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[論文摘要]:從我國西北地區的水資源量著手,分析了當前該地區水資源特點。總結西北地區工程節水技術主要措施。
我國西北地區包括新疆、青海、寧夏、甘肅、陜西五省(區)的全部和的西部等地區,面積360萬km2,約占全國土地面積的37.5%。西北地區特定的自然環境和水資源條件,決定了水在其經濟社會發展、生態環境建設中的極端重要性。發展節水農業是西北地區農業和經濟社會可持續性發展的重要保證。
西北地區降水稀少,蒸發強烈,水土資源分布不平衡,水資源供需矛后突出;另一方面,水資源開發利用不合理,農業用水效率低,農田灌溉水利用率僅為0.3~0.4左右,浪費極其嚴重。在發展節水農業方面,問題表現在:節水認識上存在誤區;節水灌溉技術水平低;灌區工程不配套,老化失修嚴重;節水資金投入不足;農業灌溉水價偏低,水費到位差;節水管理體制不健全;節水農業政策有待完善;農業生產結構不夠合理;節水設備質量不高,產業化程度低。
1.工程節水技術
工程節水主要從渠系輸水到田間灌水過程來考慮節水。渠系輸水過程的主要措施有節水渠道防滲和改渠道輸水為管道輸水節水等;田間灌水過程節水主要是改進地面灌水技術,如大畦改小畦、長畦改短畦、平整土地,在缺水地區推廣膜上灌或膜下灌,有條件的地方推廣噴灌、微灌等灌溉新技術。
2.修建水利工程,對現有灌區工程進行技術改造和配套建設
在西北內陸河源流區,興建必要的山區水庫,攔蓄調控水資源,因地制宜的合并、改造、廢棄平原水庫,可減少蒸發造成的水資源浪費。同時,在有條件的支流興建控制性水利樞紐工程和局部調水工程,科學配置水資源,解決局部地區缺水問題。對現有的大、中、小型灌區工程進行以高效節水為中心的更新改造,這是壓縮農業用水的重要措施。
3.加強渠道防滲襯砌
渠道防滲工程節水效益明顯,成本低廉,是諸多農田灌溉節水措施中經濟合理、技術可行的主要節水措施之一,同時又是當前農田灌溉節水工程改造中的關鍵環節。渠道采用防滲技術,一是能加快輸水速度,縮短灌溉時間,能充分利用渠水,擴大灌溉面積,減少地下深層淡水的開采;二是與土壟溝相比,渠道防滲可節水40%~45%;二是灌區大部分為自流灌溉,節能效益顯著。四是省去土渠每年維修費用、縮短澆地時間,可省工30%~50%。陜西、甘肅等地試驗資料表明:渠道防滲可使渠系水利用率提高20%~40%,減少渠道滲漏損失50%~90%,此外,渠道防滲還具有加大過水能力、減小過水斷面、加快輸配水的速度、節省土地等優點。
4.鋪設低壓管道輸水
管道輸水具有節水、輸水迅速、省地、增產和有利于搶季節等優點,與土渠相比較,利用管道輸水水的利用系數可提高到0.95,節電20%~30%,省地5%~增產幅度10%左右。管道輸水灌溉技術被認為是投資最省、節水最有效、管理最方便的一種輸水灌溉技術[1],目前管道輸水技術主要在井灌區推廣應用,自流灌區也開始采用管道輸水技術。低壓管道輸水已有于幾年的發展歷史,適用于各種地塊、作物及種植方式,為群眾所熟悉和接受,工程使用率高,是目前非常成熟的工程節水技術。
5.平整土地,溝畦改造,改進地面灌水技術
地面灌溉方法是目前應用最廣泛、最主要的灌水技術[2]。據有關研究結果表明,畦田、溝的規格適宜,操作合理得當,田間水利用系數可達到0.8以上,灌溉定額可大幅度下降。膜上灌較一般地面灌溉可節水30%以上,高者可達50%以上,波涌灌(包括畦灌、溝灌)可節水10%~30%灌水均勻度及儲水效率均明顯提高,分根交替灌溉可節水15%~30%,這足以表明地面灌水改進提高應用后的節水潛力[3]。
