多水源灌区节水农业技术研究(编辑修改稿)

多水源灌区节水农业技术研究(编辑修改稿)内容摘要：

产函数试验及模型研究；在此基础上，制定主要作物的合理灌溉制度； (3) 作物种植模式研究 通过小区试验，比选主要作物的复 播、间作、套种农作制度与种植模式； (4) 选择适合 晋中市 井渠结合灌溉类型区的多种节水技术，以节水高效为目标进行技术集成组合 ， 对所选定的典型组合进行田间示范，对产量、投入、效益等进行测试。 提出各种技术集成组合形式的投入产出效益关系。 技术路线 本文的技术路线如下： 1. 调查、筛选国内外与本课题技术集成有关的先进成熟技术，以农业高效用水和水环境改善为最终目标，拟定技术上可行，经济上合理、实用、简单而又具有超前性的技术集成方案、试验方案等； 以既定的技术指标为目标，按试验方案对重点技术进行小区试 验，实现各项技术达标或优化，为总体技术集成提供具体的技术支持； 按照所拟定的技术集成方案，组合装配，进行技术集成试验和效果观测，实现太原理工大学工程硕士研究生学位论文 6 技术集成。 同时对各项集成技术有关的设备、设施进行引进、完善、配套和应用。 形成可实施的、成龙配套的综合集成技术。 研究方法 本试验采用理论与试验相结合、小区试验与大田示范相结合、软件和硬件措施相结合的方法进行研究。 太原理工大学工程硕士研究生学位论文 7 第二章 项目区基本情况 自然概况 地形地貌 该 项目 区位于太行山脉西麓，属洪积倾斜平原地貌和冲积平原地 貌，由潇河洪冲积物堆积而成。 其东部边界与洪积倾斜平原相连。 区内地形平坦，起伏不大。 海拔高程在776m～ 803m 之间。 地势东高西低，由东北向西南倾斜，平均地面坡度 1/1000，东西向坡降略缓于 1/1000。 由于长期引洪淤灌的结果，区内微地形起伏较大，多数地带形成了洪灌渠道地形高、向南两侧微倾斜的微地形。 经实测，耕地南北向地面坡度在 1/350～1/1500 之间变化。 自然资源 1）光热资源 该 项目 区气候属温带大陆性半干旱气候，四季分明，光热资源丰富。 总的气候特征为：冬季漫长，干冷晴朗；春季升温快，日 温差大，干旱多风；夏季多雨；秋季短暂，天高气爽。 一年四季气候分明，昼夜温差大。 全年平均气温 ℃ ， 0℃ 以上，积温 3988℃ ，10℃ 以上积温为 ℃。 年均无霜期约 171 天，终霜日出现在 4 月下旬，初霜日出现在 10 月上旬。 平均日照时数 小时，作物生长季节太阳辐射的日照相当充足，且与高温多雨相结合，为农作物进行光合作用提供大量能源，光能利用潜力很大。 年平均风速 ，风速的变化特点是： 1～ 3 月份为风速加大阶段， 4 月份达到最大值， 5 月份以后风速减小， 9 月份最小；风速的日变化周期也十分明显。 2）土壤 该 项目 区位于太行山西侧河流潇河、黑河和涧河下游的倾斜平原和冲积平原地带，土壤物质为河流洪积和沉积物及黄土状堆积物。 受地形、母质、地下水位等因素的影响。 主要分布有草甸土和褐土两种主要类型的土壤。 土壤耕作层深度一般为 20～ 25cm，质地粘壤到中壤。 代表性土种为耕冲重壤质浅色草甸土，全剖面质地多为重壤或粘土，有时底土可出现壤质层次，出现部位较深。 土壤粘粒比表面积大，粒间排列密实，毛管孔隙多，非毛管孔隙少，通气透水性差，好气性微生物活动受到抑制，有机质分解慢，田间持水量大，保水抗旱力强。 耕层土壤肥力好 ，典型剖面土壤（ 0～ 20cm）的有机质含量 %，全磷含量 %，全氮含量 %，太原理工大学工程硕士研究生学位论文 8 PH 值。 3）水资源 该 项目 区所处潇河灌区，流域共有大小河流 12 条，分别是潇河、涂河、龙门河、圪塔河、牛耕河、麻海河、涧河、黑河、白龙河、泉子河、河口河、涑水河，据榆次市水资源管理委员会的资料，该井灌区所在地榆次区水资源总量为 13118 万 m3，其中地表水资源总量为 5400 万 m3，地下水资源总量为 9416 万 m3，重复量为 1698 万 m3。 人均占有水资源量为 290 万 m3，只有全国占有量的 %，全省人均占有 量的 %。 亩均拥有水资源量为 193 m3，只有全国亩均占有量的 %，全省亩均占有量的 %。 此外，还有榆次城区经处理的污水 500 万 m3。 水利工程概况 渠灌工程概况 该灌区属潇河灌区范围，渠灌灌溉水源的主体为潇河来水。 