū)的淠史杭水利工程杭埠河灌區(qū)等。全縣現(xiàn)建有水庫122座,其中小(I)型水庫5座,小(II)型水庫117座。排澇泵站70座,裝機112臺,6666kW,小水電站46座,裝機59臺,20080kW,設(shè)計年發(fā)電量7000×104kW·h。主干渠3條,其中杭北干渠長68.9km,舒廬干渠36.15km,杭淠分干渠12km,666.667hm2以上支渠22條,支渠、斗渠、農(nóng)渠長4070km,有效灌溉面積4.333×104hm2。全縣還有200km2以上的中小河流7條,內(nèi)河14條,大山塘17500口,引水堰壩200多處,有效地解決了水資源緊張的狀況。
1.3灌區(qū)的噴灌工程
噴灌是發(fā)展經(jīng)濟作物種植的一種非常好的灌溉方式,能達到增產(chǎn)增收的良好經(jīng)濟效果。它對地形、土壤等條件適應(yīng)性強,與地面灌溉相比,大田作物噴灌一般可省水30%~50%,增產(chǎn)10%~30%。鋪設(shè)噴灌固定總干管11條,總長度14.5km;鋪設(shè)噴灌固定干管42條,總長度47.0km,將對灌區(qū)實現(xiàn)有效的控制??偢晒?、干管以及地埋豎管均采用HDPE管,HDPE管材水流阻力小、流率高、耐候性優(yōu)良,不能被細菌及菌類腐化,運輸安裝方便、成本低、保養(yǎng)費用低的特點。
1.4灌區(qū)的移動軟管
噴灌支管為地面可移動聚乙烯軟管,采用平移的方式進行作物噴灌。支管可通過快速連接接頭與豎管連接,支管上每隔18m安裝一個高壓噴頭進行噴灌。干管固定,支管移動,這樣可大大減少支管用量,從而使得單位面積投資僅為固定式的50%~70%。采用這種噴灌方式既能滿足作物噴灌要求,又能節(jié)約大量的投資。
2對杭埠河灌區(qū)節(jié)水灌溉的特點分析
2.1利用多渠道開發(fā)杭埠河灌區(qū)的水資源
灌區(qū)水資源比較緊缺,對雨水以及回歸水灌區(qū)采用“長藤結(jié)瓜”的形式最大限度地加以集蓄利用,多方面開發(fā)水資源,有效解決了灌區(qū)水資源不足問題。同時,修建的蓄水池可以接納區(qū)間排水以及區(qū)間降水徑流,可使棄水、滲水與跑水回歸利用,基本實現(xiàn)灌溉期零排放。
2.2節(jié)水灌溉工程技術(shù)運用
任何一種節(jié)水灌溉類型都有自身優(yōu)缺點,都有其適用條件。杭埠河灌區(qū)根據(jù)自身條件,因地制宜,采用了多種節(jié)水灌溉工程技術(shù)措施,每年節(jié)約用水30%以上。
2.3灌區(qū)噴灌大大減少了占地
采用部分骨干渠道加半固定式噴灌系統(tǒng),較之自流灌溉不需要大填方,減少占地,降低技術(shù)難度,方便工程使用,可減少占地60%,減少投資50%以上,大量節(jié)約了水資源,提高了灌溉水生產(chǎn)率。
2.4灌區(qū)多種噴灌模式并存經(jīng)驗
灌區(qū)大部分作物采用可移動聚乙烯軟管噴灌,還有小部分作物采用小型卷盤噴灌機,有利于灌區(qū)進行兩種灌溉模式的比較分析,總結(jié)節(jié)水灌溉經(jīng)驗,完善灌區(qū)灌溉模式。
3結(jié)語
PROMIS是一個綜合性的項目管理軟件,它可以應(yīng)用于項目的前期準備、項目實施和提款報賬等各階段。
1.直觀性
PROMIS采用界面式設(shè)計,顯示界面內(nèi)容一目了然,十分直觀。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用逐級錄入、分級匯總,下一級將本項目辦數(shù)據(jù)傳輸給上一級,中央項目辦傳輸給世界銀行項目經(jīng)理,中央項目辦和項目經(jīng)理可以查閱每個項目省、市、縣、區(qū)的項目計劃、采購、進度方面的數(shù)據(jù),可以查閱每個合同的進度情況,數(shù)據(jù)管理非常直觀。
2.效率性