平整土地是提高地面灌水技術和灌水質量,縮短灌水時間,提高灌水勞動效率和節水增產的一項重要措施。一般而言,渠灌區若不采取任何節水措施,采用田間大塊劃小和土地平整工程,可是灌溉水利用系數提高0.05~0.10。畦灌是耕地經平整后,利用畦埂將田塊劃分成小塊進行灌溉;溝灌是在作物行間開挖灌水溝,灌溉水從輸水溝進入灌水溝后,在水流動的過程中由溝底和溝壁向周圍入滲濕潤土壤的方式進行灌溉。畦灌要求的地面坡度以0.001~0.003為宜,最大不要超過0.01;溝灌要求地面坡度以0.003~0008為宜,最大不要超過0.02。
結合土地平整,進行田間工程改造,劃長畦(溝)為短畦(溝),改寬畦為窄畦,設計合理的畦溝尺寸和入畦(溝)流量,可大大提高灌水均勻度和灌水效率。陜西洛惠渠的研究表明,在入畦單寬流量為3~5L/s時,灌水定額隨畦長而變,當畦長由100m改為30m時,灌水定額減少150~204m3/hm2;當畦長30~100m時,畦單寬流量從2L/s增加到5L/s灌水定額可降低150~225m3/hm2。6.推廣應用噴灌、滴灌、微灌、膜上灌、膜下灌節水新技術
噴灌可將水均勻地噴灑在作物上,它可以根據作物的不同生育期、不同需水量科學控制灌水定額,平均灌水定額30m3。噴灌工程不需平整耕地、修建田間毛渠和打埂,一般可以節省土地10%~20%。噴灌灌水均勻,節約用水,對地形的適應性強,與地面灌溉相比,大田噴灌一般可省水30~50%,增產10~30%。噴灌的主要缺點是一次性投資較高,受風的影響大,在多風的季節,會出現噴灑不均勻,蒸發損失增大。
滴灌工程是目前科技含量最高、起點最高的節水形式,是高效農業的首選。滴灌與一般的畦灌相比有很多優點,具體主要體現在以下四個方面:一是省水,滴灌屬局部灌溉,僅濕潤作物根區附近的土壤,避免了輸水損失和深層滲漏損失,地表濕潤,減少了地面蒸發,節水率可達80%,能最大限度利用水源。二是省肥,在滴灌過程中,用施肥罐將可溶性肥料隨水滴入作物根部發育區,可有效地使肥料利用率由30%~40%提高到50%~60%。二是省工,無須平地、筑埂、打畦。滴灌土壤不板結,壟間于燥,可減少中耕和除草等投工,省工50%~80%。四是適應性強,它對地形適應能力強,在坡度為50°~60°的陡坡上,也可以采用滴灌系統,由于滴灌是小水勤滴,適時適量,土壤理化性能好,一般可增產20%~30%以上[3],并可有效地改善蔬菜的品質。不過,滴灌投資大,因此,更適于經濟作物,是溫室大棚中最理想的灌水技術,隨著農業結構調整的不斷深人和高產值、高效農業的推廣,滴灌將得到更多的應用。
微灌將水和肥料澆在作物的根部,它比噴灌更省水、省肥。當前推廣的主要型式有微噴灌、滴灌、膜下滴灌和滲灌等。膜下滴灌具有增加地溫、防止蒸發和滴灌節水的雙重優點,節水效果最好,近幾年,隨著產品國產化和價格的降低,在我國西北地區得到迅速推廣。
1996年新疆石河子墾區在大田(棉花)應用膜下滴灌技術取得成功,1999年開始大面積推廣應用,力薦在全國范圍內進行推廣。據統計膜下滴灌單位面積平均用水量是傳統灌溉方式的12.5%,是噴灌的50%,是普通滴灌方式的70%。采用膜下滴灌技術后,不需要修農渠,也不需要筑硬打畦。操作簡便,節省機力費和人工作業費,并節省抽水電費和肥料費,有效降低了生產成本。膜下滴灌
可使作物根系經常維持適宜{水分、通氣和養分狀態,因此,作物增產顯著。
參考文獻
1.1施工技術困境
相對于平原地區的水利工程建設,山區水利工程建設對于施工技術的要求更高。從技術的角度來看,現在的山區水利工程建設主要集中在農村安全飲用水和小型農田配套水利設施建設,但是在建設當中很少能夠進行詳細的工程設計,一般情況下都是由水利工程建設主管部門提出工程建設的方案,組織施工人員進行施工建設。由于在方案制定的過程中,都是以平原地區的施工經驗為借鑒,雖然也考慮到了山區施工的特點,但是在缺乏技術指導的情況下,很難在施工方案當中體現出來。此外,在引水渠的建設上,沒有設計加壓設備,導致一些海拔比較高的田地無法灌溉,這也是一個技術上的困境[1]。
