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2.低压管道输水技术 简称“管灌”,是利用低压输水管道代替传统输水土渠,将水直接送到田间沟畦灌溉作物的灌水方法,以减少水在输送过程中的渗漏和蒸发损失。低压管道输水灌溉技术一次性投资较低,要求设备简单,操作管理方便,农民易于掌握,比土渠省水40%、省工、省地、省时,增产效益显著。因此,在无力发展喷灌和微灌的地方,采用“管灌”是一个方向。
3.喷灌技术 喷灌是利用专门的设备将有压水送到灌溉地段,并通过喷头分散成细小水滴,以自然降水的方式均匀喷洒到田间,对作物进行灌溉。这种方式需要在农田中布设喷灌头、连接管道、驱动装置等,较适合在山丘地区、干旱缺水地区和经济作物灌区发展。优点是灌水均匀,少占耕地,节省人力,对地形的适应性强。缺点是受风影响大,设备投资高,安装架设设备需要较高的技术水平。喷灌技术的形式很多,生产中常用的有固定管道式喷灌、半移动式管道喷灌、滚移式喷灌、时针式喷灌、平移式喷灌、绞盘式喷灌等。各种喷灌形式各有利弊,适合于不同的条件,应因地制宜选择应用。
4.滴灌技术 是利用塑料管道将水通过直径约10毫米毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式,其水的利用率可达95%。滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果,同时可以结合施肥,提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉,在干旱缺水地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴灌的管道和滴头易结垢和堵塞,因此使用该技术时必须对水源进行严格的过滤处理(安装过滤器)。使用时还需注意:滴灌不能调节田间小气候,不适宜结冻期灌溉,在蔬菜灌溉中不能利用滴灌系统追施粪肥;滴灌投资较高,要考虑作物的经济效益;在铺设滴灌管(带)时压紧压实地膜,使地膜尽量贴近滴灌管(带),地膜和滴灌管(带)之间不要产生空间,避免阳光通过水滴形成聚焦,产生透镜效应,灼伤滴灌管(带)。
一、适合我国不同类型区发展节水灌溉的工程技术模式
节水灌溉是充分合理利用各种水资源,采取水利、农业、管理等技术措施,使区域内有限的水资源总体利用率最高及其效益最佳。由于实施节水增效灌溉的地区自然、经济、社会条件千差万别,灌溉的对象也多种多样,不可能用一种固定的模式放之四海皆适用。必须遵循因地制宜的原则,依据不同地区、不同作物的不同要求,建立不同的节水工程技术模式来予以实施。我国从20世纪70年代开始发展节水灌溉,经过30多年的实践,特别是通过300个节水增产重点县建设,形成了适合我国不同类型区发展节水灌溉的工程技术模式,并已大面积推广应用。
(一)新建井灌区节水增效灌溉工程技术模式
按照“以水定井,统一规划,合理开采,严格管理”的原则,在新建的井灌区发展节水增效灌溉。以开采有稳定可靠补给来源的浅层地下水为主,将井灌建设和节水灌溉结合起来,建设成节水型井灌区,做到既促进农业的发展,又防止地下水超采、环境恶化的结果。这种模式是:合理布井,采用先进的成井工艺提高机井质量,配套小型移动式喷灌机等节水灌溉设施。
吉林省洮南县按照这种模式建成中心灌区1014.6亩,辐射区4050亩,项目区建成后灌水定额明显下降,年节水30.67万立方米,在全部农田实现全生育期灌溉的同时,地下水得到有效控制,灌溉期间地下水位基本保持不变,而非项目区同期地下水位普遍下降2米,有效的提高了农业抗灾能力。由于取消了田间输水土渠,项目区还节省渠道占用耕地149亩。项目区的玉米、绿豆、小麦单产分别比建成前提高41%、38%和36%,品质也增加1至2个等级。这种工程技术模式已在吉林,黑龙江、河南等省的新建井灌区大面积推广应用。
(二)华北井灌区节水改造模式
我国井灌区面积约为2亿亩,占全国灌溉面积的四分之一左右,大部分分布在华北地区。华北的井灌区大多处于缺水地区,建成后由于灌水技术落后,经过多年运行,地下水超采严重,生态环境日益恶化,灌溉保证率下降,危及当地的农业持续发展。因此,必须对已建成井灌区进行节水改造。改造的模式为:采用低压管道输水(对于蔬菜、果园、经济作物、极度缺水地区的粮食作物也可采用喷、微灌)、田间平地,
划小畦块实行小畦灌溉,并与非充灌溉及覆盖保墒等农艺节水措施结合,在维持地下水采补平衡的基础上,以水定面积发展灌溉。
山东省桓台县是我国北方第一个吨粮县,但井灌区由于水资源不足,加之传统农业用水浪费现象严重,致使地下水位连续下降,井泵多次更新。为此,通过研究,实施了以充分利用降水、开发利用土壤水,合理调控地下水为主的节水改造,普遍采用低压管道输水,田间实行小畦灌溉,并与节水高效的农业增产措施密切结合的工程技术模式。实施后,比传统地面灌溉节水29.8%,节能28.8%,省工33.2%,省化肥34.6%,增产46.7%,纯收益增加247.3元/亩。年减少地下水开采量30亿立方米。从而不但有效控制了地下水位下降,而且还有所回升。此外,也大大缓解了水资源供需矛盾,促进了高产、优质、高效农业的发展。这种模式已在河北、山东、河南、山西、北京、天津等省市的井灌区大面积推广应用。
(三)北方渠灌区田间工程节水改造模式
我国北方渠灌区输水渠道防渗衬砌率低,田间工程不配套,灌水方法落后,是发展节水灌溉的重点区域,特别是田间工程部分,由于以群众投入为主,是当前节水灌溉最薄弱的环节。因此,这类灌区在对干、支渠等输水工程进行防渗的同时,对田间工程进行节水改造。改造的模式是:对斗、农渠进行防渗衬砌,平整土地,重新确定沟渠规格,采用小畦灌、沟灌、长畦短灌和波涌灌等先进的地面灌水技术,并通过开展非充分灌溉、水稻控制灌溉、降低土壤计划湿润层深度和采用覆盖保墒等农业综合节水技术,实现渠灌区全方位节水。
甘肃省武威市在节水增产县建设中,新建衬砌斗、农渠道4859.4公里,配套田间节水灌溉面积64.85万亩,基本实现了耕地面积无土渠;完成平整土地面积38.64万亩,基本实现了条田化,极大的改善了农业生产基本条件,使全市的农业生产效益得到显著提高。在完成田间工程改造的64.86万亩后,增加有效灌溉面积1.15万亩,提高作物灌溉保证率5.8%,增加作物复种指数0.3,提高灌溉水分生产率14%。据测定,山水灌区渠系水利用率达59.2%,田间水利用率达90%,灌溉水利用率达53.3%;井泉灌区渠系水利用率达82%,田间水利用率达95.1%,灌溉水利用率达78%。作物的灌溉净定额由400立方米/亩降低到365立方米/亩,亩节水达35立方米。5年来累计节水3.2亿立方米,节地4285亩,增加粮食1.55亿公斤,综合效益近3亿元。这种模式已在我国北方广大的渠灌区推广应用。
(四)北方井渠结合灌区节水灌溉工程技术模式
我国井渠结合型灌区面积约有2亿亩这类灌区的特点是单一依靠渠灌还是单一依靠井灌都存在水资源不足,或引起其他生态问题,必须实行井渠结合灌溉。这类灌区的节水灌溉工程技术模式为:开展地面水与地下水在时间上及空间上的联合调度。渠灌部分进行适度防渗输水渠道,井灌部分采用管道输水;田间采取长畦改短实施小畦灌溉及覆盖、化学节水、节水灌溉制度等农艺和管理节水措施,实现水资源的优化调度和农业高效用水。
河南省清丰县历史上旱涝洪碱灾害俱全,自20世纪70年代以来,由于农业的发展,大量开采地下水,地下水位大幅度下降,干旱缺水成为当地农业发展的主要制约因素。在建设节水增产县中采取了引黄河水与地下水联合运用,咸水与淡水联合运用,建设适合地表水与地下水联合运用的节水工程、节水高效模式化栽培技术组成的节水灌溉模式。实施结果节水率达30.4%,水分生产率提高63.3%,小麦和玉米的综合水分生产率达到1.96公斤/立方米,地下水位有所回升。这种模式已在山东、河北、河南、山西等省的井渠结合灌区大面积推广应用。
(五)水利富民集雨节灌模式
据调查,我国适宜开展集雨节灌的地区包括西南、西北、华北的14个省(区),有耕地面积4.1亿亩,人口2.86亿人。这些地区的相当一部分,由于地形和经济条件的限制,兴建骨干水利工程难度很大,而且带来的生态环境问题多。因此,农业生产主要“靠天吃饭”,生产条件落后,农民收入低,是我国主要的扶贫地区。如何充分利用当地唯一有潜力的降雨资源,发展有限灌溉(灌关键水),提高作物产量,促进农民脱贫致富,不但是当地迫切需要解决的问题,也是我国农业生产一个带战略性的问题。水利富民集雨节灌工程技术模式的特点是:节灌工程与农业节水措施的紧密结合,即建设雨水集流工程[包括集流面、水窖(池)、输水管(沟)]和等高耕种开挖鱼鳞坑拦蓄雨水、深耕蓄水保墒、覆盖抑制蒸腾保蓄、调整农作物布局的适水种植、增施肥料提高水肥利用率、坡地粮草轮作、粮草带状间作和草(灌木)间作减少雨水径流等农业蓄雨利用技术措施相结合,田间采用小畦灌、点灌或滴灌。