在PROMIS管理的數(shù)據(jù)中,合同中的每一項投資內(nèi)容通過設(shè)置連接關(guān)系與項目的投資概算相連,自動生成項目與概算、年度計劃相比較的投資進度報表。進度報表根據(jù)合同中的進度數(shù)據(jù)動態(tài)顯示出項目的形象進度、付款進度和提款報賬進度。進度數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)一月一報,項目負責(zé)人和項目經(jīng)理每個月初都能夠了解到新的進度情況,使得工作效率大大提高。
3.實用性
PROMIS系為世行貸款節(jié)水灌溉項目專門設(shè)計的,在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入部分的設(shè)計,是以合同為單元進行分解的,面向項目管理實際;數(shù)據(jù)輸出部分,設(shè)計了20多種報表,有投資進度監(jiān)測、土建工程采購進度監(jiān)測、貨物采購進度監(jiān)測、咨詢服務(wù)類采購進度監(jiān)測等報表。表格輸出格式是EXCEL,通用性很強。此外,PROMIS設(shè)計了3張用于提款報賬的EXCEL表格,得到財政部和世界銀行支付官員認可,可直接用于提款報賬,增加了系統(tǒng)的實用性。
二、PROMIS在世行貸款節(jié)水灌溉項目中的開發(fā)與應(yīng)用
1.充分做好系統(tǒng)方案論證工作
項目準備階段,在對項目所在的4個?。ㄖ陛犑校?、27個縣(市、區(qū))的硬件條件、通信條件和人員情況進行調(diào)查的基礎(chǔ)上,形成總體設(shè)計方案的初稿,并將初稿交管理信息系統(tǒng)開發(fā)專家、項目管理專家,特別是世行貸款項目管理專家、節(jié)水技術(shù)專家分別審閱,同時下發(fā)項目?。ㄖ陛犑校┨岢鲆庖姡?jīng)過幾次征求意見和修改,形成的系統(tǒng)總體設(shè)計方案既考慮了世行項目管理的要求,又考慮了項目區(qū)操作人員的總體水平;既考慮了各項目區(qū)的通信條件和硬件條件,又考慮了專用軟件開發(fā)中功能設(shè)計的可能性。
2.做好編程工作
為更好地適應(yīng)世行貸款項目管理的要求,我們組織軟件專家為該項目開發(fā)了專用程序。在系統(tǒng)設(shè)計方案階段,有多家軟件開發(fā)公司要求承擔(dān)專用軟件的開發(fā)。我們對這些公司的MIS系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)歷、技術(shù)人員組成和經(jīng)營業(yè)績進行了比較,并聽取了世行的意見,最終選定中科院下屬的北京海立信科技有限公司承擔(dān)程序開發(fā)任務(wù)。該公司從1999年初就介入項目籌備和管理制度的制定。程序開發(fā)前和開發(fā)期間,程序編制人員數(shù)次登門拜訪世行貸款項目的項目管理專家,對世行有關(guān)項目管理尤其是采購方面的規(guī)定作了深入細致的了解,并在開發(fā)中充分考慮了這些管理要求。2000年9月,專業(yè)軟件PROMIS開發(fā)成功,該系統(tǒng)運行于WINDOWS98、NT、2000操作平臺,基于數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理。通過半年多的試用,各項目管理單位對專用軟件總體評價是肯定的。
3.深入開展操作培訓(xùn),不斷完善系統(tǒng),制定《世行節(jié)水灌溉項目管理信息系統(tǒng)管理辦法》
從2000年10月,水利部世行節(jié)水灌溉項目辦公室組織項目所在的4省(直轄市)、27個項目縣(市、區(qū))系統(tǒng)操作人員和采購人員進行系統(tǒng)操作培訓(xùn),邀請系統(tǒng)開發(fā)人和世行貸款項目管理專家同時講課,全面介紹軟件的功能與使用。通過培訓(xùn),使系統(tǒng)操作人員全面掌握了系統(tǒng)操作要求。
隨著系統(tǒng)應(yīng)用的逐步開展,對系統(tǒng)的管理工作提出了更高的要求。順應(yīng)這一需要,水利部世行貸款節(jié)水灌溉項目辦公室組織專家起草了《世行節(jié)水灌溉項目管理信息系統(tǒng)管理辦法》,經(jīng)過多次修改下發(fā)項目所在的4省(直轄市),使該系統(tǒng)的操作管理逐步走上規(guī)范化、制度化的軌道。