潇河系汾河的第二大支流，发源于昔阳县沾尚乡马道岭，流经寿阳、榆次、太原的小店、清徐等市县，在太原市小店区洛阳、南马村间汇入汾河，全长 137km，流域面积 3720km2。 潇河灌区取水枢纽位于榆次区东南源涡村，属于低坝引水枢纽。 枢纽之上流域面积 3090km2。 潇河多 年平均径流量 13100 万 m3，年平均实际引用量 2800 万 m3。 该灌区渠道引水枢纽工程兴建于 1951 年， 1962 年又修复改造。 枢纽由混凝土滚水坝、南北冲沙闸及南北引水闸组成。 滚水坝全长 ，坝高 ，南、北冲沙闸各5 孔，每孔净宽 ,总设计泄洪量 500m3/s。 南北进水闸设计引水流量分别为 和。 潇河灌区以潇河为界分为南北两个灌区。 南岸灌区为民生灌区，北岸灌区为民丰灌区。 本课题所选灌区位于潇河北岸的民丰灌区上游，属北干二支、三支、四支及中三支的灌溉范围。 北干 渠长 、设计引水流量 、梯形断面、防渗长度 ，防渗段完好率 %（ ）。 5 条支渠总长度 ，其中防渗长度 ，完好防渗长度 ，完好率为 %；斗渠 75 条，总长 ，农渠 446 条，总长。 斗农渠全部为土渠。 民丰灌区共有渠系建筑物 3233 座，其中干渠建筑物 52座，完好率 73%（ 38 座），支渠建筑物 246 座，完好率 66%（ 162 座）。 斗农渠建筑物293 座。 太原理工大学工程硕士研究生学位论文 9 潇河灌区具有悠久的灌溉历史，灌溉渠系完整，干、 支、斗、农、毛五级灌溉渠系配套。 由于骨干渠系建筑物多数修建于 20 世纪 50 年代，部分年久失修，老化严重，设备破损，在行水过程中常出现阻水、启闭不灵等现象，影响了灌区的正常输水，造成水资源的浪费。 井灌工程概况 截止 目前 ，灌区共有灌溉机井 451 眼，其中出水量大于 30m3/h 的机井 110 眼，占%，出水量在 20～ 29m3/h 之间的机井 169 眼，占 %，出水量在 10～ 19m3/h 之间的机井 109 眼，占 %，出水量小于 10t 的机井 63 眼，占 %。 日提水估计可达20 万 m3。 现有井中有约 50%为 20 世纪 50～ 70 年代成井的大锅井，成井技术落后，井深小，单井出水量小，尚有近 20%的井由于成井技术等方面的原因，出现大量引沙问题。 有 40～ 50%的井需要更新改造。 灌区 95%的井灌渠道 ——管道系统与洪灌渠系分离，平行布设，很少有清洪共用渠道。 但其布置服从洪灌渠系等框架。 除现有的管灌管网外，井灌明渠的防渗率可达 50%左右。 但由于冻胀、维修跟不上等方面的原因，防渗损害严重。 排水工程概况 项目区地形平坦，当地径流及城区污水通过退水区向项目区外排放。 骨干排水沟道有榆次区一退、榆次区二退、使赵退 水、主干退水。 地面排水系统基本健全，但标准较低，特别是 20 世纪 70 年代以后，由于井灌井排使区域地下水位下降。 地面涝灾威胁较小，致使区内地面排水系统维修跟不上，退排水沟道淤积较为严重，存在着一定的隐患。 节水工程概况 项目区节水灌溉从 20 世纪 90 年代初开始发展，特别是高效用水模式与产业化示范工程实施以来，已发展节水灌溉面积 52020 亩，其中喷灌面积 8000 亩，微灌面积 1000亩，管灌面积 43000 亩。 已埋设各种地下输配水管道 ，其中固定式喷灌管道，管灌管道 ，滴灌管道 ，半固定式喷灌管道 ，微灌管道。 拥有移动喷灌机组 39 台，井灌渠道防渗长度。 表面上看，项目区节水灌溉面积较大，但由于工程建设标准低，管理不善等方面的原因，实际的节水灌溉水平还很低，管灌面积上的管网密度仅为 ，离国家 6～10m/亩的要求尚有较大差距。 目前，所铺设管道的大部分用来解决无井地块灌溉水的远距离输送，或小流量井之间的并联，管灌面积的实际管网密度比。 另外，太原理工大学工程硕士研究生学位论文 10 管灌面积上的畦长仍与洪灌条件下的畦长一致，一般长度在 150～ 220m 之间，导致田间水利用系数仅达 左右。 灌溉用水概况 项目区灌溉水源有洪水、城市污水和地下水三种水源。 潇河灌区的水源工程为无调节引洪灌溉工程，灌水总面积 万亩，多年平均引洪量 2800 万 m3，亩均洪灌水量84m3/亩，项目区地面水年用水量（洪水 +污水）为 1100 万 m3，亩灌水定额按 150m3/亩计，地面水的年平均灌溉次数为 次。 亩均毛用水量 180m3/亩。 