甘肃实施雨水集流节灌工程模式是:每户建100平方米左右的集流场,打两眼水窖,发展1亩左右的庭院经济。广西河池地区发展水柜灌溉,改过去只能种一茬玉米为一茬玉米加一茬中(晚)稻,亩产由150公斤增长到700~800公斤,实现了温饱有余。实施了一户建一眼旱井或水窖,采用坐水种和滴灌技术,发展2亩抗旱保收田的集雨节灌模式。还有陕西的“甘露工程”以及山西、河南、河北等省雨水集蓄工程都对解决农民温饱、农民增收、脱贫致富发挥了巨大作用。
(六)南方小型机电提水灌区节水改造模式
我国南方小型机电提水灌区普遍存在泵站布局不够合理,泵站设施老化失修,机泵装置效率低,能耗高,输水损失大,田间工程标准低,灌水方法落后的问题。节水改造的模式为:对泵站合理布局,进行节能更新改造;对输水土渠改造为低压输水管道或衬砌渠道;对田间水稻灌区实现格田化,采用水稻节水灌溉制度,蔬菜灌区采用喷灌或滴灌。
上海市嘉定区在对185座提水泵站重新合理布局后,对301台套的水泵机组进行节能更新改造,使机泵的平均装置效率从38.45%提高到60.8%,能源单耗从7.43度/千吨米降低到4.5度/千吨米。铺设混凝土瓦筒管396公里代替土明渠输水,使渠道水利用率由原来的65%提高到95%,节约渠道占地4731亩。对水稻实施节水灌溉,每亩年节水300立方米。浙江省平湖市通过对提水泵站采取水泵斜装、取消底阀、出水口安装渐扩管、淹没出流等技术措施进行技术改造,泵站平均装置效率由35.6%提高到50.4%。对水稻实施“薄水灌溉,经常落干露田”的薄露灌溉,平均每亩节水128立方米。这种模式还在湖南、湖北、广东、广西、福建等省、区大面积推广应用。
(七)城郊农业节水灌溉工程技术模式
城郊农业的特点主要表现为产值高、生产效率高、为城市生活服务。因此,必须发展高效农业,即资源利用率高、生产效率高、经济效益高的农业。这类地区的节水灌溉工程技术模式为:大田粮食作物建设喷灌、管灌工程发展喷灌、小畦灌,蔬菜、果园及经济作物发展微灌和喷灌,灌溉用水管理实施自动化控制。
北京市大兴县庞各庄采用这种模式建设了6885亩城郊农业节水灌溉示范区,其中:粮田管、喷灌面积5200亩,中心示范区微灌325亩,节水示范实验基地滴灌110亩,果树滴灌300亩,菜田保护地滴灌节水950亩。在整个示范区进行大规模整修道路、疏挖排水渠、配套建桥、植树绿化、打井配电等农田水利基本建设的同时,采取喷灌,滴灌,微灌等多种先进节水灌溉工程技术,获得了年节水150万立方米,节电17.4万度,节省投工1.6万个,缩短轮灌周期3~5天,小麦、玉米两茬平均亩增产18.1%,瓜菜倒茬亩均增产15%的效果。平谷县对平原区的粮食作物全部实现喷灌化,每年每亩用水量由原来的250立方米降低到130立方米。山东省烟台市郊区发展了草莓、大樱桃、香椿和各种特菜的设施栽培,采用大棚膜下滴灌,有效的控制棚内空气湿度,提高地温,减少病害,促进作物早熟,提高作物的产量和品质。草莓大棚膜下滴灌每季可减少烂果300公斤,仅这一项就可收回全部节水灌溉投资。大樱桃大棚膜下滴灌可提前1~2个月上市,价格提高10~20倍。威海市环翠区建成的自动化控制喷灌和自动化控制滴灌工程均取得较好的节水、省工、增产效益。这种模式已在我国大中型城市郊区大面积推广应用。
(八)节水抗旱灌溉工程技术模式
我国无论是北方或是南方地区,均存在着许多季节性缺水地区,这类地区在农作物播种季节或某个生育阶段经常性的发生干旱,而在其他生长季节或生育阶段则降雨可满足需水要求,如不采取抗旱灌溉轻者减产,重者绝收。对这类地区,采取的节水灌溉工程技术模式为:选用适宜当地的各种节水灌溉技术如坐水种、软管灌溉、轻小型移动式喷灌机组等和平整土地、修建梯田、植树种草培肥土壤、覆盖保墒、合理耕作、采取节水灌溉制度相结合。
东北松辽平原和松嫩平原普遍采用坐水种节水抗旱灌溉模式,利用行走式注水点播机,将开沟、注水、点种、施肥、覆土一次作业完成,主要用于玉米、大豆、甜菜的抗旱点灌。目前,在黑龙江省西部、吉林省西部、辽宁省北部和西部、内蒙古东部地区,已把坐水种作为农业生产中最重要的环节,每年坐水种面积高达7000万亩以上。软管抗旱灌溉和轻小型移动式喷灌机组抗旱喷灌广泛应用于豫南、苏北、皖北和南方丘陵地区,利用轻小型喷灌机接软管浇灌或喷灌,也可利用山丘区水源的自然落差水头接软管浇灌或喷灌、微灌。转贴于 二、推广这些模式存在的主要问题和对策
(一)提高认识,合力发展
我国水资源缺乏已是不争的事实,但是水资源短缺对生态环境和国民经济发展的影响远未引起人们足够的重视。在农民群众中还没有树立起水资源有限和水危机的意识,“水是取之不尽,用之不竭“的错识观念还比较顽固,节水意识和水法律意识还很淡薄。在一些基层领导和干部中,为了实现短期的经济利益,仍在严重超采地下水的地区,继续加大开采地下水,扩大灌溉面积;有的流域在上游无节制地开垦,大规模发展灌溉,不但引起下游荒芜、沙化,而且造成上游灌区次生盐碱化。
当前由于发展节水灌溉已成为我国的一项国策,因此许多部门都在抓节水灌溉这项工作。发挥各个部门的积极性本来是件好事,但也出现了多头抓节水,各自为政、资金使用分散、小打小闹、盲目性增加、形成不了规模、总体效益不够好的弊端。节水灌溉是一个系统工程,在技术上涉及到水利、农业、林业、气象、电子、轻工、冶金、化工、环保、技术监督等部门;在研究推广上涉及科技、教育、宣传等部门;在资金投入上涉及计划、财政、金融等部门;在组织管理上涉及中央和地方各级政府。为了确保21世纪我国的水安全,节水灌溉已到了应由中央组织领导,打破部门本位主义,在国家总体利益的基础上,形成合力不可的地步。在发展节水灌溉采取的措施上,要打破常规,采取非常措施,改分散为集中、改小打小闹为战略安排、改单纯搞示范点示范区为全流域综合治理,改以需定供为以供定需,改追求工程建设规模为出台重大管理举措。使节水灌溉更大规模、更深入开展,使各方面政策措施更加配套,使节水灌溉的增产增收效益更加显著。
(二)应以国家投入为主
根据水利部最近拟定的节水灌溉规划(见下表),从2001年到2015年,每年发展节水灌溉工程面积2000万亩,为此每年需要投入资金84~91亿元。目前我国发展节水灌溉是以农民自筹为主,建设资金主要是使用银行贷款,贷款期限短,贴息年限仅一年,加之这种贷款属指导性计划,往往只有额度没有资金,国家没有其它优惠政策,因此贷款落实难度很大。据统计,1996年到1997年,由于国家起动了300个节水增产重点县建设项目,全国用于节水灌溉建设的资金约150亿元,经费筹集的渠道是:贷款32亿元,各级财政投入48亿元,集体和农民自筹70亿元,发展各类节水灌溉工程面积5000万亩。可见,由贷款和集体及农民负担的投入占到总资金的68%,各级财政投入只占到32%。由于我国农民收入水平相对较低,而节水灌溉的效益主要体现在改善生态环境等社会效益方面,要求农民投入太多的资金用于发展节水灌溉是不现实的。即使按上述的投资比例,国家的投入也显不足,农民和集体难以长期承受2/3以上的投入,如不加大国家的投入,节水灌溉也难以继续按此速度发展。
据预测,到2010年全国各省、市、自治区人均水资源占有量低于500立方米的有天津、上海、宁夏、北京、河北、江苏和山西9个省、市、自治区(不包括入境水量),其中天津、宁夏、上海人均水资源占有量低于170立方米。按国际标准,人均水资源占有量1000立方米为起码需求、人均占有水资源量2000立方米严重缺水边缘统计,我国2010年将有12个省、市、自治区低于起码需求标准,有17个省、市、自治区低于严重缺水边缘线。到2030年,全国约有20个省、市、自治区低于严重缺水边缘线,其中低于起码需求的有13个省、市、自治区。农业是最大的用水户,为了保障我国水资源的可持续利用,农业节水将是一项长期的战略任务。
节水灌溉的最大受益者是谁?可分为三种情况:
①为改善生态环境和向工业与城市生活让水所进行的节水灌溉,如上游向下游让水需要上游灌区节水;井灌区为减少地下水位下降需要井灌节水;工业和城市生活用水增加要求同一供水水源的灌区节水等,这类节水的主要受益者应是国家;
②兼有改善区域农业用水条件和提高农业生产水平的节水灌溉,如节水为了扩大或稳定灌溉面积和改善原有的灌溉条件,这类节水的主要受益者是国家和农民;
③节水主要是改善和提高农业生产条件,如对农作物适时适量供水、提高品质和早上市等,这类节水主要受益者是农民和国家。可见在总体上,国家是节水灌溉的最大受益者。
在水资源紧缺的地区发展节水灌溉,必然要对作物用水进行限制,如采用非充分灌溉制度,则是以降低单产换取区域总产提高为目的,对于单个农户来说不一定受益。即使在水资源充沛地区,单从改变灌溉技术来说,农作物增产的辐度也不太大,除经济作物外,粮食作物一般也只在10%~20%。据调研,从水源到田间,新发展出1亩节水灌溉面积平均约需投入3000元左右,改造1亩节水灌溉面积也得投入500~1000元;发展1亩坡地改梯田约需投入2000元左右。当前农业比较效益很低,农民负担很重且收入增长速度下降,在发展节水灌溉中一般只能承担投劳部分。因此,从现阶段我国国情来看,除发展温室大棚或经济作物等高产出的节水灌溉,应以业主或农民为主投入外,我国节水灌溉的投入应以国家为主。
(三)政策配套,提高灌溉用水管理水平
