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2.低壓管道輸水技術 簡稱“管灌”,是利用低壓輸水管道代替傳統輸水土渠,將水直接送到田間溝畦灌溉作物的灌水方法,以減少水在輸送過程中的滲漏和蒸發損失。低壓管道輸水灌溉技術一次性投資較低,要求設備簡單,操作管理方便,農民易于掌握,比土渠省水40%、省工、省地、省時,增產效益顯著。因此,在無力發展噴灌和微灌的地方,采用“管灌”是一個方向。
3.噴灌技術 噴灌是利用專門的設備將有壓水送到灌溉地段,并通過噴頭分散成細小水滴,以自然降水的方式均勻噴灑到田間,對作物進行灌溉。這種方式需要在農田中布設噴灌頭、連接管道、驅動裝置等,較適合在山丘地區、干旱缺水地區和經濟作物灌區發展。優點是灌水均勻,少占耕地,節省人力,對地形的適應性強。缺點是受風影響大,設備投資高,安裝架設設備需要較高的技術水平。噴灌技術的形式很多,生產中常用的有固定管道式噴灌、半移動式管道噴灌、滾移式噴灌、時針式噴灌、平移式噴灌、絞盤式噴灌等。各種噴灌形式各有利弊,適合于不同的條件,應因地制宜選擇應用。
4.滴灌技術 是利用塑料管道將水通過直徑約10毫米毛管上的孔口或滴頭送到作物根部進行局部灌溉。它是目前干旱缺水地區最有效的一種節水灌溉方式,其水的利用率可達95%。滴灌較噴灌具有更高的節水增產效果,同時可以結合施肥,提高肥效一倍以上??蛇m用于果樹、蔬菜、經濟作物以及溫室大棚灌溉,在干旱缺水地方也可用于大田作物灌溉。其不足之處是滴灌的管道和滴頭易結垢和堵塞,因此使用該技術時必須對水源進行嚴格的過濾處理(安裝過濾器)。使用時還需注意:滴灌不能調節田間小氣候,不適宜結凍期灌溉,在蔬菜灌溉中不能利用滴灌系統追施糞肥;滴灌投資較高,要考慮作物的經濟效益;在鋪設滴灌管(帶)時壓緊壓實地膜,使地膜盡量貼近滴灌管(帶),地膜和滴灌管(帶)之間不要產生空間,避免陽光通過水滴形成聚焦,產生透鏡效應,灼傷滴灌管(帶)。
設施農業栽培也稱保護地栽培,是利用日光溫室、塑料棚等保護設施,人為地創造適于作物生長發育的環境條件。從而達到優質、高產、高效。其生產對象是高附加值的、供城市居民消費的蔬菜、花卉等價格高的作物。
郊區是發展設施農業節水高效工程技術最理想的地域,在這些地域滴灌為最常用的節水灌溉技術。這種工程技術模式一般包括:水源工程、日光溫室(或塑膜大棚)、灌溉首部樞紐(水泵、控制設備、施肥設備、過濾設備)、輸水管道、灌水器。灌水器常用滴頭、滴灌管(帶)、涌水器,還可結合覆膜進行膜下灌溉。
設施農業節水灌溉工程技術裝備應立足于國內。尤其在現階段我市應在吸收國內外先進技術的基礎上,大力發展適合本地的設施農業設施。在設施農業用的節水灌溉設備方面,應重點解決適合普通溫室應用的成套微灌設備的材料配方、生產工藝問題,降低銷售價格、提高可靠性和耐久性。為最大限度發揮微灌設備在設施農業應用中的優勢,應花大力氣解決利用微灌設備施肥的技術落后和裝備不過關的問題,研究生產適合設施農業各種作物在各個生育期使用的可溶性肥料,使灌溉時能做到水肥同步,發揮最大的水肥綜合效益。
2純井灌區生態農業節水灌溉工程技術模式