1.1優(yōu)化水資源配置與農(nóng)業(yè)發(fā)展
根據(jù)我國目前水資源匱乏的現(xiàn)狀,高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計人員要綜合分析,實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置,實施分質(zhì)供水。在高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計中,要考慮到生態(tài)環(huán)境保護,將促進農(nóng)田水利的可持續(xù)發(fā)展作為設(shè)計的基本思路,統(tǒng)籌發(fā)展生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水,做好水利工程建設(shè)中的環(huán)境監(jiān)測與評估。水資源分配要堅持總量控制、配額管理的原則,確保每一灌區(qū)用水總量和具體指標。并嚴格要求各用水單位和灌區(qū)要節(jié)約用水,將水資源用到必須利用的地方,在高效用水的前提下,優(yōu)化水資源配置與農(nóng)業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)兩者的有機結(jié)合。
1.2建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范工程
高效節(jié)水灌溉工程促進了地區(qū)水利工程建設(shè)的發(fā)展。在高效節(jié)水灌溉示范工程的建設(shè)中,建設(shè)人員要結(jié)合高效節(jié)水灌溉的特點,制定各項指標,以增加農(nóng)業(yè)收入、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益相結(jié)合為根本出發(fā)點,建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范工程。在選址中要注意以下幾點內(nèi)容:第一,選擇嚴重缺水且地面高低不平,不能進行直流灌溉的地區(qū);第二,選擇經(jīng)濟發(fā)達,經(jīng)濟類作物種植較多的地區(qū);第三,群眾思想先進,可以接受并支持高效節(jié)水灌溉示范工程的地區(qū);第四,社會治安良好,沒有惡性案件發(fā)生的地區(qū)。在以上地區(qū)建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范工程,建設(shè)速度較快,使用效果也相對較好,可以發(fā)揮帶頭示范作用,促進高效節(jié)水灌溉工程的發(fā)展。此外,高效節(jié)水灌溉是農(nóng)田水利工程的重要基礎(chǔ),管理是保證高效節(jié)水灌溉順利實施的關(guān)鍵,為確保投入使用的高效節(jié)水灌溉工程長期運行,必須要加強對高效節(jié)水灌溉工程的管理。
1.3引進高效節(jié)水灌溉技術(shù)
實現(xiàn)高效節(jié)水灌溉的重要前提就是高效節(jié)水灌溉技術(shù),引進高效節(jié)水灌溉技術(shù),對于節(jié)水灌溉效率的提升具有重要意義。傳統(tǒng)高效節(jié)水灌溉技術(shù)包括節(jié)約用水管理技術(shù)、節(jié)約用水灌溉工程技術(shù)、灌溉用水資源優(yōu)化調(diào)配技術(shù)和農(nóng)藝與生物節(jié)約用水技術(shù)等。在高效節(jié)水灌溉建設(shè)中,在引進高效節(jié)水灌溉技術(shù)基礎(chǔ)上,要大力引進新技術(shù)和新產(chǎn)品。水利工程建設(shè)人員要引進先進的節(jié)水灌溉技術(shù),新型高效節(jié)水灌溉技術(shù)主要有下面幾種:第一,在生物技術(shù)基礎(chǔ)上建立的調(diào)控灌溉技術(shù),調(diào)控灌溉技術(shù)是通過研究農(nóng)作物的生理特征,在農(nóng)作物生理期內(nèi)實施虧水生長,使農(nóng)作物得到虧水鍛煉,這樣農(nóng)作物的品質(zhì)便得到了改變,有效控制地上部分過分生長,進而達到提高經(jīng)濟效益的目的及高效節(jié)水的高效節(jié)水灌溉技術(shù);第二,在3S技術(shù)基礎(chǔ)上建立的高效節(jié)水灌溉技術(shù)。