我国节水法规制度建设相对滞后,尤其是灌溉用水的市场机制不键全,农用水价偏低,不利于节水灌溉工作的开展。在推行节水灌溉中,管理是最重要的环节,也是目前最不为人们重视的环节,重建设、轻管理仍是长期以来没有解决好的一个重大问题。当前,灌区的农田灌溉水的水价仅为供水成本价的1/3~1/2。据有关部门统计,目前在水、种、肥这农业生产投入三要素中,种子投入占27%,肥料占34%,而灌溉用水只占7%~9%。在一些引河灌区,水费支出仅占平均纯收入的2.1%。由于水价太低,导致农民不爱惜水,不舍得在购买节水灌溉设备上花钱;由于水价太低,灌溉管理单位收取的水费入不敷出,反而鼓励农民多用水;由于水价太低,水利工程难以维修更新,工程老化失修、带病运行,效益日趋下降。在节水灌溉管理中,加快水价改革是最重要的管理措施。
1998年中央水利工程供水出库价或河道取水的渠首价平均每立方米1.3分;地方水利工程的平均供水价格(批发价)为每立方米2.9分;农业用水零售价每立方米5分左右,适当提高水价,逐步达到成本水价,是水价改革的方向。目前不少灌区已开始适度提高灌溉用水的水价,但达到成本水价还很困难。为避免因水价上提,引起农业生产成本轮番上涨,应实行鼓励节约用水的科学水价制度,如容量和计量两部制水价和累进制水价,对于浪费水资源的行为,实行惩罚性水价。此外,在水资源的合理调配和灌溉服务体系的建设方面,也还远不能适应国民经济和社会发展的需要。因此,要根据不同的生产条件对不同类型,特别是小型水利工程因地制宜地实行股份制改造、承包经营、股份合作制、租赁拍卖等多种形式的产权制度改革。大中型灌区要积极推广用水户参与管理的经验,通过提高水价和加强管理,逐步实现以水养水,达到节水的良性循环。要加强灌区内部管理,精简机构,分流冗员,落实多种形式的经营管理责任制,降低成本,提高经济效益。
节水灌溉,就是要改变千百年来人们的农业用水习惯,改变粗放灌溉为精细灌溉、改不重视降雨的利用为充分利用降雨。按作物的最佳需水要求,在高效利用降雨的前题下,适时适量地进行科学灌溉,用较少的水取得较高的产出效益。它是解放和发展农业生产力的重要措施,是节约农业用水,缓解我国水资源不足的有效法途径,是转变农业增长方式,使传统农业向高产、优质、高效农业转变的重大战略举措,也是对传统农业用水方式的一场革命。当前,随着节水灌溉的发展,各地已出现了诸如:土地适度规模经营、业主承包农民土地入股、公司+农户等农业生产体系的变革,并由此带动了节水灌溉产品设备的产业化。因此,发展节水灌溉要促进农业种植结构的调整和耕作制度的转变,促进大幅度提高劳动生产率,促进农产品的质量和效益,促进农业的现代化。
(四)应进一步强调因地制宜,克服推广中的盲目性
目前可供选择的节水灌溉技术有很多种,但都有一定的适宜范围,必须因地制宜,作好调查研究,进行充分论证和多方案比较,特别要考虑我国的国情,选择最适合本地区发展的节水灌溉技术措施。尽管在发展节水灌溉的历程中,主管部门一再强调要坚持因地制宜的原则,但是当前各地在推广应用节水灌溉技术中,仍然出现一些不恰当的做法,如不按规律办事,行政干预较多,不根据需要和可能,不充分征求农民群众的意见,沿国道成线、成片修建仅为供参观用的所谓样板工程或旅游农业;有的农业节水灌溉工程本已有比较完整的低压管道输水灌溉系统,又在上面重复修建喷灌工程,上级参观时开喷灌,实际生产时用管灌;有的井灌区已严重超采地下水,形成地下水降落漏斗,本应通过修建节水工程减少地下水用量,改善和恢复生态平衡,但却继续扩大灌溉面积,地下水开采量不但不减少,反而增加等等。造成投入大量资金建成的节水灌溉工程不但不能发挥应有的效益,而且还挫伤了农民发展农业节水的积极性或带来负面的社会效应。
我国地域广阔,各地经济条件不同,作物类型有别,气候差异较大。因此,发展节水灌溉要从各地的实际出发,在充分考虑当地自然条件和农村社会经济水平的基础上,因地制宜地选取各种适宜的节水灌溉技术和模式。适合用什么技术,就用什么技术,经济条件许可用什么方式,就用什么方式。不照搬国外做法,不盲目追求高标准,不一哄而上,不搞一刀切。发展节水灌溉是一项系统工程,要将农业措施与水利措施相结合、工程措施与非工程措施相结合、软件建设与硬件建设相结合,形成各种节水技术的组装、配套与集成。发展节水灌溉还应以经济效益为中心,以提高水、土资源利用率和增产、增收为目标,通过发展节水技术促进农业结构的调整、促进各种先进适用技术的应用、促进农业质量和效益的提高,推进农业现代化和产业化进程,实现农业增产、增收,使农民得到更多实惠,用显著的经济效益引导广大农民群众发展节水灌溉。
中图分类号:S277 文献标识码:A
近几年,农村经济不断发展,农业灌溉的状况发生了很大改变,灌溉的技术水平也有了很大提高。同时,灌溉工程的建设水平直接会影响到农业生产的效率和质量,关系着人们的生活水平和生活质量。因此,必须要注重农业水利灌溉的工程施工问题,在工程建设中,投入一定的资金和技术,改变传统的灌溉技术和灌溉理念,利用现代化的新技术和新理念,提高农村水利灌溉的工程施工质量。
1 现代农村水利灌溉工程施工技术
随着农村科学技术的发展和应用,农村水利灌溉技术逐渐有了很大进展,新技术的运用给农村水利灌溉提供了方便。随着社会的快速发展,我国农村灌溉用水量逐渐增大,通过利用当前的新技术和新理论等,可以实现现代农村灌溉用水的建设目标,满足农村灌溉用水需求。为了更好的管理好农村水利灌溉工程的建设,就需要对工程施工企业和灌溉工程的目标等进行分析和研究,明确水利灌溉工程所要实现的目标,这样才可以更好的管理灌溉施工工作。因为在农村水利灌溉工程施工中会遇到一些问题,阻碍了工程施工的进展,降低了水利工程灌溉的效率和质量,所以要加大对施工技术的研究和探讨,通过论述出现的问题,然后制定相应的解决措施,提高水利灌溉工程的施工技术水平。
2 农村水利灌溉工程施工技术的分析和应用
现代农村水利灌溉工程建设中逐渐向节水灌溉发展,灌溉技术也逐渐实现了规范化、规模化和科学化,但实现这些目标的同时也会对水利灌溉工程的技术要求有很大提高。现代的农村水利灌溉工程跟传统的水利工程施工截然不同,已经摒弃了传统落后的施工技术和施工理论,采用先进的技术和设备,在施工中提高了施工水平和施工效率。但在施工中由于对技术和理论的掌握尚未成熟,容易在水利工程施工过程中出现一系列的问题。因此,为了提高农村水利灌溉工程的施工质量,充分的利用水资源,就需要重视对灌溉技术的选择和应用。下面具体介绍灌溉技术的选择和应用需要注意的问题:
2.1 农村水利灌溉工程施工技术的分析
目前在现代农村水利灌溉工程中主要是以土石坝为主体结构,随着农业机械化生产的发展,灌溉理念逐渐发生了转变,开始向节水灌溉方向发展。为了满足当前灌溉技术的要求,需要加强灌溉渠道的防渗性能,减少水资源在运输渠道中的浪费和消耗,提高水资源的利用效率。目前,农村灌溉工程中采用的防渗技术主要是通过改变渠道的渗透性。其中,通过利用衬砌防渗墙来降低渠道的渗透性,具体通过抹光和压实技术来实现;通过混凝土防渗衬砌和膜防渗技术来实现,并用砌石水泥土等来作为防渗材料。根据具体的施工过程中,施工的面积、施工环境和施工条件等来选择施工防渗技术。
2.2 农村水利灌溉工程施工技术的研究
农村水利灌溉工程的施工质量受很多种因素的影响,但首先要保证农村灌溉用水、节约用水的需求,同时要考虑到经济性的原则,根据具体的施工情况和地质勘探状况来选择施工技术,掌握原材料的供应状况,最终实现施工建设目标,满足农村水利灌溉的需要。
2.2.1 土质勘探对施工技术的影响
为了保证水利灌溉工程能够达到防渗的效果,需要在水利工程施工建设之前,对灌溉工程路线上的土质地质情况进行探查和研究,明确其特性和工程抗冲击性。如果土质良好的区域可以选择采用覆膜施工技术,如果是土质较为松散的区域,就需要选择混凝土衬砌和砌石施工技术,提高抗冲击性,保证渠道的稳定性和安全性,有利于减少工程施工的成本。
2.2.2 灌溉工程施工技术管理体系的建立
要想使水利灌溉工程施工顺利完成,就需要在施工过程中建立和完善灌溉工程施工技术的管理体系,因为在农村水利灌溉工程施工中技术的复杂性和多样性,必须要明确施工技术中的管理要点。利用灌溉工程技术管理体系作为依据,保证工程施工质量,根据土石水渠、混凝土水渠等施工技术的特点,明确施工过程中的注意事项。提高农村水利灌溉工程的施工技术水平,减少施工过程中的不利因素,使得施工现代施工技术能够发挥其优势和功能。
2.2.3 强化施工技术管理,建立施工技术管理评测体系,提高技术水平
施工技术管理是工程施工中最核心的环节:施工中建立和完善施工技术管理数据库,满足防渗膜施工和混凝土防渗衬砌技术的需要;在工程施工中必须要严格按照施工技术管理数据库进行,同时要遵循相关规范,避免出现因参数、数据疏忽等造成质量隐患;技术管理中还需要优化组织结构,提高组织技术水平;岗位和岗位职责的完善,保证水利工程施工能顺利进行。另外,建立和完善施工技术管理评测体系,主要是评价技术管理中的问题,探讨技术管理的不足,制定措施来消除不利因素,提高技术管理水平。
2.3 注重农村水利灌溉工程的特点
农村水利工程灌溉存在其自身的特殊性,所以需要有针对性的进行技术分析和管理,分析农村水利灌溉工程的状况,然后优化施工技术,确定技术的管理方法和重点,保障工程质量。
