山区农田灌溉渠道防渗节水与生态保水分析

分类：论文范文 发表时间：2022-01-19 08:45

　　摘要：农田水利基础设施中渠道输水是农田灌溉的主要方式之一，而渠道防渗是节水灌溉的重要手段。近年来，水利、农业、烟草和发改等部门，在农田基础设施建设中均将节水灌溉作为一项基本措施推广落实，不仅取得巨大的节水成效，也对防止渠道冲刷和渠道崩塌起到良好的作用，同时还方便了农田灌溉的田间管理。但渠道防渗衬砌后减少了渠道渗漏，对渠道沿线土地水分涵养有一定的影响。本文通过福建省原梅列区山区农田灌溉中渠道过水流量的计算，从生态保水的角度出发，分析渠道防渗的利和弊，建议在农田基础设施建设项目设计中对灌溉渠道(包括排水沟)防渗衬砌方案进行论证，综合考虑社会和生态环境效益，因地制宜地确定工程实施方案，达到既节水又保水的效果。

　　关键词：农田水利;渠道防渗;水土保持

　　原梅列区位于福建省中西北部、三明市西北部，属山区丘陵区，东北与沙县接壤，西北与明溪县毗邻，南连三元区，区域总面积353.8km2。2021年3月，福建省人民政府同意撤销三明市梅列区、三元区，设立新的三明市三元区，以原梅列区、三元区的行政区域为新的三元区行政区域。

　　1梅列区山区农田渠道防渗现状分析

　　梅列区雨量丰富，年均降雨量1625mm，山区灌溉用水主要来源于自然降雨，经过土壤吸收、多余水量经土壤蓄渗后产生地表和地下径流，由地势高处流向低处。历年来，水利、农业等部门为了服务山区农业生产，兴建农田水利基础设施，其中农田灌溉渠道是农田水利的基础设施之一，为提高农业综合效益、促进农业生产发挥着至关重要的作用。

　　渠道是农田灌溉的一种主要的输水方式。多年来，农田灌溉沟渠采用多种型式进行衬砌，以防止渠道冲刷和渠道崩塌，并达到防渗节水的目的，同时也方便了农田灌溉的田间管理。在福建山区，其防渗衬砌方式常用的有浆砌石衬砌、U型槽衬砌、混凝土衬砌、水泥土防渗和膜料防渗等型式。其中，水泥土防渗、膜料防渗等方式目前使用较少，这里介绍常用的浆砌石、U型槽和混凝土三种渠道防渗衬砌结构的现状。

　　浆砌石防渗主要分为浆砌块石、浆砌卵石、浆砌料石等型式，适用于块石、卵石和料石来源丰富的地区。其优点是可就地取材，渠道衬砌后渠床抗冲刷、稳定和耐磨能力强，抗冻和抗渗能力也较强，每1km渗漏损失在0.3%～2.0%之间。该方法施工工艺简单，技术成熟，但受石料来源限制和施工进度影响，采用浆砌石衬砌方式防渗的渠道逐渐减少。

　　2渠道防渗节水效果

　　灌溉渠道防渗衬砌后节水效果主要体现在灌溉渠系水利用系数的提高上。梅列区未防渗处理的土质渠道灌溉渠系水利用系数为0.52，混凝土衬砌后渠系水利用系数设计提高到0.60，按水田净灌溉模数6492m3/hm2计算，未实施渠道防渗前水田毛灌溉模数12484.5m3/hm2，实施渠道防渗后水田毛灌溉模数10819.5m3/hm2，年节约水量1665m3/hm2，节约灌溉水量25.64%。以2020年度梅列区洋溪镇高标准农田建设项目为例，项目区采用渠道引水灌溉面积33.33hm2，年可节约水量5.55万m3。

　　现以2021年高标准农田建设项目———梅列区洋溪镇孝坑村1#渠为分析实例，将土渠的水量损失与采用浆砌石和混凝土两种方式防渗衬砌渠道损失的水量进行比较，分析灌溉渠道采用浆砌石和混凝土两种方式进行防渗衬砌的节水效果。

　　3渠道防渗衬砌的利与弊

　　根据以上分析，采用混凝土等措施对灌溉渠道进行防渗衬砌后，渠道水利用系数明显提高，对比未进行渠道衬砌前，灌溉流量减少了，节约了灌溉水量。如孝坑1#渠道，按1个灌溉周期5d计算，防渗衬砌后可节约水量15.67%和16.65%，节水效果明显。同时，渠道衬砌可以提高渠道的防冲能力，防止渠道因冲刷造成的水土流失;对于地质较差、外边坡高的渠道，衬砌后可以防止渗水对基础的侵蚀，避免基础及渠墙崩塌，造成更大的事故。在渠道日常管理方面，硬化的渠道减少了清淤的工程量，维护方便，节省了劳力，提高了田间管理的效率。

　　但渠道防渗后也存在一定的问题，主要是对生态保水的影响。

　　根据渠道设计方案，山区农田灌溉一般是从山涧取水，利用渠道将水引至农田进行灌溉。山涧水来源于周边山体和农田涵养的水分，通过渗流汇集而成，而山体和农田是靠表面植被通过降雨和灌溉来涵养水分的，雨季过后，山体土壤如果没有雨水补充，渗流逐渐减少，旱季时间越长，影响越大，直至断流。