目前博樂市的純井灌區,大多存在地下水位逐年下降,生態環境惡化的問題。在這類灌區,減少灌溉用水量的主要目的應是改善水環境,恢復生態平衡,維護農業生產的可持續發展。因此,在灌區內的作物灌溉用水量,應按生態要求可供給的地下水開采量來確定。在這種前提下,當前這類灌區大多數已不能對全部灌溉面積上的作物實行充分灌溉。要解決這個問題可采取兩種辦法,①減少灌溉面積,在余下的灌溉面積上,仍采用追求最高單產的傳統充分灌溉方法,其他面積則發展“雨養植被”;②仍維持原來的灌溉面積,對作物灌溉則采取非充分灌溉方法,即在水分對作物產量形成的最敏感時期實行充分供水,而在其他時期實行少供水甚至不供水,不追求作物單產最高,而追求總產最高。在高效節水灌溉技術方面,一般對大田作物采用低壓管道輸水灌溉或滴灌,對經濟作物可采用微灌。
3水庫灌區自壓管道輸水灌溉工程技術模式
在各鄉、鎮灌溉水源緊缺、農業生產水平高的灌區,采用自壓管道輸水灌溉工程技術是一種較理想的模式。其重點是解決規劃設計和田間用水管理的技術問題。另外,還有諸如管材選用、施工技術、渠管聯接、防淤積等一些技術問題需要解決。
4引河補源渠井結合灌區節水灌溉工程技術模式
1引言
目前,主營的日常水利灌溉手段為地面農田灌溉。傳統的地面農田灌溉是農田水利工程灌溉技術的重要組成部分。從使用率上看,國內占比95%以上的農地均使用傳統的地面灌溉的水利灌溉手段。伴隨著科技技術的不斷研發和應用的發展下,不少關于農田灌溉領域的科學技術不斷衍生,且被逐步應用于實際的農田水利工程中,但是農田灌溉的科學技術應用程度難以實現大面積的普及應用,這是因為基于農田水利設施奇缺、土壤質量不好、灌溉操作不科學等諸多問題共同影響下,加劇了水資源的嚴重耗費。為此,升級當下農田灌溉技術,加強水利工程在實際操作中的作用,將其廣泛應用于農田水利工程中,實現國內農業向現代化的智能化、自動化灌溉的方向發展,做到水資源節約、農業產值提升的雙重效益。
2研究水利工程灌溉施工技術的意義
國內目前處于社會快速發展階段,科學技術、工程項目都得到大力支持和發展,由其是關系著農村生活發展的農田水利工程越來越被國家政府部門重視,水利工程質量要求被逐漸認識到其重要性,同時水利工程質量的定義有了更深的意義。農田水利工程建設質量不斷提升的需求下,水利工程質量在先進技術、政府扶持重視的條件下得到了質的飛躍。目前的農田水利工程建設強調從多維度、全方位把控工程質量,有效達成多功能綜合化的水利工程灌溉職能。為此,水利工程灌溉施工工序和作業的質量把控重要性以及發揮的效用不言而喻,嚴格做好水利工程灌溉施工的技術完善,促進水利工程的發揮蓄水、防洪的效用,能夠為人類提供優質優量的水資源。灌溉技術是水利工程核心,為此在開展工程灌溉施工時,積極分析灌溉技術以及水利工程的各項施工工序、能夠為人民、國家建造出優質的水利灌溉工程提供充分的保障,對社會民生具有十分重要的意義。
3水利工程灌溉施工特點
水利工程對比其他基礎工程設施,水利工程是依托水資源所構建起來的,為此水利工程的布設環境要求能夠集成多種河流的支流、干流,橫跨海岸、山澗等地,擁有豐富的水資源。水利工程灌溉施工的質量和施工過程嚴重關系著水資源環境,下面羅列了水利灌溉工程的施工特征:
3.1自然環境對水利灌溉工程的影響程度大,且施工條件惡劣