3 结语
随着农业经济的不断发展和新农村的建设,农村灌溉条件发生了变化,再加上灌溉环境的转变,使得传统农村水利灌溉技术已经很难适应于当前农业的发展,需要加大对农业灌溉的问题进行研究。所以,要改变传统的灌溉技术和灌溉理念,利用现代的新技术和新理念,提高农村水利灌溉的工程施工质量。
中国兴修灌溉工程的历史悠久,早在两千多年前就创造了多种灌溉工程类型,之后不断发展,积累了许多工程技术经验。宋元明清时期传统工程技术已达成熟的程度。进入20世纪,引入西方的水工技术,到现今水工技术日新月异,应用了许多高新科技,在这种状况下,传统灌溉工程技术还有其一席之地吗?回答应该是肯定的。因为任何事物的发展皆有继承性和否定性两个方面,对传统技术我们要加以扬弃,吸收传统技术合理的,还有生命力的东西,用新的技术加以改造出新,这样的技术可能更适合于中国的国情。事实也是如此。在此就传统灌溉工程及技术在现今的传承和发展状况作较系统的论述。
一、传统灌溉工程类型在现今的传承
中国国土广袤,地形地貌多样,气候变化万千。既有逶迤起伏的丘陵山地,又有一望无际的平原;既有壮阔的高原,又有缓坦的盆地;既有西部内陆干旱半干旱区,又有东部季风湿润区。为适应各地水文、地理等自然条件的复杂性,古代人民创制了多种多样的灌溉工程类型,如引水渠道、陂塘堰坝、陂渠串联、圩垸、井泉、坎儿井、御咸蓄淡等工程类型,这些工程类型在现今皆得到了继承。可以说,我国当今的灌溉工程类型基本是古代创造而传承下来的。
引水渠道主要修建于北方平原地区。北方平原面积广大,因干旱少雨,河流密度不大,古代往往修建长距离的引用河水的灌渠工程。渠首处如河中水位过低不能满足自流入渠流量要求,则建拦河坝抬高水位引水;如河中水位和流量能满足灌区要求,则采用无坝引水型式。有坝引水最早的有战国初在今山西太原晋水上筑坝建的智伯渠,及在今河北临漳建的漳水十二渠。无坝引水有公元前256—251年间在今四川灌县建的都江堰等。又因北方含沙量大的河流多,我国很早就引多沙河流进行淤灌和放淤,做到同时利用水、沙资源,既灌溉作物,又改良盐碱地。漳水十二渠和公元前246年兴建的关中郑国渠皆引浑水灌溉,把大片盐碱地改良成了沃田。建国以后,有坝引水和无坝引水灌渠发展很快,如陕西省,截至2000年底,全省有效灌溉面积达144.93万公顷(主要为渠灌),新疆省干、支、斗、农四级渠道长30多万公里[1] 。在利用多泥沙河流的水沙资源方面,建国以后成就很大,还打破了自明清以后不敢引用黄河下游水的“禁区”,进行引黄淤灌和放淤。目前,黄河下游已建成各类引黄灌区100多处,灌溉面积达到3000万亩,每年引用黄河水量100多亿立方米,利用黄河水沙放淤改土300多万亩,发展水稻田120多万亩,使盐碱沙荒地变成了良田[2] 。
陂塘堰坝主要建于南方山丘区。南方丘陵山区,雨量充沛,但水流容易流失,干旱是农业生产要解决的主要问题。为此,古代劳动人民因地制宜,创造了多种类型的陂塘堰坝蓄水工程,起到滞洪蓄水的目的。有在溪流上筑坝拦蓄水流的灌溉工程,称之为“堰”、“坝”、“陂”、“堨”等;有在平地凿池,或在谷口及高地水所汇归处筑堤,就地潴蓄雨水的,称之为“塘”或“荡”。又平原地带筑坝拦蓄水的工程现称为平原水库,利用天然山丘间的沟谷洼地蓄水的工程现称为山谷水库。大型陂塘工程以公元前600年左右楚国在淮南修建的芍陂为最早,两汉时汉中、南阳、汝南地区陂塘工程很是发达,着名的山谷水库有马仁陂,平原水库有六门陂、鸿隙陂等。东汉时进一步向南方发展,浙江绍兴的鉴湖、余杭的南湖工程规模都很大。之后三国孙吴在江苏句容兴修赤山湖,西晋建丹阳练湖和新丰塘等。当时能因地制宜规划布置陂塘,巧妙地利用地形兴建平原水库或山谷水库,布设堤坝、水门和溢流设施,形成完整的蓄水工程体系。还创造了陂渠串联工程类型,以对水资源更充分地加以调节利用,增加灌溉面积,提高灌溉保证率。建国后南方山丘地区大量兴建陂塘堰坝工程。如1952年仅四川内江地区就累计新修和整修堰塘5万多口。因平塘占地多,工程量大,总蓄水量不多,为此当地积极想法改进技术。1953年9月西南水利局组织基点工作组前往长寿县,经查勘,在葛兰场不远名叫“锁口丘”的地方,修建了当地第一口“山湾塘”。该地形肚子大,出口小,上面有较大集雨面积,下面耕地可自流灌溉。于是利用三面高一面低的地形,在低的一面修筑土坝,长40米,高3米,形成堰塘。此土方与蓄水的比例为1:10,比平塘1:1提高10倍效益。此后四川省水利厅将长寿县修筑山湾塘的经验向全省介绍。到1954年底,全省共建成各级“示范塘”1293口。1955年,“示范塘”迅速发展到17796口。到1985年,全省已有山湾塘61.11万口,可蓄水261769万立方米,有效灌溉面积715.48万亩[3] 。
陂渠串联工程古代多建于淮河、汉水流域,工程布置多样[4] 。这种工程类型建国后称之为长藤结瓜式灌溉系统。工程主要在南方丘陵山区修建,规模从小型发展到大型,从小网联成大网,从开发小河流到利用大河流,从一个河系发展到与几个河系相连。如安徽淠史杭灌区,自1958年至1982年,在淮河水系的淠河、史河及长江水系的杭埠河的上游建成佛子岭、响洪甸、磨子潭、梅山、龙河口5座大型水库,这些水库成为多首制渠首,又沿岗峦起伏的分水岭修建总干渠2条,干渠13条,以及分干渠和支渠358条,沟通了数条大河,灌区内修建中型水库23座,小型水库1100多座,连同塘坝21万多口,以控制灌区内的地面径流,灌区内流域之间水资源通过库塘和渠道可得到调配,使安徽的六安、霍丘、寿县、舒城、合肥等11县市和河南的固始、商城等县的广阔丘陵和平原900多万亩农田受益[5] 。
圩垸水利工程主要分布在南方沿江平原、湖区、下游三角洲及滨海地区。这些地区地势平衍,河湖密布,土地肥沃,水土资源丰裕,但易被水淹,沮洳下湿,极大地影响农业生产的进行。唐宋后,大力开河筑圩,排水御洪,兴建独具一格的水网圩田工程,把卑湿的“涂泥”之地,建成富饶的鱼米之乡。如太湖平原唐后期至五代时已建成规整的塘浦圩田水利系统。鄱阳湖区唐代已兴修较大规模的防洪堤防工程,至清光绪六年(1880),鄱阳湖滨南昌、新建、星子、九江、都昌、波阳、余干、进贤八县共有圩堤591所。建国以来,太湖平原继续加强浚河筑圩工作,完善水网圩田系统。鄱阳湖区新建和整修了圩堤501座,堤线长2500公里,保障农田500万亩,能抗御21.71米(1983年最高湖水位)的湖泊洪水位;湖区原有易涝面积330万亩,经治理,使200多万亩农田达到五年一遇以上的抗涝标准;还初步形成了一个大中小,蓄引提相结合的水利灌溉系统,使湖区农田的有效灌溉率达到80%以上[6] 。
凿井提取地下水灌溉,在地表水缺乏的北方地区很是重要。我国新石器时期已开始浚泉凿井,春秋战国时在园圃中凿井灌溉已较普遍,之后不断发展,到明清时期华北平原已形成大范围的井灌区,水井型式多样。20世纪50年代,广大农村用于灌溉的水井大部分仍为土井,如华北平原建国初期有各种土井200多万眼。20世纪60年代以后,灌溉土井渐被机井所代替。进入80年代以来,个体户承包和联户经营责任制的发展,使得各种土井又发展起来。据1982年调查,仅天津、河北沧州、衡水等地区就有各种土井几十万眼。如沧州青县,1982年有真空井6100眼,人工手压井2000眼,各种大口土砖井5000眼;南皮县有手压真空井4500眼,机带真空井4054眼,砖井358眼[7] 。土井主要开发浅层潜水,潜水埋藏浅,雨水易渗入补给。而机井开采的是深层地下水,靠自然补给时间长。目前华北地区的京、津、河北省、河南省北部、山西省中东部已形成联成一片的大范围的地下水漏斗区,这是过量开采深层地下水,补给不易产生的重大问题。而开采浅层潜水一般不会引起地下水漏斗区。又浅井开采潜水后,降低了地下水位,有利于防止土壤返盐,改良盐碱地的效果显着。开采潜水井浅,技术较为简易,所费资金不多,农户可自行管理应用,经济上支出节省,适于小农经营。
2 灌溉节水环节及技术体系
农田供水从水源到被作物吸收、形成产量要经过四个环节。第一是从水源取水,通过输水、配水等一系列工程设施把水送到所需要灌溉的地方;其次是通过田间灌溉水技术将水源来水转化为土壤水;第三是通过作物根系吸收水分,由土壤水转化为生物水;最后是通过作物的一系列生理过程在作物水分的参与下形成作物产量。大力研究发展由水资源调配技术、节水灌溉工程技术、农艺节水技术和节水管理技术等技术组成的节水灌溉技术体系,并应用于各个节水环节是农田节水的必要途径。节水灌溉工程技术是整套技术体系的关键,下文详细分析节水灌溉工程技术措施。
3 节水灌溉工程技术措施
3.1 渠系配套改造技术
从上世纪中期就强调渠系配套,但至今效果仍不是很显著。一直以来,我国灌溉区投入有差别,干支两级渠道大部分由国家投资,斗和斗以下渠道建筑工程多由群众集资,斗以下工程配套不良,质量也难以保证,且重视建设、轻视管理的现象普遍存在,渠系工程年久失修,直接造成渠系水利用率低下。根据众多灌区的现状,如果对渠系灌溉系统进行配套改造,把现有的渠系水利用率提高10%,全国每年可以节约400亿m3左右的供水。所以,必须将渠系配套技术作为节水灌溉的一项重要任务,使现有的工程效益充分发挥。