此種灌溉技術(shù)運用了遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等現(xiàn)代技術(shù),可以獲取更為準確的農(nóng)作物生長信息,將獲取的各類信息通過計算機進行分析,之后根據(jù)作物的生長需求進行灌溉;第三,在智能技術(shù)基礎(chǔ)上建立的高效節(jié)水灌溉技術(shù)。此種灌溉技術(shù)是將生物學(xué)中的自動化、信息技術(shù)、智能化和微電子技術(shù)相結(jié)合,全程控制農(nóng)作物的生長,對農(nóng)作物土壤和軀體中的水分實施實時監(jiān)測,最后再將信息傳遞到計算機中心,計算機中心根據(jù)接收到的消息發(fā)出指令進行高效節(jié)水灌溉。
2結(jié)語
1.自壓管道灌溉系統(tǒng)的機理和組成
1.1自壓管道灌溉系統(tǒng)的機理
自壓管道灌溉系統(tǒng)就是利用地形的自然高差形成的壓力水頭,通過管道輸水到田間的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。它突出的特點就是充分利用自然壓差,形成壓力管道系統(tǒng),不需要消耗電能就可配套低壓管道灌溉、噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉設(shè)施。
1.2自壓管道灌溉系統(tǒng)的組成
自壓管道灌溉系統(tǒng)包括:水源、首部樞紐(攔污柵、閘門、量水設(shè)備、輸水渠或管、沉沙池和壓力池)、輸水管網(wǎng)系統(tǒng)、田間灌溉系統(tǒng)。
首部樞紐的作用主要是保證有足夠的水量供應(yīng),同時,保證水質(zhì)清潔,避免管網(wǎng)堵塞。
2.自壓管道灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計
2.1需要收集的基本資料
自壓管道灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計之前,必須收集以下基本資料,作為設(shè)計的依據(jù)。
1地形地貌;地理位置
灌區(qū)內(nèi)地理位置基本地形和地貌要在局部地形圖上標出,并繪出管網(wǎng)的走向及有關(guān)設(shè)施的位置。
2氣象
灌區(qū)內(nèi)的多年降水量、蒸發(fā)量、主風(fēng)向及風(fēng)速,最高、最低、平均氣溫,無霜期的長短,日照小時數(shù)。
3土壤特性
土壤質(zhì)地,耕層厚度,養(yǎng)分狀況。
4灌區(qū)內(nèi)主要作物分布
灌區(qū)總面積,農(nóng)作物種類,種植比例,各種作物的種植面積。
5經(jīng)濟情況
規(guī)劃區(qū)內(nèi)人口,勞動力,耕地面積,產(chǎn)量,人均收入,交通狀況。
6管道材料
管道材料性能,生產(chǎn)廠家,管材類型。
2.2系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容
自壓管道輸水灌溉工程設(shè)計主要包括八個方面的內(nèi)容。
1確定管道長度及走向,并繪制管道縱斷面圖。
2灌溉制度的制定。計算灌水定額,灌水周期。
3水量平衡分析。根據(jù)灌溉面積確定供需水量。
4管道布局。確定管網(wǎng)的走向、管道各段的長度。
5確定灌溉方式、灌溉工作制度。
6管道水力計算。確定管網(wǎng)入口的工作壓力、管道水頭損失、管徑的大小;管道內(nèi)流速校核。
7工程概算。
8經(jīng)濟效益分析。
2.3系統(tǒng)管網(wǎng)布置及灌溉制度的確定
1管網(wǎng)布置
管網(wǎng)布置的合理與否,對工程投資、運行狀況和管理維護有很大影響。一般管道布置應(yīng)遵循以下原則。