水利工程灌溉施工受自然環境影響巨大,導致實際水利工程灌溉施工難度加大。其一,水利工程灌溉施工受到施工地點的地質環境的嚴重影響,基于通常匯集各方河流干支流的地勢復雜,更加增加了水利灌溉施工難上加難,除外水利工程灌溉的基礎構造、物理力學特征要求施工隊伍首先根據施工地點進行大量的批次勘察工作,從而制定出適宜的水利灌溉施工的地基設計方案。其二,水利工程灌溉的職能是防洪、蓄水、擋水,為了達到該要求,對于水利工程灌溉施工質量有著極高的嚴格要求,借助科學、可行的灌溉技術完成高效、高質量的水利灌溉工程,促進整體水利工程的順利竣工。
3.2受環境和氣候條件影響,施工條件復雜,施工難度大
水利工程灌溉施工地點是匯集各方河流干支流的地點,水資源豐富但通常地勢復雜。在實際的施工作業中要做到排水,同時施工前還要導流或截流,同時水利工程施工受到水文氣候的重要影響,一旦出現洪災或大暴雨等都會造成水利工程施工的延期或是造成施工失敗的不良后果。
3.3水利工程灌溉對比其他水利工程的施工,存在異同之處
水利工程灌溉施工的顯著特征是施工手段、施工工序明顯區別于別的水利工程作業,灌溉施工受到自然環境的嚴重影響,且灌溉工程子項目眾多,建筑物繁多,灌溉渠道九曲十三彎,施工道路條件惡劣、施工難度大以及作業的大型機械操作儀器數量有限、以人力施工為主等等,都是水利工程灌溉施工的顯著特征。
4影響灌溉效果的因素
實際的水利灌溉工程中,其影響灌溉施工的因素眾多,主要分為環境因素、設計因素、人為因素等。設計因素指的是灌溉手段以及灌溉技術水平造成的影響;環境因素指的是土壤土質、地形地勢差異等造成的影響;人為因素指的是實際的人為灌溉的操作存在盲目性,這是因為農民對灌溉認知的薄弱或是沒有系統的農田水利灌溉的管理意識造成的。具體的環境因素分為以下原因:灌溉農田整體地形坑坑洼洼,不同的畦田的整塊面積比例存在較大差異,水源流入畦田的水流量小且流速慢,但是加快水流速度又容易誘發畦田水資源滲漏的問題,造成水源浪費,農田灌溉不平衡等。極有可能因不同畦田的水流量差異,導致某部位的田地出現雍水現象,降低水資源灌溉效能。部分土壤滲透量存在差異,即是土壤不均,出現部分土壤灌溉效果突出,部分土壤灌溉效果不明顯的問題。在上述的環境因素下,水利灌溉工程技術有了更高的要求,農田灌溉管理員對于灌溉技術了解、認知以及實際作業的要求也同步提升。目前,大部分灌溉農田管理者仍存在管理不足,導致灌溉效果不明顯的現象。
5改進措施
依據實際農田土質、農田的實際情況和節水需求,進行可行性的改進方式,對水資源環境適度進行節水灌溉技術的改進。從技術層面來說,針對各個種類農田開展多樣化的農田灌溉技術方式,設計出合理化、灌溉管理員高素質水平和人員的灌溉操作水平的水利工程灌溉機制。
5.1技術方面的改進
(1)水平畦田灌溉技術。該技術強調運用在整片平整的土地上,采取激光平底工藝鋪設水資源的均勻引流,使得工作環境更為可靠。這種灌溉技術適合于大面積的土地灌溉作業當中,同時需要對土質的檢驗和勘察下,增加土地的平均滲透值,做到土質的高滲透率,一般情況下可以達到80%的灌溉量。這種方法可以達到高自動化的要求對于人工監控的需求小。效果上灌溉均度也可以達到85%,增產量達到30%。
(2)小畦田三改灌溉技術。三改指的是對畦田的長、寬、高三者面積進行整改,從整片劃分為若干個小的小畦田。上述灌溉技術目的是發揮灌溉效能、減少灌溉時間,有效降低用水量,做到節水,提升水資源的覆蓋率,上述的技術多用于土地不整的小塊農田。
(3)長畦田分段灌溉技術。該技術主要用于水資源緊缺的地域,并且農田大面積成片的土地,該技術利用長畦分段手法變短,利用輸水渠塑料管道分段進行灌溉作業,從上而下進行灌溉作業,該分段灌溉實現高滲透率,節約時間。