3.2 渠道防渗技术
渠道是农田灌溉的主要输水方式,但传统的土渠输水渗漏损失比较大,一般占到输水总量的50%~60%,一些土质较差的渠道渗漏损失可达80%左右,是灌溉水损失的主要方面。因此,采取渠道防渗是发展节水灌溉的主要技术措施。渠道防渗工程技术,是指减少输水损失、控制地下水位、提高渠道水利用系数的工程措施。
防渗衬砌的主要材料有灰土、水泥土、混凝土、沥青混凝土、砌石和复合土膜料等,相应的渠道防渗方法有土料压实防渗法、三合土料护面防渗法、混凝土衬砌防渗法、沥青护面防渗法、石料衬砌防渗法、塑料薄膜防渗法等。
由于渠道防渗适用于全部的灌溉土渠,所以选择恰当的防渗技术措施就成了关键,一般的选择原则有四点:①防渗效果较好,减少渗漏值一般应多于50%;②因地制宜,就地取材,施工简便,造价低廉;③寿命长,具有足够的强度和耐久性;④能提高渠道的输水能力和抗冲能力,减少断面面积。
3.3低压管道输水技术
低压管道输水灌溉简称“管灌”,是利用低压输水管道将水直接输送到田间农作物,在输送工程中减少蒸发损失和渗漏的技术。低压管道输水灌溉系统大部分由水源、水泵和动力机、连接保护装置、输水管道、给配水装置还有其附属设备等设施组成。以管代渠,可以很大程度上降低输水过程中的蒸发损失和渗漏损失,使输水效率达95%以上,比混凝土板衬砌渠道、土渠、砌石渠道多节水10%~30%。根据我国北方地区地下水资源严重超采的现状,建议应大力发展低压管道输水技术,努力实现输水管道化。
3.4 喷灌技术
喷灌是利用管道、水泵、动力机等专门设备把水加压或利用水的自然落差将有压水送到所需灌溉的地区,通过喷头把水流散成细小的水颗粒,均匀地散布在农作物上进行灌溉。喷灌系统有三种形式:①固定式,即组成喷灌系统的各部分设备都是固定不动的,其优点是操作简单便利、生产效率较高、占地面积较少、容易实现自动化等;②移动式,即喷灌系统的动力机、水泵、管道、喷头等部分都可以移动,其具有结构简单,所需资金少,机动灵活、设备利用率高等优点;③半固定式,即喷灌系统除喷头和装有很多喷头的支管可在一定范围内移动外,其余部分固定不动,支管与输水总干管常用给水栓连接,其特点介于固定与半固定系统之间。
喷灌有明显的节约用水、降低劳动力成本、节约耕地、对地形土质要求小,灌水较为均匀和增加产量等优势。在灌溉大田作物、经济作物、蔬菜、园林草地等领域应用广泛。与采用传统土渠输水的地面灌溉相比,灌溉节水40%左右,粮食作物增加产量15%~25%,经济作物增加产量15%~30%,蔬菜增加产量2倍左右。
3.5地面灌溉
地面灌溉是最古老、最常见和应用最广的灌溉方法,灌溉水引入农田后,在重力和毛细管作用下渗入土壤,田间工程设施简单,不需能源,易于实施。由于我国水资源和能源短缺、经济实力不足、技术管理水平较低等原因,推广发展节水型地面灌溉技术是节水灌水技术的关键。
根据灌溉水渗入土壤的方式,传统的地面灌溉可分为四种:①畦灌,从末级灌水渠将水引入畦田中,灌溉水在畦面上以薄层水流形式在重力作用下沿畦长方向流动,同时向土壤中垂直入渗浸润土壤。②沟灌,从末级灌水渠将水引入灌水沟中,灌溉水在沟中沿沟长方向流动,部分水靠重力作用和土壤毛细管作用通过沟壁浸润土壤。③格田灌溉,从未级渠道将水引入用土埂围成的格田,并保持一定深度的水层,靠垂直入渗径润土壤。④漫灌,只有简单的土埂,引水入田后,任水漫流渗入土壤。各种地面灌水技术的适用性不同。对于密植作物,一般应选用畦灌;对于水稻或冲洗改良盐碱地,可选用格田淹灌;而对宽行作物则适宜选用沟灌;漫灌适用于灌溉天然草场或引洪淤地。
若改进传统的地面灌溉,进行隔沟交替灌溉或局部湿润灌溉,可以有效降低棵间土壤蒸散发占农田总蒸散发的比例,使田间土壤水的利用率得到显著的提高,还可以较好的改善作物根区土壤的通透性,有利于根系利用深层土壤储水。
3.6 膜上灌
膜上灌是指在作物行间铺盖的塑料薄膜上行水,水流从薄膜上的小孔下渗以浸润作物根部土壤的一种节水灌溉方法。地膜栽培和膜上灌结合使用,其优点是可以节约用水、保持肥效、增加地温、抑制杂草和促进作物高产、优质、早熟及灌水质量高等。实践表明,采取膜上灌水技术比常规沟灌节水50%左右,增产5%~50%不等。在我国北方缺水地区适合大面积推广使用这种具有中国特色的灌水技术。
3.7 坐水种(点水灌)
坐水种指在干旱严重和缺水地区,挖穴下种时灌少量水以保证作物出苗的一种节水灌溉方法。在生产实践中,可以利用坐水种单体播种机,使开沟、浇水、播种、施肥和覆盖土一次完成,适合有小水资源的旱地农业区。实践表明,玉米坐水种,1kg2可节水900m3,节电100kW·h,增产幅度15%左右,增收幅度20%~30%。
3.8 微灌技术
微灌是一种新型的高效用水灌溉技术,包括滴灌、微喷灌、涌泉灌和地下渗灌。微灌可以有效提高水的利用率,比喷灌节水15%~20%,比地面喷灌节水50%~60%。微灌普遍适用于各种土壤,在干旱缺水的地区具有好的发展前景。
4 结语
要发展节水农业,工程技术措施是必要手段。因此,只有推广节水灌溉的技术措施,因地制宜地发展各项节水技术的综合应用,最大限度地减少农田灌溉每个环节的水损失,提高水资源的总体利用效率,才能从根本上解决节水问题,实现全方位节水的宏伟目标。
中图分类号:TV21 文献标识码:A
1概述
我国的水资源严重短缺, 农业用水占我国每年用水总量的70%左右,且浪费现象非常严重。目前我国的灌溉面积大约为5330hm2,比起灌溉水利用系数达到0.8以上的先进国家而言,我国灌溉水的利用系数只有0.4左右,60%的水在输水、配水和田间灌水等环节中被浪费掉。若采用先进的节水灌溉技术,将全国的灌区灌溉水利用系数提高0.1,则每年可节约水400亿立方米。因此,提高水资源的利用率,节约用水和科学用水是解决水资源问题的核心任务。
2管道输水灌溉的特点
管道输水是指用管道替代明渠的一种输水工程措施,它将灌溉水由分水设施通过一定的压力输送到田间。管道输水既可由管道分水口分水进入田间沟、畦,也可在分水口处连接软管输水进入沟、畦。管道输水灌溉具有节水、省地、省工、低能耗等特点,成为节水灌溉技术中的常用措施。
2.1节水
管道输水通常都采用地埋式,故基本上消除了水的蒸发和渗漏损失。测试显示,在轻壤土中采用管道输水灌溉,水的利用系数为95~97%,比土渠、混凝土渠分别提高30%和10%。此外,用软管灌溉可顺畦埂从远到近分段浇地,常畦短灌,均匀灌水,灌水定额为600立方米/公顷。管道灌溉较土渠灌溉可节约用水40%左右,较混凝土板衬砌渠道节约用水8%,较石砌防渗渠道节约用水16%左右。
2.2耕地占用少,方便机械耕作
井灌区土渠一般占耕地面积的1~2%左右。管道埋入地下替代土渠后,可使耕地面积增加1~2%。虽然渠灌区输水流量大,但存在渠道占用耕地面积大的问题,故在渠灌区实现管道灌溉后,减少渠道占用耕地的优点十分明显,具有显著的经济和社会效益。此外, 管道埋入地下替代土渠后,有利于机械耕作,提高劳动效率。
2.3适量适时灌溉,灌溉周期缩短
输水快、及时供水、缩短轮灌周期是管道输水灌溉较土渠灌溉的优势,既改善了田间灌水的条件,又利于适量适时灌溉,进而充分有效地满足作物生长期,尤其是作物需水关键期的需水要求。土渠灌溉因轮灌周期长,灌水不及时而影响作物生长,造成减产。管道输水灌溉较好地克服了这一缺点,起到了增产增收的效果。又避免了跑水漏水,节省了管理用工,提高了管理效率。
2.4 应用范围广、经济合理、效益好
据研究调查表明,在提水站或机井供水的前提下,管道灌溉比渠道灌溉能够节省30%左右的能耗。管道输水灌溉使用的是有压供水,所以管道输水灌溉适用于各种地形,且对土渠难以灌溉的耕地也可进行有效的灌溉。不仅扩大了灌溉的面积,也提高了灌溉的经济效益。
管道灌溉技术简单易学,可轻松掌握管道灌溉设备的运用。地面软管可跨沟、越沟、拐弯和爬坡,可塑性好,埋在地下的硬塑料管具有防冻裂、寿命长的特点,水泥管方便就地取材。因此,不同的作物、土壤、水源、及流量均能适应于管道灌溉。
3在单井管道灌溉中安全阀的使用情况
在低压管道灌溉中,为了保证管道在开机和突然停电时避免遭受停泵水击的破坏,可在管网首部安装安全阀和排气阀装置。由实践调查可知,对接式、水塔式、三通式、井管式几种安全阀或排气装置效果好,可大力推广。
3.1对接式
对接式即在接头上部安装铸铁安全阀,接头下部与PVC地下管道相接,铸铁管或钢管接头与水泵出水管直接联接。具有运行效率高,安全性能良好的特点。
3.2水塔式
水塔式即水塔底部与地下PVC管相接,水泵出水管进入砖砌的水塔式水池(池高2~3m,内径0.4~0.5m,呈方形),水塔可将水压入地下管道进行灌溉。与对接式相比,该形式前期设备成本较低,但后期运行成本较高。
3.3三通式
三通式即PVC三通管件其中一通向上安装2~3m与之同径的PVC管,一通与地下PVC管道相接,一通与水泵出水管相连。与其他形式相比,三通式具有效率高、安装方便、经济实用、投资低等优点。
3.4井管式
井管式即水泵出水管的底部与地下的PVC管网相接,另一端进入混凝土井管,需2~3节(2~3m),内径Ф200~400mm的井管。