1.2施工質量管理困境
在水利工程建設當中,質量管理是保證水利工程建設質量的重要措施,在山區水利工程建設當中要重視和加強施工質量管理。但是,現在在施工質量管理當中也存在不少的問題。近幾年水利建設項目多,水利主管部門人手有限,監督指導力量薄弱,項目建設鄉(鎮)基層水利技術人員缺乏,致使工程施工進度和質量管理上難度較大。
1.3施工資金困境
最近幾年,為了促進山區經濟的發展,國家加大了山區水利工程的投入力度,2011年全國水利工程建設投資已經達到了3452億元,截至到2013年已經達到4500億元。盡管投資額一漲再漲,但是在山區水利工程建設上的投入比較少,仍然無法滿足山區水利工程建設的需要[2]。這對于主要以山地為主的山區縣,且山區縣經濟欠發達,地方配套能力差,無疑是杯水車薪。
二、山區水利工程施工困境處理方法
2.1通過水利工程設計單位對工程建設進行技術籌劃
水利主管部門雖然在水利工程建設及管理上有著比較豐富的經驗,但是畢竟不是專門的水利工程施工技術機構,在水利工程建設上,應該聘請有資質的水利工程設計院,對工程施工建設進
行全面的技術評測,進行科學的可行性論證,通過可行性論證的基礎上,由水利工程設計院設計施工方案,根據施工方案確定施工技術,明確施工技術控制的要點,從而為施工建設的順利進行提供技術保證,減少技術問題對施工進度及質量的不良影響[3]。在施工方案當中,應該明確山區水利工程的特點,保證工程建設以后,能夠滿足山區生活及生產用水的基本需要,爭取在計劃范圍內不留下任何工程死角,使水利工程能夠最大程度的發揮出其在山區經濟社會發展中的作用。
2.2構建起完善的質量管理體系
要想保證山區水利工程的施工質量,必須建立起完善的施工質量管理體系,以當前只是派1-2名現場監督人員,負責工程建設是根本不能滿足施工質量管理需要的。為此,各級水利主管部門在山區水利工程建設上,應該成立項目部,確定項目經理,以項目經理為核心構建完善的質量管理體系:
2.2.1實行質量管理層級分工制
項目經理及項目質量負責人負責項目整體質量,各個施工隊負責各自施工段的施工質量,而現場作業人員需要對自己的職責范圍之內的質量問題負責。
2.2.2積極實施水利工程質量評定制度
根據山區水利工程施工建設的目標,山區水利工程施工質量標準和要求,制定本工程的施工質量評定標準,構建質量評定模型,賦予其相應的權值,以專家學者為核心,建立山區水利工程質量評定小組,對山區水利工程建設進行質量檢查和評定,以評定的結果,作為考核項目部質量管理水平及各施工隊質量管理水平的依據,決定項目部及各施工隊的獎懲[4]。
三、加大山區水利工程資金投入力度、確保施工建設順利進行
針對資金投入不足影響山區水利工程施工進度和質量的問題,在可行性研究階段,就應該預測工程的投入規模,確定好投資額以后,在水利工程建設資金上列出專項資金,明確資金投入計劃和時間,保證資金能夠在規定的時間內到賬,以免影響到施工建設。在資金使用上要做到專款專用,禁止挪用、截留山區水利工程專項建設資金,加強資金使用控制,建立起動態化的資金控制體系。另外,從整體上來講,保證山區水利工程建設,需要國家加大山區水利工程的投入力度,在水利工程建設投資上,適當的向薄弱的山區水利工程建設傾斜,確保山區水利工程建設資金的充足,只有這樣才能為山區水利工程施工提供資金保障。
四、結語
經過詳細的分析,引起滑坡的原因主要有如下幾點。
1.1由于渠道施工中沒有對當地的地質狀況進行詳細的勘查,所以在施工技術方面的防控措施較差。在渠道經過的地段,如果遇到土壤條件較差,比如軟土、斷層以及風化土層等,在遇到外力作用時,就會產生滑坡。