(4)隔溝灌溉技術。該技術主要利用灌水作業對溝畦逐一進行灌水再隔,上述隔溝灌溉技術主要應用于水資源緊缺的地域,以上技術手段的灌溉應用減少了一半的用水量,并且利用地下水滲透將灌溉溝的水慢慢滲入到沒有進行灌溉的溝畦中。受水文氣候的影響較小,出現降水天氣亦不會嚴重影響農田灌溉水量的劇增。
(5)間歇灌溉技術。經過實證發現使用間歇灌溉技術灌溉農田,農田的水源利用率可以達到86%以上,水滲透率達到65%以上,水源浪費量足足減少了54%。而且間歇灌溉技術對儀器設備的要求低,設備成本低廉,可以普遍適用于多數的農田灌溉。多項研究實證得知,水流灌溉技術的第一次灌溉成果最為明顯,土地滲透率最高,間歇灌溉技術原理是水壓輸送水流至農田上,停止工作后水資源逐漸滲透,利用水壓推進輸送農田,呈現水資源向農田波浪式水前進,灌溉速率增速,水流速動加快,升級土壤孔洞的閉合,實現土壤滲透率減少競爭力。
(6)閘灌溉技術。農田土地水資源流向農田溝渠會產生或多或少的水利消耗,所以為了減少水量消耗采取閘灌溉技術。在這個部分的輸水管道則采用軟塑料制成以及加配配水口零件,并且輸水軟管也要可以做到紫外線屏蔽效果,對光、水、溫度都可以實現控制。配水口的部分則由閘門、壓環、閘窗、閘板四個部件組成。這可以說是一個整體系統,其主要是應用于渠灌去區和井灌區連接作用。
(7)膜上灌溉技術。該技術目前我國自主發明的技術,如今主要作用于地膜農田的灌溉中,利用多樣的畦田開展農田地面的膜覆蓋并于該膜上輸水灌溉,膜上農作物的孔洞、或者灌水孔洞實現水流輸送于膜內灌溉的效果。
5.2管理上的改善
灌溉工程管理上要求人員素質提升、積極調動參與者的積極性和技術掌握程度,為農田水利灌溉施工提供幫助,根本上提升灌溉效率。大田改造為畦田、大田改造為大面積平整田地的,有助于提升灌溉操作員的操作能力和操作效率,革新農民的農田灌溉思想,樹立節水、提產的灌溉觀念,農田灌溉技術改進促進實際的管理灌溉操作水平。
6結語
本課題主旨研究當下水利工程灌溉技術應用的實際問題,分析影響農田水利灌溉成效的因素,提出相應可行的農田水利灌溉技術的改善方案,羅列出七種灌溉技術,從灌溉方式選擇、人員素質水平提升上做到農田灌溉的升級優化,實現國內農田水利灌溉項目的可持續健康發展。
中國興修灌溉工程的歷史悠久,早在兩千多年前就創造了多種灌溉工程類型,之后不斷發展,積累了許多工程技術經驗。宋元明清時期傳統工程技術已達成熟的程度。進入20世紀,引入西方的水工技術,到現今水工技術日新月異,應用了許多高新科技,在這種狀況下,傳統灌溉工程技術還有其一席之地嗎?回答應該是肯定的。因為任何事物的發展皆有繼承性和否定性兩個方面,對傳統技術我們要加以揚棄,吸收傳統技術合理的,還有生命力的東西,用新的技術加以改造出新,這樣的技術可能更適合于中國的國情。事實也是如此。在此就傳統灌溉工程及技術在現今的傳承和發展狀況作較系統的論述。
一、傳統灌溉工程類型在現今的傳承
中國國土廣袤,地形地貌多樣,氣候變化萬千。既有逶迤起伏的丘陵山地,又有一望無際的平原;既有壯闊的高原,又有緩坦的盆地;既有西部內陸干旱半干旱區,又有東部季風濕潤區。為適應各地水文、地理等自然條件的復雜性,古代人民創制了多種多樣的灌溉工程類型,如引水渠道、陂塘堰壩、陂渠串聯、圩垸、井泉、坎兒井、御咸蓄淡等工程類型,這些工程類型在現今皆得到了繼承??梢哉f,我國當今的灌溉工程類型基本是古代創造而傳承下來的。