4低压式管道灌溉的管理规范与技术要求
在水利工程中,正确处理协调好建、管、用三者的关系十分重要,低压管道灌溉工程也是如此。为了实现利用低压管道灌溉增产的目标,管道是其中的关键,而建好管道是根本。要想充分发挥其效益,必须保证管道系统建设的质量,并且管好用好。
4.1管理规范
为了保证低压管道灌溉系统的正常运行,需要建立一套与低压管道灌溉系统相适应的、较完善的管理规范。可以从依法管水、实施承包经营责任制、完善组织管理、建立相应的标准等方面改善管理规范。
4.2低压管道灌溉系统运行时的技术要求
灌溉前管道的检修工作十分必要,首先打开应浇地块的给水栓,且每条管道上至少打开三个;接着开进水闸。进水闸开启时,要注意压力池水位和堰顶齐平,且水位稳定,能够满足管道用水量;最后,结束灌溉时操作次序相反,即先关闭进水闸,然后再关闭给水栓。在冬天灌溉结束时,还应排进管道内残留的水。否则,易冻坏管道。
5国内低压管道输水灌溉技术存在的不足
5.1管道输水灌溉工程的标准低。数千万亩管道输水工程是在20世纪80年代初期边研究边实践中其发展规模才逐渐壮大起来的。因此,管道输水灌溉工程的标准跟不上管道输水灌溉在实践中的设计、施工、使用的步伐。
5.2缺少大口径管材、系列配套管件及附属设备。管道输水灌溉技术的发展速度和工程质量仍不能满足管道灌溉的实际需求。影响这一现状的原因主要是,专门生产农用管道系列管件、管材及附属设备的厂家还未产生,而生产适合大型灌区发展管道输水灌溉技术的大口径管材厂家尤其缺乏,即使井灌区用的管材、管件也没有形成系列化、规格化、标准化和产业化生产。
5.3工程规划设计水平尚需提高。在整个管道输水系统投资中,管网系统的投资是最大的。为了提高灌溉效益,降低工程投资成本,可对管网进行整体的优化设计。然而,由于我国当前的管网工程规划设计水平,对官网的优化难以实现。
5.4田间工程的标准和配套程度有待提高。目前,无法未形成标准化、系列化的定型产品和技术主要是由于给水拴或出水口向田间输水垄沟灌水的配水装置及配水技术还不完善。
5.5投资少。在国外发达国家中,管道输水已经达到90%以,而在我国管道输水由于其投资较少,其覆盖率远不如国外。因此,有关部门应加大在管道灌溉上的投资。
5.6设备利用率低。大口径低压管道输水在很多灌区代替明渠输水已经成为未来发展的趋势,但是,目前许多设备利用率较低。主要原因是运行管理以及推广的不到位,造成了不必要的资源浪费。
结语
由于水资源的短缺,农业节水已成为节水的重点,而渠灌区节水则是重中之重。随着我国井灌区低压管道输水灌溉技术的成熟,低压管道输水灌溉面积约占井灌区总面积的1/4,但目前尚有约933公顷的耕地面积还未推广低压管道输水。考虑到农村城镇化、农业产业化的发展程度,目前我国主要是利用先进的科学技术和现代设施来提高灌水效率与农田自动控制程度从而达到农业节水的目的。据实践表明,灌溉输水管道化的适用性强,能够实现合理控制输配水、减少耕地占用、降低灌溉用时,经济效益高。因此,灌溉输水管道化应是农业灌溉节水的主要措施。为了节约灌溉用水,促进低压管道输水灌溉技术的发展,急需迫切展开开农业高效用水投入机制、政策、法规及管理服务体系的研究。
参考文献
关键词: 高效节水;实施方案;低压管灌;经济评价
Key words: high efficiency water saving;implementation plan;low-pressure pipe irrigation;economic evaluation
中图分类号:[TU991.53] 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)08-0111-02
0 引言
双吉沟流域地处吴忠市利通区南部的扁担沟镇,地理位置介于东经106°05′47″~106°15′37″,北纬37°39′25″~37°47′45″之间,该地为山前洪积冲积扇地貌单元,海拔在1200~1230m,整个区域内分布多条冲沟,地表多为风积砂层,植被覆盖率偏低,当地地势高低不平,土壤沙化、水土流失严重,气候干旱少雨,多年平均降水量277mm,属干旱多风沙的易灾地区。为改善当地生态环境,同时保护流域内农耕地,规划在双吉沟流域荒山坡脚与农地交接处的荒地,开发营造以枣树为主的经济林带,规划面积约350hm2。规划区虽为荒地,但土层深厚,土质相对较好,且扁担沟扬水干渠紧靠该地,只因地势较高,这片土地未能开发利用,灌溉用水问题未解决。由是编制《宁夏吴忠市利通区易灾地区生态环境建设项目双吉沟流域综合治理工程之经果林节水灌溉工程实施方案》,规划在双吉沟流域扁担沟扬水干渠边建设扬水站,利用灌区灌溉空闲时间,扬水至高位水池,然后利用低压管道补灌苗木,在不影响灌区正常灌溉的情况下,利用扬黄灌区水资源优势发展高效节水农业,改善区域生态环境,推进利通区节水型社会建设及生态文明建设步伐。以下对该工程实施方案进行综合论述,得出其可行性结论。
1 项目区地理位置及范围
规划项目区位于扁担沟扬水干渠以南的荒坡上,北以扁担沟扬水干渠为界,南面扬水至1230m高程处。地理坐标东经106°10′20″~106°10′54″,北纬37°45′43″~37°48′15″之间。工程区地势南高北低,地面比降为1/30~1/100,东西长4.83km,南北宽0.72km,总面积约350hm2,根据地形实际分东、西2条干管供水,东干管控制面积175hm2,西干管控制面积175hm2。
2 工程总体布置及主要建筑物
2.1 工程设计标准:项目区规划建设总净面积350hm2,由于供水系统相对独立:工程等别Ⅴ等,建筑物级别5级;防洪标准:设计洪水采用10年一遇,校核洪水采用20年一遇;抗震标准:设计地震基本烈度Ⅷ度;供水保证率:供水保证率根据灌溉要求确定,采用75%。
2.2 工程总体布置:灌区扬水水源取自扁担沟扬水干渠(即红三干渠水)。在该干渠1+670桩号处建进水前池,在进水前池后接扬水泵站,经加压泵站将水扬到地势较高处(1230m高程)的蓄水池,扬水管道长1400m,净扬程40m,设计流量1145m3/h,即0.32m3/s。水从蓄水池取水进入总干管,长250m,由总干管分为东西2条干管,西干管长2.2km,东干管长2.95km,总计干管总长5.15km。在西干管上各布设支管9条,东干管上各布设支管8条,共有支管17条,总长8.705km。共布设斗管及分斗管60条,其中西干管控制范围设斗管34条,长10.55km,东干管控制范围设斗管条26,长4.895km。管道按干管、支管、斗管及移动软管四级布置灌溉管网。
2.3 主要建筑物:工程由前池、泵站、扬水管道、高位蓄水池、供水管道、输水管道、给水口、阀井等建筑物组成。
3 工程规模及建设内容
工程规模:配套低压管道节水灌溉面积350hm2,解决扁担沟扬水干渠以南经果林(种植枣树)灌溉用水问题。
供水规模:由灌溉制度确定项目区亩均毛灌水定额为188mm,灌区总灌溉面积为350hm2,则灌区年灌溉需水量为14.83万m3,通过大力发展节水灌溉,利通区扬黄灌区年节约水量满足项目区灌溉水量供给。
建设内容:修建扬水站1座、高位蓄水池(4.5万m3)1座、输水管道6.8m、配水管道27.72m、给水栓413个,修建管护道路(四级砂石路面)15km。
4 工程建设与管理
管理机构:利通区水务局负责和组织建设期间的工程管理机构,对工程建设进行统一管理和协调,指导相关业务部门具体承担工程项目的招标投标、工程建设、竣工验收等建设期的管理工作。工程建设和管理中,全面推行社会公示制、集中采购和招投标制、资金报账制、建设监理制、管理责任制等“五项”制度。建设单位要多渠道筹措资金确保配套资金的落实。对该项目的资金管理设专用帐户,做到专款专用。工程建成后,由利通区水务局负责成立运行管理机构。做到科学管理,节约用水。
5 主要工程量及投资
主要工程量:工程总土(石)方433.02万m3,其中:土(石)方开挖18.73万m3,土方回填4.18万m3;浆砌石1156.4m3;浇筑混凝土444.1m3。劳力2.64万工日。工程投资:工程总概算投资为740.58万元,其中:建安工程660.30万元,独立费用68.71万元,预备费21.57万元。
6 经济评价
工程效益: 工程静态总投资即740.58万元。年运行费估算得共计191.11万元。工程效益直接按灌溉效益计算,并扣除成本。项目实施后经济效益计算见表1。
项目实施前经济效益为0。经分析测算,规划水平年生产稳定后,项目新增效益556.5万元。灌溉效益分摊系数按0.68计,则分摊灌溉净效益为382.21万元。
效益分析及经济评价:
根据以上费用及效益计算结果进行经济效益分析,采用动态分析。各项指标计算结果如下:
动态经济内部收益率EIRR=11.64%>7%
经济净现值ENPV=3052.83万元>0
动态经济效益费用比EBCR=1.52>1
本项目的经济内部收益率11.64%大于社会折现率7%,经济净现值3052.83大于0,经济效益费用比1.52大于1。因此,该项工程经济上是合理的。
7 结论及建议