据调查统计，项目区年地下水灌溉用量在 1000 万 m3左右，亩均 160～ 170m3/亩，灌水次数 2～ 3 次。 两项合计亩均灌水量 为 350m3/亩，从用水总量上看，项目区目前的地面水和地下水用水比例为 1:1 左右。 项目区目前属于井渠结合灌溉类型，但它是在纯引洪灌区的基础上发展起来的，从灌溉工程的布局上看，以洪灌渠系为骨架；从微地形变化上来看，项目区大多数地块洪灌渠道双向控制，渠道所在地地形高，向两侧倾斜；从田面工程看，畦埂高大，畦宽 4～6m 居多，更有甚者畦宽可达 10m 以上，畦长在 150～ 220m 之间。 农业生产及社会经济概况 农业生产概况 项目区主要以农业为主，农业以种植业为主，主要种植作物为小麦、玉米、棉花、蔬菜 ，小麦的种植面积约占 42%～ 45%；玉米的播种面积约 %～ %；棉花的种植面积 4%～ 6%；蔬菜等经济作物播种面积约 26%～ 32%，其它豆类等种植面积约为5%～ 8%，复播指数接近 30%，种植模式为：小麦复播豆类、蔬菜，次年种玉米，玉米收割后种小麦，这样一种种植模式。 作为太原市和晋中市两大城市的菜篮子基地，近年来，设施农业得到了长足的发展，大棚、温室集中连片已经成为当地农业的支柱性产业，是当地农业的一大特色。 农业灌溉基本靠地下水源，近年来发展了为数不少的喷灌、管灌等节水农业面积，地表水主要引用潇河 来水。 潇河灌区始建于 20 世纪 50 年代，没有调蓄能力，多年平均径流量为 亿 m3，一般集中在汛期，属于比较典型的洪水灌区，灌区多年平均引水量为 4545 万 m3，洪灌次数平均为 次。 太原理工大学工程硕士研究生学位论文 11 社会经济概况 榆次区为山西省 “全省超前发展改革试点 ”县市之一，其模式为 “轻纺型 ”工业和 “城郊型 ”农业协调并重，共同发展。 全市国民生产总值达到 亿元，年均递增 %；财政总收入达到 亿元，年均递增 18%；农村经济总收入达到 63 亿元，年均递增 20%以上；农民人均纯收入达到 3000 元，为全区第一；粮食 总产量 亿公斤，人均产粮660 公斤；蔬菜产量达 亿公斤；综合经济实力在全省排名第三。 近年来，榆次区把建设生态市放在首位，这个发展方向既遵循了可持续发展的原则，又符合山西省建设生态农业的总体技术路线，被国务院确定为首批 3000 个节水增产重点县（市）之一后，又被国家环保局确定为全国 56 个县 (市 )生态示范市之一，被省政府确定为林业生态建设示范市和农业生态示范市。 在城郊乡农业开发和产业化建设进程中，坚持因地制宜，发挥优势，大搞开发性项目，先后建成国家商品粮基地、北方旱作农业示范基地、北方淡水养鱼基地、高新 技术示范基地、省级多样化果品生产基地、瘦肉型猪生产基地、无公害蔬菜生产基地、日光节能温室基地，有力地促进了农业产业化和农村经济的发展。 粮食生产居全省十强县（市）之一；蔬菜生产连续六年夺全省之冠；禽蛋和肉类产量分别名列全省第三和第四；果品产量居全区第二。 乡镇企业营业收入、农村经济总收入、农民人均纯收入、农村经济综合实力等主要指标均排名全省十强之中，被省委、省政府命名为全省首达小康市。 示范区选择在张庆乡演武村和郭家堡王村、近城，其社经情况见表 21。 表 21 示范区基本情况表 Table 21 Demonstration area in Table 村名 人口 耕地（亩） 其中水地（亩） 粮田面积（亩） 经济作物面积（亩） 总产 （万 kg） 亩产 （ kg） 农村经济总收入（万元） 人均收入（元） 合计 6823 10247 10247 7099 5240 488 18358 3448 演武 1905 3354 3354 1599 2265 768 480 4332 3197 王村 2688 4230 4230 4200 1175 474 5946 2797 近城 2230 2663 2663 1300 1800 510 8080 3467 太原理工大学工程硕士研究生学位论文 12 水资源可持续利用与节水增产方略概况 水资源可持续利用概况 水资源持续利用强调的是水资源持久地利用，不仅要满足当代人的用水需求，而且又要为后代人继续利用创造条件，维持世世代代的持续利用。 根据我国人口、经济的增长、生态环境的恶化，以及水资源紧缺和贫乏等基本国情，决定了水资源的开发利用必须走保护生态环境、保护水资源、合理利用和节约水资源的持续发展。