　　水源取水后采用自流方式由高到低沿山坡、道路或农田边布置，线路长短不一。在山区，一般水源距农田较远，有的引水渠盘山而建，长度几百米至数公里，沿途经过茶山、橘子园、林地等。渠道实施防渗衬砌后，原来可以渗漏到沿途土壤的水量减少了，有的甚至没有了。加上近年来农田排水也实施硬化，项目的排灌系统从水源引水至末端排水口，只有农田在灌溉时，才有田间水渗漏来补充土地的水量，但其灌溉过后，农田基本排干，渗漏水没有了，只剩下了自然蒸发，造成渠道和排水沟沿线土地降低了水份涵养，地下水位下降。以孝坑1#渠道修建前后情况对比为例，1#渠道农田旁种植有一片茶园，在1#渠道修建前，原茶园灌溉水来源于茶园上方农田土质渠道渗漏水及茶山配套喷灌设施，由于土质渠道利用水的渗漏作用，周边土壤含水量增大，产生地下径流，由水头高处流向低处，流经茶山，茶树根系吸收涵蓄土壤水分，所以喷灌周期仅需10天1次，两种灌溉方式相结合，既保证茶树的正常生长，又为茶树种植户节约成本。1#渠道修建后，由于混凝土渠道渗漏系数小，周边土壤无法吸收水分产生地下径流，茶树根系土壤含水量明显降低，为保证茶树的正常生长需水量，茶山喷灌周期由原来的10天1次，缩短为3天1次，失去土质渠道渗透径流水的补充，提高了茶树种植户的经济成本，给农业生产带来了不便。

　　根据《福建省三明市区农业资源调查与区划资料汇编》中介绍，三明市区各地年平均雨日在150～160d(以日降雨量0.1mm以上为1个雨日)，即1年内无雨日约215～205d，扣除暴雨后数日内土壤饱和无需补水，渠道引水的渗漏水补充沿线土地补水天数至少有180d。以本例引水流量0.0173m3/s为例，采用土渠引水，其引水渠道高程以下每1km土地可以补充流量0.00166m3/s，1年可以补水5.26万m3/km。对改善和提高沿途土壤含水量起到一定的作用。

　　4结论与建议

　　4.1结论

　　农田灌溉的引水渠道进行防渗衬砌，可以节约灌溉水量约15%左右，对水源水量小的缺水地区，渠道防渗、减少水量损失是提高灌溉水利用率、减轻旱情的必要措施。但在山区水量较富足地区，是否进行渠道全线衬砌，应从经济和生态效益等方面进行方案论证、优化设计。根据《渠道防渗工程技术规范》(GB/T50600－2010)3.0.6规定，“渠道防渗工程规划应以节水为中心，以通过输水效率为目标，统筹考虑周边生态环境建设，根据渠道功能和输水要求，确定防渗工程标准，进行统一规划”，因此，以防渗为目的的渠道衬砌工程，在规划设计时应进行“生态环境影响初步评价，分析渠道防渗工程建设对当地生态环境、自然环境、社会环境产生的影响，初步提出对策和措施”，不可一刀切地进行全线衬砌。

　　4.2建议

　　一是采取分区衬砌型式。在农田基础设施建设项目中，对水源相对紧张的灌区引水渠经综合经济比较后实施渠道防渗衬砌，而对水源水量富余的灌区，除引水渠道渠线地质较差地段(包括跌水等)进行衬砌加固外，其余渠段可尽量采用土质渠道，特别是山垅田，在其部分田坎跌水处加固后，尽可能地保持原有土质沟渠，在休耕期，除特别需要进行晒田外，适当灌水养田，以保持农田土壤水分。

　　二是控制渠道结构尺寸。为了便于田间管理，田间灌溉渠道可以进行防渗衬砌，但不以最小衬砌断面(目前大部分地区以30cm×30cm为最小衬砌断面)作为渠道衬砌断面，按实际引水流量计算的断面进行渠道衬砌，以减少水面自然蒸发。当渠道计算断面小于25cm时，建议不予衬砌。

　　三是优化灌区渠道选材。除地质较差地段(包括跌水等)采用护砌外，尽量采用土质排水沟，或采用干砌石铺底方式防冲;块石缺乏地区也可以考虑采用植草砖进行铺底，其中植草部分用卵石进行填充，既能防止水流冲刷造成水土流失，又可增大渠底与土壤之间的渗流量。

　　总之，在农田基础设施建设中，对排灌系统的沟渠进行防渗衬砌方案设计应综合考虑生态环境因素，进行多方案比较，科学规划，在确保灌溉水量和结构稳定、安全的前提下，尽量采用土质结构进行引水和排水，利用土质渠道的渗水补充沿线基础水分，达到节水与保水的目的，做到储水于自然，涵养土壤，让细水长流，青山常绿，营造一个良性循环、环境优美的生态灌区。

　　参考文献

　　［1］GB50288－2018．灌溉与排水工程设计标准［S］．2018:8－9

　　［2］GB/T50600－2010．渠道防渗工程技术规范［S］．2010:5

　　［3］三明市农业区划办公室．福建省三明市区农业资源调查与区划资料汇编［Ｒ］．1985.12:92

　　刘媛媛

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