Ⅰ、充分利用壓力水頭。
Ⅱ、力求管道總長度短、管線平直,減少折點和起伏。
Ⅲ、灌區(qū)內(nèi)田間固定管道的長度宜為6-10米/畝。
Ⅳ、支管道走向宜平行于作物種植方向。支管間距單向控制時不應(yīng)大于75米,雙向控制時不應(yīng)大于150米。
2灌溉制度的確定
灌溉制度是根據(jù)作物生育期內(nèi)一定的氣候、土壤和耕作技術(shù)條件為獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)進行適時適量灌水的一種制度。其內(nèi)容包括灌水定額、灌溉定額、灌水時間及次數(shù)。
Ⅰ、灌水定額的確定
在管網(wǎng)設(shè)計中,采用作物生育期內(nèi)各次灌水量中最大的一次作為設(shè)計灌水定額。對于種植不同作物的灌區(qū),通常采用設(shè)計時段內(nèi)主要作物的最大灌水定額作為設(shè)計灌水定額。
一般灌水上限按田間持水量的85~95%計算,下限按田間持水量的55~65%計算。
灌水定額按式2—3—1計算。
2—3—1
式中:—設(shè)計灌水定額,mm、m3/畝;
—計劃濕潤層深度,cm;
—田間持水率;
1、2—土壤適宜含水量上、下限;
土、水—計劃濕潤層土壤干容重、水容重,t/m3。
Ⅱ、灌水周期的確定
根據(jù)灌水臨界期作物最大日需水量值,按式2—3—2計算理論灌水周期。因為,實際灌水中可能會出現(xiàn)停水、配水設(shè)備故障等原因,故設(shè)計灌水周期應(yīng)小于理論灌溉周期。
T理=m/Ea>T設(shè)2—3—2
式中:T理—理論灌水周期,d(天);
Ea—控制區(qū)內(nèi)作物最大日需水量,mm/d;
T設(shè)—設(shè)計灌水周期,d(天);
m—同前。
控制區(qū)內(nèi)種植不同作物時,按式2—3—3求權(quán)法計算理論灌水周期。
2—3—3
式中:T理、m—同前;
A—系統(tǒng)設(shè)計灌溉總面積,畝;
Eai、Ai—設(shè)計時段內(nèi)不同作物最大日需水量、作物種植面積,mm/d、畝。
Ⅲ、灌水設(shè)計流量的確定
根據(jù)灌水定額、灌溉面積、灌水周期、每天工作的時間和灌溉水利用系數(shù)計算灌溉設(shè)計流量。用式2—3—4計算。
2—3—4
式中設(shè)—灌溉設(shè)計流量,m3/h;
m、A、T—同前;
—灌溉水利用系數(shù),一般取0.80-0.90;
t—每天工作的時間,h,一般取15-20h
Ⅳ、水量供需平衡分析
水量供需平衡按式2—3—5計算。
Q供>Q需2—3—5
式中:Q供—水源供給水量,m3;
Q需—灌溉需水量,m3。
為了達到規(guī)劃區(qū)內(nèi)節(jié)水增產(chǎn)的目的,應(yīng)采用先進的節(jié)水灌溉技術(shù),減少灌水定額。當(dāng)出現(xiàn)供水量小于需水量時,應(yīng)開辟新的水源。無新水源時應(yīng)重新調(diào)整作物結(jié)構(gòu)布局或減少灌溉面積。
3灌溉工作制度
傳統(tǒng)灌溉方式是續(xù)灌和輪灌相結(jié)合的方法,即:支管之間采用輪灌,支管內(nèi)采用續(xù)灌。
Ⅰ、系統(tǒng)輪灌組數(shù)目的確定,用式2—3—6計算
N=int(nq/Q設(shè))2—3—6
式中:N—系統(tǒng)輪灌組數(shù);
n—系統(tǒng)出水口總數(shù);
q—出水口的出水量,m3/h;
int—取整符號;
Q設(shè)—同前。
Ⅱ、出水口實際出水量計算,按式2—3—7計算
q=NQ設(shè)/n2—3—7
式中:所有符號同前。
Ⅲ、同時工作出水口數(shù)目的確定,按式2—3—8計算
X=int(n/N)2—3—8
式中:X—同時工作的出水口數(shù)
其它符號同前。
Ⅳ、每個輪灌組工作時間,按式2—3—9計算
tN=T/N2—3—9
式中:tN—每個輪灌組工作時間,h;
T、N—同前。
2.4水力計算
1管網(wǎng)各級管道的流量計算
在管網(wǎng)管道流量計算時,采用自下而上的方式推求各管段的流量。
Ⅰ、支管流量的確定