引水渠道主要修建于北方平原地區。北方平原面積廣大,因干旱少雨,河流密度不大,古代往往修建長距離的引用河水的灌渠工程。渠首處如河中水位過低不能滿足自流入渠流量要求,則建攔河壩抬高水位引水;如河中水位和流量能滿足灌區要求,則采用無壩引水型式。有壩引水最早的有戰國初在今山西太原晉水上筑壩建的智伯渠,及在今河北臨漳建的漳水十二渠。無壩引水有公元前256—251年間在今四川灌縣建的都江堰等。又因北方含沙量大的河流多,我國很早就引多沙河流進行淤灌和放淤,做到同時利用水、沙資源,既灌溉作物,又改良鹽堿地。漳水十二渠和公元前246年興建的關中鄭國渠皆引渾水灌溉,把大片鹽堿地改良成了沃田。建國以后,有壩引水和無壩引水灌渠發展很快,如陜西省,截至2000年底,全省有效灌溉面積達144.93萬公頃(主要為渠灌),新疆省干、支、斗、農四級渠道長30多萬公里[1] 。在利用多泥沙河流的水沙資源方面,建國以后成就很大,還打破了自明清以后不敢引用黃河下游水的“禁區”,進行引黃淤灌和放淤。目前,黃河下游已建成各類引黃灌區100多處,灌溉面積達到3000萬畝,每年引用黃河水量100多億立方米,利用黃河水沙放淤改土300多萬畝,發展水稻田120多萬畝,使鹽堿沙荒地變成了良田[2] 。
陂塘堰壩主要建于南方山丘區。南方丘陵山區,雨量充沛,但水流容易流失,干旱是農業生產要解決的主要問題。為此,古代勞動人民因地制宜,創造了多種類型的陂塘堰壩蓄水工程,起到滯洪蓄水的目的。有在溪流上筑壩攔蓄水流的灌溉工程,稱之為“堰”、“壩”、“陂”、“堨”等;有在平地鑿池,或在谷口及高地水所匯歸處筑堤,就地潴蓄雨水的,稱之為“塘”或“蕩”。又平原地帶筑壩攔蓄水的工程現稱為平原水庫,利用天然山丘間的溝谷洼地蓄水的工程現稱為山谷水庫。大型陂塘工程以公元前600年左右楚國在淮南修建的芍陂為最早,兩漢時漢中、南陽、汝南地區陂塘工程很是發達,著名的山谷水庫有馬仁陂,平原水庫有六門陂、鴻隙陂等。東漢時進一步向南方發展,浙江紹興的鑒湖、余杭的南湖工程規模都很大。之后三國孫吳在江蘇句容興修赤山湖,西晉建丹陽練湖和新豐塘等。當時能因地制宜規劃布置陂塘,巧妙地利用地形興建平原水庫或山谷水庫,布設堤壩、水門和溢流設施,形成完整的蓄水工程體系。還創造了陂渠串聯工程類型,以對水資源更充分地加以調節利用,增加灌溉面積,提高灌溉保證率。建國后南方山丘地區大量興建陂塘堰壩工程。如1952年僅四川內江地區就累計新修和整修堰塘5萬多口。因平塘占地多,工程量大,總蓄水量不多,為此當地積極想法改進技術。1953年9月西南水利局組織基點工作組前往長壽縣,經查勘,在葛蘭場不遠名叫“鎖口丘”的地方,修建了當地第一口“山灣塘”。該地形肚子大,出口小,上面有較大集雨面積,下面耕地可自流灌溉。于是利用三面高一面低的地形,在低的一面修筑土壩,長40米,高3米,形成堰塘。此土方與蓄水的比例為1:10,比平塘1:1提高10倍效益。此后四川省水利廳將長壽縣修筑山灣塘的經驗向全省介紹。到1954年底,全省共建成各級“示范塘”1293口。1955年,“示范塘”迅速發展到17796口。到1985年,全省已有山灣塘61.11萬口,可蓄水261769萬立方米,有效灌溉面積715.48萬畝[3] 。