由于多年干旱少雨,黄河来水持续偏枯,经济社会和生态用水严重不足,生态环境和水环境恶化,水资源供需矛盾日益突出,直接关系到易灾地区经济发展、社会进步、民族团结大局,关系到全面建设小康社会的重大问题,对此问题各级政府高度重视。随着《黄河水量调度条例》的颁布,指标供水、限量供水的实施,利通区扬黄灌区供需水矛盾更加突出,因此节约水资源,发展高效节水灌溉是利通区可持续发展的唯一出路。近几年,利通区水利部门在节水灌溉方面取得初步成效,节约水量可挖潜配套一些发展潜力较好的土地。在易灾地区开展经果林建设和灌溉工程建设,不仅开辟了一条农民增收的途径,而且还可防风固沙,改善周边的生态环境,提高利通区现有扬黄水源工程综合效益,优化配置和高效利用水资源,以水资源的可持续利用支撑利通区南部干旱带经济社会的跨越式发展。项目建设具有充分的必要性。
经估算工程年净效益382.21万元,经济效益费用比1.52,大于1,因此,该项工程经济上是合理的。整个工程实施方案合理,经济可行,建议尽快立项建设。
参考文献:
中图分类号:U416.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)35-203-01
一、施工前的准备
1.路基加宽
首先要对旧路的状况进行调查,并对原路基的病害进行处理。调查内容包括旧路路基的填筑材料、使用和损坏等病害情况,分析病害的种类、规模、状态、原因等,并在施工前或施工期间,对路基不同类型的病害要进行彻底地处理。其次,路基施工前应完成击实试验和土的液塑限试验。通过击实试验确定路基土的最佳含水量和最大干密度,为路基施工检测压实度提供参照依据;通过液塑限试验取得路基填料的塑性指数,以确定该土样能否用于路基施工。
2 .基底处理
旧路两侧一般为排水边沟和碎落台,边沟经长期的雨水侵蚀,其下部已基本变得相当软弱;平台由于绿化其底部实际也为腐质土。对于上述情况地基必须作彻底清除,对于地下水丰富区域,须铺设透水性材料。基底压实度一般比规范要求高出1~2%;减少地基沉降,选用聚苯乙烯泡沫塑料,填筑路基,不但可以降低地基沉降,还能节省材料。施工时必须严格按设计要求进行,保证基底承载力,减少新老路基剪切变形。
二、路基加宽施工技术
1.开挖台阶
在路基加宽施工时,首先将原路基的边坡进行台阶化处理。使用机械把边坡开挖成每个台阶平面不少于两米的台阶,如果施工环境限制,最少也不能低于一米;同时,开挖的台阶为向内侧倾斜的2%-4%的坡度。进行这样处理的原因是,在路基加宽进行施工时,可以让新旧路基更好的衔接成为一个整体,使整个改建工程路基更加稳定。因此,现场施工管理人员在这一环节必须严格落实,细致处理。
2.路基填料
路基填料对路基的沉降有着至关重要的作用。原公路经过多年的通车,以及自身的自然沉降,原路面的路基部分压实程度较好,然而新的路基加宽部分的压实效果却不能保证,虽然经过施工时的大吨位压实机具的碾压处理,仍然存在着一些不稳定因素。因此,在路基填料选择方面必须引起重视。在新加宽路基部分所使用填料问题上,综合施工的实际情况、建设费用,尽量采用和原公路所使用相同的填料,或者采用透水性能好的材料进行路基填筑,以保证路基质量。在路基进行填筑时,还应将填筑速度控制在合理范围之内,防止以后剪切变形。
3.施工碾压
当路基填筑材料摊铺以后,开始进行碾压。碾压前要先将确定松铺的厚度等一系列现场数值控制好。在进行施工碾压时,宜采用大吨位的碾压机,碾压工艺参考试验段的数据进行作业。当碾压加宽渐变段时,现场施工管理人员要把握好碾压的宽度;实行分层碾压时,将路基填筑每一层的填筑厚度进行控制,然后进行压实,保证压实质量。在原路基和新路基相衔接不稳更要加强质量管理,纵向碾压后保证每层结合部位平顺,且压实度的数值符合设计及规范要求。
4.排水防护
路面排水对整个路基的防护非常重要。质量再好的路基,如果没有可靠的排水设施最为保障,其使用寿命也是非常短暂的。排水设施就是将路面范围内的雨水,快速的排除出路面范围,缩短其在路面停留的时间,降低其对公路的损害。在施工时,可以使用水泥混凝土在硬路肩的外侧设置拦水带,拦水带和露肩之间形成流水槽,然后在20或50米设置一个泄水孔,泄水孔与边坡急流槽相通,最终引导雨水流向排水沟中。
三、公路路基加宽施工补强措施
1. 铺设土工积物
土工格栅具有抗拉强度高、伸长率低,不易变形等特点,其全面与土体接,大大增加了与土体的摩擦,有力约束土体的侧向位移,土工格栅网格与粗颗粒填料结合,其最优的镶嵌作用最大限度地提高了加宽路基的承载能力和稳定性。在加宽路段中的铺设,可以增加新旧路基的结合,增大结合部抗剪能力,防止新路基的沉降对老路基的破坏,从而达到稳定新旧路基不均匀沉降的效果。
土工格栅设置可根据路填土高度进行设置,当路基填筑小于1.5m时,可在底部进行设置3层;填土高度在1.5m~8m(10m)时,在路基底部和顶部各设置3层;填土高度大于8m(10m)时,在路基底部和顶部各设置3层,中部平台设置3层,其中底部铺设在基底平整碾压后铺设1层,每2层填土铺设1层,上部铺设位置为上路床顶部和底部、下路床底部各1层。土工格栅铺设宽度根据加宽宽度进行,但新旧路基铺设宽度不应少于1.5m。条件许可情况下可采用长60cm¢12钢筋进行锚固,并进行注浆,钢筋穿越新旧路基土层,对抗剪起积极作用。土工格栅可优先考虑使用钢塑双向土工格栅,但其伸长率应小于4%,抗拉强度应大于45kN/m,锚固间距及搭接宽度与普通施工同。
2. 冲击夯实
路基的本体沉降主要与路基本身的压实度有很大关系,进行充分冲击,使其紧密结合,形成一个整体,使路基本体和地基的沉降都达到最小,以减小路基的沉降,减少或避免新老路基结合部纵向裂缝的产生。由此,可选择冲击碾压(夯实)的方法,对路基进去补强。冲击碾压施工可提高加宽路基的压实度,使新旧路基很好地结合在一起结合成一个整体,增加其极限抗,使路基本体沉降减到最小以便使其沉降系数减小;冲击碾压另可避免结合部因碾压不足出现软弱的滑动层。
路基施工的机械碾压很难达到规范要求的96%的压实度已相当的困难,根据粤赣高速公路的施工经验,使用冲击夯实可使压使度达到98%。目前在我省高速公路中使用较多,施工技术较为成熟的蓝派压路机(强夯机)。机械作业时牵引机带动压实机压实轮滚动,压实轮轮廓非圆曲线对地表施以揉压―碾压―冲击的综合作用,使土体从上部至下部深层随着压力波的传递得到压实。
在施工前选择有代表性的路段进行试验,对机械的行走速度、影响深度、沉降量、行走遍数等进行总结。通过采用冲击式压路机对路基进行冲碾补压施工,使路基压实度得到提高,加速路基沉降,最大限度地缩短了路基自然沉降的时间,有效地减少了路基的沉降变形,对新老路基的结合起到了良好的作用。
3.跨年度施工
为降低加宽路基的沉降量,尽可能做到路基跨年度施工,使路基能够经历雨季的考验,并且在路基完成后尽量开放交通,在路上采取一些措施,使车辆尽可能的在加宽处行驶,加大行车荷载作用,把沉降量降到最小程度。
随着我国社会经济的不断发展,人们的汽车拥有量也不断的增多,这就要求我们要不断的加强公路路基加宽施工技术,完善道路的经济社会功能。
总之,随着社会的发展,我国的汽车保有量将会大大增加,很多超负荷的公路只有通过拓宽公路路面的措施缓解行车压力。这就促使公路工程施工企业不断提高公路路基加宽施工技术,在公路改建过程中,施工管理人员需要不断地提高自己的专业技能和管理方法,全面把握好改建重点,将改建公路的路基工程质量严格控制,不断提升公路路基加宽施工工程质量,才能确保公路质量,进而才能从根本上建设出优质的公路满足国家和人民的需要。
参考文献:
[1] 董杨:《公路施工中的路基施工技术[J]》,中国新技术新产品,2010(11)
Abstract: with the rapid development of city construction, the old city water supply network increasingly shows its lagging and shortage, therefore, in view of the old city water supply network reform is imperative. This paper introduces the present situation of the old water supply network, this paper analyzes the transformation of old pipe network urgency and difficulties, and combined with just water supply network engineering, this paper expounds the specific transformation strategy and transformation technical measures, the implementation effect is obvious, the similar water supply network reconstruction project using for reference.