根據(jù)輪灌組及出水口的水量,同時工作的出水口數(shù),計算支管道的流量。
2—4—1
式中:支—支管進口流量,m3/h;
—支管控制的出水口數(shù);
—同前。
Ⅱ、干管流量的確定
干管內(nèi)的水量是同時工作支管水量的總和。即:
2—4—2
式中:干—干管進口流量,m3/h;
干—干管控制支管數(shù);
支—同前。
2管網(wǎng)水力計算
Ⅰ、給水栓工作水頭
在采用移動軟管灌溉系統(tǒng)中,一般軟管直徑為φ50~φ100,長度不超過100米。此時給水栓工作水頭用式3—4—3計算。
Hg=hyf+Hgy+(0.2~0.3)2—4—3
式中:Hg—給水栓工作水頭,m;
hyf—移動軟管沿程水頭損失,m;
Hgy—移動軟管出口與給水栓出口高差,m。
當(dāng)給水栓直接配水入渠道時:Hg=0.2~0.3,m。
Ⅱ、管網(wǎng)各管段管徑的確定
自壓管網(wǎng)水力計算是根據(jù):設(shè)計水量、管網(wǎng)入口壓力確定管網(wǎng)中各級管徑,各節(jié)點壓力。最后選用與計算出的管徑接近的商用管徑。管徑選定后要進行不淤流速(一般取0.5m/s)和最大允許流速(通常限制在2.5~3.0m/s)校核。
為了充分利用自然水頭,其管徑用式2—4—4計算。
2—4—4
式中:—管道內(nèi)徑,mm(m);
—沿程水頭損失摩阻系數(shù);
—管道內(nèi)設(shè)計流量,m3/h(m3/s);
—流量系數(shù);
—管徑系數(shù)。
—平均水力坡度。為管段上游節(jié)點與下游節(jié)點水頭差除以管段長度。
經(jīng)濟流速的確定原則:
通過流量大時,應(yīng)選擇較小值;反之,應(yīng)選擇較大值。干管選擇較小值,支管選擇較大值。
Ⅲ、管網(wǎng)水頭損失計算
沿程水頭損失計算:
根據(jù)選定的管材、管徑、設(shè)計流量、管道長度,按式2—4—5計算其沿程水頭損失。
2—4—5
式中:—管道沿程水頭損失,m;
—管道長度,m;
—管道內(nèi)設(shè)計流量,m3/h(m3/s);
—管道內(nèi)徑,mm(m);
—沿程水頭損失摩阻系數(shù);
—流量系數(shù);
—管徑系數(shù)。
地面軟管沿程水頭損失通常采用塑料硬管計算公式計算,然后,乘以一個系數(shù)1.1~1.5。
局部水頭損失一般以流速水頭乘以局部水頭損失系數(shù)來表示。
2—4—6
式中:—管道局部水頭損失,m;
—管道局部水頭損失系數(shù);
—斷面平均流速,m/s;
—重力加速度,m/s2。
一般為簡化計算,按沿程水頭損失的10%~15%計算。
3輸水管道性能的選擇
Ⅰ、輸水管道設(shè)計要求的工作壓力確定。管材允許工作壓力應(yīng)為管道最大正常工作壓力的1.4倍。當(dāng)管道可能產(chǎn)生較大水擊壓力時,管材的允許工作壓力應(yīng)不小于水擊時的最大壓力。
Ⅱ、管壁要均勻一致。
Ⅲ、管材內(nèi)壁要光滑。
Ⅳ、管與管、管與管件連接要方便。
2.5水擊壓力計算與保護裝置
1水擊壓力計算
Ⅰ、水擊波傳播速度
=2—5—1
式中:—水擊波傳播速度(e/d<1/20=,m/s;
—。K:水的體積彈性模量,KN/m2;E:管材縱向彈性模量,Km/m2;
—管徑,m;
—管壁厚度,m。
Ⅱ、水擊類型判別
水擊相時按式3—4—8計算。當(dāng)閥門關(guān)閉歷時不大于一個水擊相時,此時所產(chǎn)生的水擊為直接水擊。反之,則為間接水擊。
2—5—2
式中:—水擊相時,s;
—計算管段長度,m;
—同前。
Ⅲ、水擊水頭的確定
直接水擊水頭:2—5—3
間接水擊水頭:2—5—4
式中:—直接水擊水頭,m;
—間接水擊水頭,m。關(guān)閥門為正,開閘門為負;
—閘門前水的速度,m/s;
—關(guān)閉閥門的時間,s;
、、、—同前。
2防止水擊壓力的措施
Ⅰ、操作運行中應(yīng)緩慢啟閉閥門,以延長閥門啟閉時間,從而避免產(chǎn)生直接水擊,并可降低間接水擊壓力。
Ⅱ、由于水擊壓力與管內(nèi)流速成正比,因此,在設(shè)計中應(yīng)控制管內(nèi)流速不超過最大流速限制范圍。