陂渠串聯工程古代多建于淮河、漢水流域,工程布置多樣[4] 。這種工程類型建國后稱之為長藤結瓜式灌溉系統。工程主要在南方丘陵山區修建,規模從小型發展到大型,從小網聯成大網,從開發小河流到利用大河流,從一個河系發展到與幾個河系相連。如安徽淠史杭灌區,自1958年至1982年,在淮河水系的淠河、史河及長江水系的杭埠河的上游建成佛子嶺、響洪甸、磨子潭、梅山、龍河口5座大型水庫,這些水庫成為多首制渠首,又沿崗巒起伏的分水嶺修建總干渠2條,干渠13條,以及分干渠和支渠358條,溝通了數條大河,灌區內修建中型水庫23座,小型水庫1100多座,連同塘壩21萬多口,以控制灌區內的地面徑流,灌區內流域之間水資源通過庫塘和渠道可得到調配,使安徽的六安、霍丘、壽縣、舒城、合肥等11縣市和河南的固始、商城等縣的廣闊丘陵和平原900多萬畝農田受益[5] 。
圩垸水利工程主要分布在南方沿江平原、湖區、下游三角洲及濱海地區。這些地區地勢平衍,河湖密布,土地肥沃,水土資源豐裕,但易被水淹,沮洳下濕,極大地影響農業生產的進行。唐宋后,大力開河筑圩,排水御洪,興建獨具一格的水網圩田工程,把卑濕的“涂泥”之地,建成富饒的魚米之鄉。如太湖平原唐后期至五代時已建成規整的塘浦圩田水利系統。鄱陽湖區唐代已興修較大規模的防洪堤防工程,至清光緒六年(1880),鄱陽湖濱南昌、新建、星子、九江、都昌、波陽、余干、進賢八縣共有圩堤591所。建國以來,太湖平原繼續加強浚河筑圩工作,完善水網圩田系統。鄱陽湖區新建和整修了圩堤501座,堤線長2500公里,保障農田500萬畝,能抗御21.71米(1983年最高湖水位)的湖泊洪水位;湖區原有易澇面積330萬畝,經治理,使200多萬畝農田達到五年一遇以上的抗澇標準;還初步形成了一個大中小,蓄引提相結合的水利灌溉系統,使湖區農田的有效灌溉率達到80%以上[6] 。
鑿井提取地下水灌溉,在地表水缺乏的北方地區很是重要。我國新石器時期已開始浚泉鑿井,春秋戰國時在園圃中鑿井灌溉已較普遍,之后不斷發展,到明清時期華北平原已形成大范圍的井灌區,水井型式多樣。20世紀50年代,廣大農村用于灌溉的水井大部分仍為土井,如華北平原建國初期有各種土井200多萬眼。20世紀60年代以后,灌溉土井漸被機井所代替。進入80年代以來,個體戶承包和聯戶經營責任制的發展,使得各種土井又發展起來。據1982年調查,僅天津、河北滄州、衡水等地區就有各種土井幾十萬眼。如滄州青縣,1982年有真空井6100眼,人工手壓井2000眼,各種大口土磚井5000眼;南皮縣有手壓真空井4500眼,機帶真空井4054眼,磚井358眼[7] 。土井主要開發淺層潛水,潛水埋藏淺,雨水易滲入補給。而機井開采的是深層地下水,靠自然補給時間長。目前華北地區的京、津、河北省、河南省北部、山西省中東部已形成聯成一片的大范圍的地下水漏斗區,這是過量開采深層地下水,補給不易產生的重大問題。而開采淺層潛水一般不會引起地下水漏斗區。又淺井開采潛水后,降低了地下水位,有利于防止土壤返鹽,改良鹽堿地的效果顯著。開采潛水井淺,技術較為簡易,所費資金不多,農戶可自行管理應用,經濟上支出節省,適于小農經營。
灌溉渠道不僅在工程效益、水資源利用等方面發揮著重要的作用,而且對灌溉效益的高低起著決定性作用。為了提高灌溉渠道的實際作用,在灌溉渠道施工的過程中要加強對灌溉渠道施工的質量控制,并提高施工人員的質量意識,采取一些必要質量控制措施,完善各項規章制度,制定施工規范,才能更有效地優化及提高灌溉渠道施工技術與質量控制。