Keywords: water supply network; Modification; Urgency; Reform plan; Technical measures; Construction management
中图分类号:TU71文献标识码:A 文章编号:
供水管网是城市供水系统最为核心的部分,作为保障城市生产生活的基础设施在推进城市发展过程中发挥了重要作用。但目前我国绝大部分城市旧城区已建的供水管网已有较长的年代,由于管材质量原因以及施工、环境变化等原因导致的管道爆漏、水质恶化、饮用水安全卫生等问题时有发生。这些问题都严重制约了城市供水系统的发展,用户供水压力无法缓解,供水安全的不到可靠保障,因此,旧城区供水管网改造已经刻不容缓。
1 旧供水管网现状
1.1 水量水压不足
由于管径过小、沉积结垢、漏失、内壁粗糙的原因,导致旧管网出现水量水压不足的现象。根据监测结果和用户反馈信息,用水高峰期水量水压不足现象主要发生在旧管网区域。
1.2 水质二次污染
旧管网普遍存在锈蚀、沉积、结垢等现象,导致自来水受到二次污染,使管网水质明显低于出厂水质,直接影响用户龙头水质。对2002~2004年水质投诉分析,发现由管网二次污染导致的水质事故比例高达58%。
1.3 渗漏
由于锈蚀和老化,旧管网存在较多的明漏、暗漏,不仅造成水耗和能耗,加大供水产销差,还可能危及道路和建筑的安全。
1.4 易诱发事故
由于管道材质问题和铺设年久,导致旧管网易爆易漏,是安全供水的薄弱环节。据统计,2004~2006年发生的旧管网供水事故所占比例在95%以上。
2 旧管网改造的迫切性
2.1 旧管材先天不足,后天失调,改造势在必行
旧管材一般使用镀锌管、灰口铸铁管、水泥管以及内外防腐简单的钢管,随着时间的推移,管材、防腐、接口、附件等方面的“先天”问题陆续暴露出来。同时,由于规划布局不当、施工质量不高、管理维护不足等“后天”原因,加快了旧管网老化和损坏速度。所以,旧管网改造工程不可避免、势在必行。
2.2 政府政策和行业要求
建设部《城市供水行业2010年技术进步发展规划和2020年远景目标》建议DN75以上管道年更新率>1%,DN15~DN50年更新率>1.5%。
广东省计委《珠江三角洲主要城市优质供水管网建设规划意见》提出目标和要求:“重点进行供水管网和高层建筑供水设施的改造,使管网末端水水质逐步达到国际标准。到2020年在珠江三角洲范围内实现饮用水源水质全面达标,主要城市水厂和管网改造全面完成,优质供水管网基本形成。
2.3 企业发展规划的要求
“供水安全优质”是我司的首要宗旨。2005年编制的《水质远景目标规划纲要》就明确提出水质规划目标:
第一阶段:到2010年出厂水和管网水达到当前欧美发达国家水平;
第二阶段:到2015年用户龙头水质达到当前欧美发达国家水平。”管网是保障水质、实现水质远景目标的基础条件之一,要确保其能承担安全卫生输配水的功能,必须进行旧管网改造。
2.4 用户愿望
随着社会经济发展和生活水平提高,人们对基本生活条件的保障程度提出了更高的要求,对健康、卫生和安全日益重视。作为生活必需品的水,其产品质量和服务水平自然备受关注。承担输配水任务的给水管网的质量和性能,直接影响着供水的安全卫生水平。因此,改造旧管网是一项民心所向的民生工程。
3 改造工程面临的困难
近年来,旧管网改造的作用和意义日益受到认同和重视,越来越多管网改造工程被付诸行动,但由于客观上存在着以下困难,导致旧管网改造工程举步维艰。
3.1 资金投入大
改造不仅需要废除旧管网和铺设新管网,还需要破除和修复路面。对于数量庞大的中小口径管网,后者所需的资金往往大干前者,导致工程单价大大提高。另一方面,经过长期积累,需要改造的旧管网数量庞大。
3.2 缺乏施工条件
旧管网改造一般采取开挖埋管的方式,需要占用大量的公共空间,但旧管网往往集中于人口密集、交通繁忙的成熟区域和路段,施工空间和条件欠缺。
3.3 干扰生活,影响环境
改造工程需要停水和开挖路面,这都会给人们生活和出行带来极大不便。同时,施工时所产生的噪音、泥水和灰尘,也影响了人们的生活环境。
3.4 协调工作困难
相关部门、单位和居民对改造方案的意见难以统一,尽管供水企业积极主动协调,但仍常有工程被延误甚至中止。
4 推进旧管网改造的策略和方案
我司将旧管网改造工作提升到企业发展战略的层面,每年年初《工作计划》明确旧管网改造的目标和任务,年终作总结相应进行考核和总结。每年度《技术进步计划》将制订详尽的旧管网改造计划,明确改造工程项目、改造长度和投入资金。同时,还采取一系列措施,确保改造计划贯彻执行:
4.1 列为相关部门生产指标进行考核
(一)概述:微灌是一种精确控制水量的灌水方法,是一种局部灌溉,即不湿润整个田块,而是把水通过管道(一般是用塑料管)一直送到每棵作物的根部。它的 优点是灌水均匀(灌水均匀度可达90%以上),节约用水(比地面灌溉可省水30~50%),工作压力低,节约能量,设备投资低,对土壤和地形的适应性强, 保持稳定的土壤湿度,提高作物产量,增强耐盐能力,便于自动控制,明显节省劳力等。因此特别适合于在集雨节水灌溉工程中使用。但是使用中也特别要注意防止 堵塞和防止盐分的积累。[28]
(二)微灌的种类:
1.滴灌:又称滴水灌溉,是通过出流孔口非常的滴头或滴灌带,把水一滴一滴地均匀而慢慢地滴在作物根部附近的土壤中。滴头的工作压力一般为50~150kPa,其出流孔口非常小,而且流速又非常缓慢,所以极易堵塞。
2.微喷灌:又称为微型喷灌或微喷灌溉,是用很小的喷头(微喷头)将水喷洒在作物根部附近的土壤表面上。由于湿润的面积比滴灌大,所以流量可以大一些,喷洒的孔口也可以大一些,出流流速也比滴头大得多,所以堵塞的可能性大大减小的。
3.地表下渗灌:又称为土表下灌溉或土表下滴灌,是通过埋在土壤表面以下的滴头或渗头,或渗流管将水灌到土中。这样可不妨碍耕作与其他农业操作,而且可以减少土表蒸发,但渗头如果堵塞不易被发现,而渗流管由于孔口孔径大小不一极易堵塞。
4.涌灌:又称涌泉灌溉,是通过置于作物根部附近的开口的水管向上涌出的小水流或小涌泉将水灌到土壤表面。它适用于地形平坦的地区,特别是工作压力很低,出流孔口较大,不易堵塞。
5.雾灌:又称弥雾灌溉,与微喷灌相似,只是工作压力较高(可达200~400kPa),喷出的水滴极细而形成水雾,主要目的在于调节田间空气湿度。
1课程教学现状分析
根据长期的课堂教学观察和反思,结合毕业生的跟踪调查,对近几年该校《建筑工程技术资料管理》课程教学实施过程的总结,发现该课程的教学过程中存在以下几点问题。
1.1理论知识占比大,内抽象杂乱
高职学生的普遍特点是动手能力较强,喜欢在课堂教学过程参与实践操作,而厌于安静地坐在座位上听老师讲解枯燥乏味的理论知识[7],对于老师讲解的一些案例也逐渐失去兴趣。然而该门课程的理论教学内容占比较大,主要是文本、表格的填写,它涉及许多建筑工程专业的基础知识,内容抽象、缺乏乐趣。以往的课内实训即基于工程实例,指导学生对资料进行编制、分类和归档。但是,大量的表格和文本材料练习需要提供大量的背景信息,需要老师在项目中收集和组织,且学生不容易融会贯通所提供的综合性背景资料。学生不愿意花时间阅读相关的行业规范和规程。在校学生普遍反映教学内容杂乱、缺乏总体认识,实训内容简单枯燥、缺乏学习积极性;毕业生建议增加工程现场实习实训,并结合各岗位特点,强调课程教学重点。
1.2先修课程的知识支撑不足
近几年,高职高专类学校的生源来自五年高职、单招和统招三种方式,生源差异性大,学生对施工技术、建筑材料、建筑工程图的识读与绘制等先修课程的掌握情况不好。部分学生不清楚建筑工程施工工艺流程、施工质量、安全和造价管理等方面的基本要求。少部分学生不重视监理员、施工员、资料员等基础岗位,好高骛远[8]。
1.3课程教学内容跟不上行业动态变化
建筑行业是动态发展的行业,建筑工程档案资料的编制与归档要求也是动态调整的,而且还具有区域性,各省之间存在一定差异。这就要求《建筑工程技术资料管理》课程的教学团队要立足于所在省份的行业政策,结合国家行业发展动态,不断调整和更新教学内容。前几年由于教师数量的增加与学校生源的扩大不匹配,所以缺乏人手建设该门课程,导致课程教学内容存在较为明显的滞后性。
1.4教学资源匮乏
原有教学资源主要是依托教材、课件、教案等材料,辅助有工程现场照片、零碎的工程资料文档和图纸。教学资源的匮乏不仅导致教师授课难度加大,对于很多工程档案资料,老师需要花大量的时间才能描述清楚其来龙去脉;还导致学生学习难度加大,听老师说得天花乱坠,学生仍然不能理解一些抽象的工程文档的编制和归档流程。
1.5教学方法待探索
《建筑工程技术资料管理》课程的教学主要沿用传统的教学方式,例如,老师在课堂上结合PPT讲解,抛出问题让学生讨论,发放表格让学生填写等。教学效果不明显、学生动手能力不强,导致学生修完该门课程后仍然不能较好地胜任资料员、施工员、材料员、监理员等工作岗位。如何设计基于工作岗位内容的教学模式,如何将真实的工作环境与学校教学环境有机融合,如何实现课程教学内容与生产所需的专业知识与技能无缝对接,是本门课程改革与建设过程中亟待解决的关键问题。建筑工程技术资料的编制与管理是土建施工及管理类学生必备的一项专业技能,将来在工作中不可回避,但是如何在课堂上将这项技能传授给学生是一个具有挑战性的任务。在课程教学过程中应注重对学生进行资料员、施工员、监理员等不同工作岗位所需的专业知识和能力培养,通过结合实际工程建设过程中不同参建单位资料员的工作任务和职责,分别训练学生的工作能力,做到课堂教学与岗位应用精准对接,从而使学生能够胜任对应的工作岗位,找到一份满意的工作。
2课程改革与建设措施
2.1改变教学理念,提倡随用随学
在传统的教学理念中,学生在课堂上学到的知识越多,那么其将来的工作适应性更强。实际上学生走上工作岗位时,大部分遗忘了在学校学到的知识;从个人的记忆能力上分析,这种短期记忆大量的知识,也不是一件容易的事;特别对于高职学生而言,大部分学生的自制能力较差,存在一定的厌学情绪,抵触记忆枯燥乏味的理论知识。随着信息时代的发展,现在人们获取各种知识的途径非常多,其中,互联网就是一种最为方便快捷的方式,例如互联网上的国家精品在线开放课程、智慧职教等平台上有大量的教学资源。所以笔者提倡,现在的课堂教学不应该让学生记忆过多的专业知识,而是应该教会学生如何获取知识;针对该门课程,通过课程教学,让学生理解课程性质、教学目的,使学生在自己的脑海中搭建该课程的知识框架体系;对于具体知识点,要求学生重在理解,不要求学生记忆掌握,同时要告诉学生如何获取知识。
2.2收集加工素材,丰富教学资源
教学团队通过到工程现场实地调研、网络平台下载等手段收集大量的教学素材,包括若干套典型工程的档案资料、规范文件、案例图片等。分别针对建设单位、施工单位和监理单位的资料员录制了对应微课视频,并上传到智慧职教平台,供学生随时学习。为期半年的课程资源建设,丰富了课堂教学和学生课后学习的内容,便于学生根据自己的兴趣选择性地学习。
2.3改进教学方式,线上线下混合教学
该门课程已经在智慧职教平台上线,无论是校内,还是在校外,学生随时可以登录网上学习;在工作中遇到不能解决的问题,可以通过智慧职教平台沟通交流。在课堂教学中,老师主要讲解课程性质、课程定位、课程知识体系、课程应用等,针对一些典型的知识点做详细介绍。在课内实训中,主要让学生填写纸质表格、归纳整理文件、操作资料管理软件等。课后,要求学生登录智慧职教学习视频课程、完成习题测试、发帖交流讨论等。通过这种线上线下的混合教学使学生能够很好地掌握该门课程的知识体系。
2.4依托产教融合,加强师资培训
在不断推进产教融合、校企合作的大形势下,该门课程的教学团队老师依次轮流到建设单位、施工单位和监理单位顶岗实训3~6个月,部分老师长期在企业兼职做资料分包工作,熟练掌握了当地工程现场工程资料的编制、报批、归档等流程,同时,动态收集素材,丰富教学资源,保障了课程教学与行业生产不脱节。
3课程改革成效