Ⅲ、由于水擊壓力與管道長度成正比,因此,在設(shè)計中可隔一定距離設(shè)置具有自由水面的調(diào)壓井或安裝安全閥和進排氣閥,以縮短管道長度,削減水擊壓力。
3安全保護裝置
管道輸水灌溉系統(tǒng)的安全保護裝置主要有進(排)氣閥、安全閥、調(diào)壓裝置、逆止閥等。
Ⅰ、進排氣閥的選擇
進排氣閥按式2—5—6選擇。一般在順坡布置安裝在管道系統(tǒng)首部,逆坡布置時在管道系統(tǒng)尾端,安裝在管道系統(tǒng)的凸起處,管道朝水流方向下折及超過10度的變坡處。
2—5—6
式中:—進排氣閥通氣孔直徑,mm;
—被保護管道內(nèi)徑,mm;
—被保護管道內(nèi)水流速度,m/s。
Ⅱ、安全閥
安全閥是一中壓力釋放裝置,安裝在管路較低處,起超壓保護作用。
3.自壓式管道輸水灌溉管理及技術(shù)要求
自壓管道灌溉工程同其它水利工程一樣,必須正確處理好建、管、用三者關(guān)系。建是基礎(chǔ),管是關(guān)鍵,用好增產(chǎn)是目的。在保證管道系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量的前提下,只有管好用好才能充分發(fā)揮效益。
3.1管理制度
自壓管道灌溉系統(tǒng)也需要有完善的管理制度,如果沒有一套與其相適應(yīng)的管理措施,也是不能正常運行的。要從以下四個方面完善管理制度:
1建立健全管理組織;
2依法管水;
3實行管理責(zé)任制;
4建立管理考核標準
3.2自壓管道灌溉系統(tǒng)運行技術(shù)要求
1灌溉前必須首先打開應(yīng)澆地塊的給水栓,每條主管道打開的給水栓數(shù)不少于3個。
2打開給水栓后,再開進水閘,閘門開啟度應(yīng)根據(jù)渠道水位,滿足管道用水量,待壓力池水位和堰頂一平,穩(wěn)定為好。
3灌溉結(jié)束后,先關(guān)閉進水閘,然后再關(guān)閉給水栓。
4冬灌結(jié)束后,必須將管道內(nèi)的水排掉,防止凍壞管道。
5用前必須做好管道的檢修工作。
4.自壓管道灌溉系統(tǒng)效果分析
自壓管道灌溉系統(tǒng)與明渠灌溉相比具有以下優(yōu)點:
1節(jié)水、節(jié)能
自壓管道灌溉系統(tǒng)輸水損失小,渠系水利用率達95%以上,比土渠提高30%,比防滲渠道提高5%,綜合節(jié)水達40%左右。
由于用管道輸水,減少了滲漏和蒸發(fā)損失,綜合節(jié)能在20%~30%。
2省地、省工
自壓管道灌溉系統(tǒng)中管道埋入地下,比明渠灌溉減少占用耕地2%,對土地資源的充分利用有著重要意義。
管道灌溉不僅能減少大量的田間建筑物,而且還可以實現(xiàn)規(guī)范化、系統(tǒng)化;輸水時間短,縮短了輪灌期,節(jié)省了工日。
3適應(yīng)性強、管理方便
自壓管道灌溉系統(tǒng)是有壓供水,可適用于各種地形,如:越溝,跨路,拐彎和爬坡等。
管道灌溉設(shè)備比較簡單,技術(shù)容易掌握,管理方便,用水量便于控制和計量,并為農(nóng)業(yè)機械化、自動化的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。
4使用壽命長
管道埋入地下,塑料管不易老化、不宜腐蝕、不宜破壞,一般使用壽命在50年左右。
5.典型工程效益分析
香營鄉(xiāng)3000畝蔬菜基地自壓管道節(jié)水灌溉工程,以白河堡水庫北干渠為水源地,設(shè)首部沉淀過濾池和調(diào)節(jié)池各一座,配套φ315管2410米,φ200管4000米,φ160管650米,φ110管35700米,出水口640套。自壓管道節(jié)水灌溉系統(tǒng)完成后,項目區(qū)的面貌發(fā)生了根本性變化,灌溉條件得到明顯改善。經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)環(huán)境效益有了顯著變化,在全縣的節(jié)水灌溉建設(shè)和管理上起到了真正的示范樣板作用,對延慶縣農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)機制改革和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整具有深遠意義。