一、水利灌溉工程施工的技術要點
與其他工程相比較而言,水利工程有其自身的特點。一般來說, 水利工程可以選擇那些水資源相對比較豐富的地方進行施工,通常在海岸、河流或河谷居多。因為選擇這些地方的環境對于水利灌溉工程的施工質量和使用過程將產生極為嚴重的影響,因此我們必須要對這一問題給予足夠的關注。首先本節內容是筆者關于水利灌溉工程施工技術要點的歸納如下:
(1)受到自然環境的影響大,且建設工程現場施工條件比較苛刻。由于水利灌溉工程的施工地點多為河流、海岸或者河谷之上,受到自然環境因素的影響自然可想而知,這就導致水利灌溉工程施工質量難以保證的同時還是造成施工難度加大的問題。這一點體現于兩個方面,即所以受到自然因素的影響比較大,這對水利工程的施工質量就會產生很大的破壞,使施工難度大大增加。這點主要體現在以下幾個方面:第一,水利灌溉工程與一般工程相比較而言,施工地點普遍被選擇在地質條件極為復雜的地方,由于這種地質復雜的施工現場往往導致水利灌溉工程的基礎結構設計與施工更為繁雜。為能夠確保建設工程的施工質量達到設計標準,每一個分項工程都應在施工開始前進行有關地質方面的勘察與試驗,針對性的制定和部署有關施工技術方案;第二,與一般工程相比,水利灌溉工程的作用是突出的,它可以負責農田、園林的灌溉,所以對待水利灌溉工程必然要求其施工質量要更為嚴格。那么,在選擇施工工藝及技術方面就必須要考慮全面,只有這樣對于現場施工環境比較惡劣、比較復雜的問題才能夠確保工程質量的萬無一失。
(2)水源井的施工技術。在水源井施工組織計劃是根據不同地區的水資源分布和地質構造條件而定的。我們通常選擇在河流和湖泊等水資源相對豐富的地區來建設水利項目,這樣你就可以直接使用自然灌溉水源。然而,如果選擇的建筑工地的水資源短缺,我們可以根據工程所在地地下水水位情況和地質情況建設機電井以作為水源井來使用。水源井的建設施工必需要依據科學的設計原理和規范保證在建設施工事能夠按照設計圖紙來進行,并確保水源井井口的位置與井房的位置正相對。
(3)水利灌溉工程的地下管網施工技術。水利灌溉工程的地下管網設計與施工必然要按照有關灌溉工程的設計規范要求來進行實地測量放線,放線完畢之后進行管道溝槽的開挖。一般地,溝槽開完的寬度和深度要依照水利輸水管道施工所處地的氣話特點來確定。然后再清理管道里的石頭或其他雜物并確保管道底部的水平度不得傾斜,以避免出現跑水滲水的問題。管道線路的設計和施工過程中轉彎的時候應該注意主要的彎頭或者同徑三通是兩類主要的細節部位,需重點加強其施工質量的控制力度。水利灌溉工程地下管道網工程一般采用焊接方式連接的管道安裝。在安裝過程中根據設計要求,選擇PVC管根據第一主、后支管的順序進行安裝。安裝過程中不僅要在粘接前對接頭進行打毛處理, 并刮水去污,打毛處理的長度大約在5厘米~10厘米以內,并選擇與之相稱的PVC塑料作為粘膠,從而避免安全問題出現于安裝過程。在粘接過程中,第一個管接頭的粘結要涂抹均勻,然后利用木墊墊好并用力敲打直至承入2厘米~3厘米厚為止。另外,仔細檢查止水圈是否已經達到適宜的松緊度,同時均勻涂抹肥皂液,從而可以有效降低安裝施工的難度。