1.2在有些渠道工程中,雖然采用了抗滑措施,但是由于地表水以及地下水位的變化,會對滑帶土的性質有所改變,降低抗滑性,從而引起滑坡。
1.3在地質條件較差的地帶,受到地震或者爆破等因素的影響時,就會增加下滑力或者減少原有的抗滑力,由于改變了原有的滑帶土結構,所以造成滑坡。
1.4在施工的過程中,沒有按照規范的要求執行,導致施工方法不對造成滑坡。此外,對于施工現場的土質沒有詳細的勘查,所以對于施工中使用的材料沒有嚴格篩選,在與原有土質結合時,由于土質不合,所以容易產生滑坡。
1.5在渠道長期使用的過程中,由于受到人為因素或者自然環境的影響,導致坡腳的土壤大量流失,改變了坡體的應力狀態,所以產生滑坡。
2渠道的滑坡處理
2.1排水導滲。排去地表水,疏干地下水是整治滑坡的首要措施,應根據不同情況采用不同的排水方法。
2.1.1地表排水:對滑坡體以外的地表水應以攔截旁引為主,即在滑坡圍界5米以外修筑環形截水溝。要注意截水溝的深度和質量,力求做到滑坡體外的水不再滲入滑坡體內。對滑坡范圍以內的地表水,應以防止下滲和引出為準。首先要把滑坡體內的多種裂縫回填夯實,防止地表水繼續下滲,然后利用滑坡范圍內的自然排水溝或新建的排水溝,把地表水迅速匯集排出滑坡體外。
2.1.2地下導滲:為了防止滑坡范圍以外的地下水滲入滑坡體內,常用設置截水盲溝,將地下水導出滑坡體外。對滑坡外的排水,可以在坡面砌筑多種形式的導滲溝,或采用干砌石護坡,水泥砂漿勾縫,底層設導濾層或排水管。
2.1.3防止水下滲:對滑坡體大,又是深層的,無法治理,建筑物無法避開滑坡體,就采用減少地表水及杜絕渠道下滲水入滲,采用滑體上設排水溝,渠道水用鋼管過渡。
2.2削坡減載對推移式淺層滑坡,則采取“削坡減載”的方法。減小引起滑坡的滑動力,是最基本的也是最有效的辦法。一般采用削緩邊坡,當渠道外滑坡時,還可將上部削下土體反壓在坡腳,從而達到穩定的滑坡的目的。當削坡減壓后仍不能達到穩定滑坡的同時,常采用減壓與支擋相結合的處理措施。
2.3暗涵(或埋管)由地上轉為地下。當地質條件差,山坡又陡峻,或渠段穿過覆蓋很厚土質層,岸坡難于穩定而出現嚴重滑坡時,從外面治理難度大的,應盡量避開滑體或轉入地下,可考慮將原有明渠段改為暗涵或埋管形式較為安全可靠,同時可減少工程量。
2.4渡槽山區渠道常在陡峻的山坡上開渠,往往容易產生山巖崩塌。因限于地形條件,要維護渠道穩定十分困難,可采取改建渡槽輸水。
2.5改移線路一般小型渠道工程,在選定渠線時基本上未做地勘工作,致使有的渠道修筑在滑坡體上,建成后渠道極不穩定,一旦雨水入滲,整個渠床都要發生大的位移和沉陷。當采取上述多種處理措施很難奏效時,最后只有采取改線,以避開滑坡地段。
3渠道滑坡防止
3.1對于防止渠道滑坡現象的產生,首先應該從渠道的設計階段入手。在渠道施工之前,應該對施工當地的地質水文狀況進行詳細的勘查,了解沿線的土壤條件。如果遇到土壤條件較差的地段,要盡量的避開,在無法避開的情況下,要采取有效的抗滑措施,科學合理的設計,提高渠道的穩定性。
3.2在實際施工的過程中,在平臺開挖之后再進行抽溝,對于渠道的坡度要根據施工現場的實際情況而定,如果坡度過陡,需要及時的修整。為了確保渠道的施工質量,需要加強現場的監督管理,對于可能存在滑坡的地段,要提前做好應對措施,防止因為滑坡而帶來危害。
3.3加強對渠道的日常養護管理,設置專人對渠道進行巡視,減少人為破壞現象的產生,對于渠道中的雜草淤泥等物質要及時清除,防止發生淤堵。在坡體出現裂縫和滲漏等現象時,及時維護,防止擴大化,將滑坡現象控制在最小范圍內。
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