5.1經(jīng)濟效益分析
通過節(jié)水灌溉工程的建設(shè),改善了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,結(jié)合農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和名、特、優(yōu)、新品種的發(fā)展,必將會提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入。
1增產(chǎn)效益
農(nóng)田實行節(jié)水灌溉后,由于減少了渠道和田埂占地,可增加作物有效種植面積,并能適時灌水,提高灌水質(zhì)量,提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。每畝按2000K量,單價按1.2元/Kg計,每畝年增加收入1250元,每年可增加收入375萬元。
2節(jié)水效益
與土渠灌溉相比,自壓管道灌溉每畝每年可節(jié)水100m3;項目區(qū)年節(jié)水總量為30萬m3。每方水按0.12元計,可節(jié)約水費開支3.6萬元。節(jié)水轉(zhuǎn)移效益按每方水0.08元計,每年可增加效益2.4萬元。
3省工效益
管灌每畝每年可節(jié)省人工3工日,項目區(qū)每年節(jié)省人工9000工日,節(jié)省人工支出18萬元。
4節(jié)地效益
據(jù)測算,管灌可增加有效種植面積5%左右,項目區(qū)可增加有效種植面積150畝。
實踐證明,自壓管道灌溉系統(tǒng)節(jié)水效果明顯,減少了水資源的浪費,緩解了當(dāng)?shù)氐乃Y源供需矛盾,提高了當(dāng)?shù)氐墓喔人胶娃r(nóng)業(yè)抗御干旱災(zāi)害的能力,促進了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)制度改革和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。運用自壓管道灌溉系統(tǒng)后,每年節(jié)約用水30萬m3,節(jié)約的水為社會經(jīng)濟的其他發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。同時,項目區(qū)內(nèi)外部環(huán)境和整體面貌也將發(fā)生根本性變化,不僅豐富了城鄉(xiāng)居民的“菜籃子”,還綠化美化了環(huán)境,改變了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生產(chǎn)意識。使農(nóng)民認識到節(jié)水改造的好處,深深體會到水利是農(nóng)業(yè)的命脈,只有水利設(shè)施的發(fā)展,才能改變農(nóng)業(yè)的面貌,才能富裕農(nóng)民。
5.2生態(tài)環(huán)境效益分析
項目區(qū)應(yīng)用自壓管道灌溉系統(tǒng)以后,使得當(dāng)?shù)胤N植結(jié)構(gòu)得到了調(diào)整,水土流失得到有效控制,土地成方連片,糧果豐收,綠樹成行,水資源供需矛盾得到緩解,環(huán)境優(yōu)美。同時,水土資源的利用更趨于合理,并可以把當(dāng)?shù)氐姆N植、養(yǎng)殖、加工和旅游有機地結(jié)合起來,以開發(fā)促旅游,旅游促發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)雛形基本形成,項目示范區(qū)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活環(huán)境面貌煥然一新。采用節(jié)水措施,減少農(nóng)業(yè)用水量,相應(yīng)減少了對地下水的開采量,對涵養(yǎng)補充地下水起到一定作用,節(jié)約的地表水,可增加對官廳水庫的補水,對恢復(fù)官廳水庫飲用水源功能有著重大意義。
6.結(jié)束語