(4)噴灌工程的首部施工與噴灌工程的地上部分施工。水利灌溉工程的首部安裝也有相應的施工技術及其注意事項,要在施工的過程中將閘閥、逆止閥、壓力表與輸水管路進行良好的連通,并且為了防止漏水情況的出現,要注意閥與閥之間的膠墊和螺栓擰緊問題。水利灌溉工程的地上部分施工比較簡單,主要是指地面上的鋁管、鋁三通管與噴頭連接,施工工序要按照根據水利灌溉工程管路布置原則,首先將噴頭組好,然后方便安裝到鋁三通管上,將鋁直管、鋁三通管平行壟向連接,確保水利灌溉工程噴頭瀝干垂直安好,穩定可靠。
二、水利灌溉工程施工的質量控制策略
一般來說,在實際的施工質量控制要滿足于具體的施工設計要求。換句話說就是施工質量控制是為了實現一個特定的標準規定而進行有關的措施及辦法。雖然在很多情況下,許多因素會導致質量問題在水利工程建設不可避免的出現,但分析這些因素出現的原由時,不難發現主要包括施工管理的人員、施工原材料、機械設備、現場施工條件等等。那么如何才能夠從這些方面來控制水利灌溉工程的施工質量呢?筆者認為,為了保證質量的水和灌溉工程解決方案的重點是確保施工質量的控制,這是保證工程質量控制的關鍵因素。選擇的工程設計和施工質量的好壞直接決定著工程的質量。以下是經歸納和總結的控制措施。
(1)建立工程質量保證體系。對水利工程的質量是有保證的,我們必須制定一個切實可行的和可靠的質量保證體系,如制定相應的質量手冊、工程質量監督計劃的制定、管理目標的鎖定等等。
(2)施工人員、機械和材料的管理。堅持以人為本的基本原則來控制工程施工質量,施工人員必須由經理管理部門來組織充分調動積極性和創造性來加強對工作的責任感和增強工程質量的價值觀。由于在工程建設中材料占有絕對的重要地位,禁止一切技術生產或不符合標準的建筑材料被用于工程施工。而反映工程建設現代化的重要標志是機械設備,這也是能夠直接影響施工進度和施工質量的關鍵。因此,科學合理地使用機械設備,將對達到建設項目質量目標起著至關重要的影響作用。
(3)控制施工過程和施工環境。建設的水利灌溉工程是工程質量的主要影響因素包括質量管理環境和工程技術環境兩種。在項目建設之前,需針對具體的問題和特點研究合理有效的技術方案和控制對策,尤其是加強預先控制施工現場,為保證施工安全和工程質量創造比較有利條件。
三、結束語
水利灌溉工程能夠為我國農業發展提供顯著的推助作用,同時也決定著國計民生的大問題,并具有非常高的經濟效益。本文首先闡述了我國水利工程灌溉施工技術的要點,并著重以其施工質量控制的策略展開分析,筆者旨在為我國農業基礎設施建設提出幾點意見和建議。
參考文獻
二、噴灌:俗稱人工降雨,是利用專門設備將水噴射到空中分散成細小的水滴,形成類似下雨效果的一種灌溉方法。噴灌受地形條件的限制小,在砂土或地形坡度達到5%等地面灌溉有困難的地方都可以采用,一般能增產15%,節水40%,提高工效20倍-30倍、提高耕地利用率7%。但噴灌受風力影響大,且容易產生蒸發損失,不適宜空氣特別干旱、風力較大的地區。由于噴灌設備投資較高,目前多用在水資源缺乏的經濟較發達地區。
三、微灌:是利用專用設備將有壓水輸送分配到田間,通過灌水器以微小的流量濕潤作物根部附近土壤的一種局部灌溉技術。微灌是目前節水、增產、優質效果最好的一種節水灌溉技術,但由于其投資較高,目前僅限于經濟作物中使用。微灌通常分為滴灌、微噴灌、小管出流灌和滲灌四種形式。
1.滴灌:是利用滴頭(滴灌帶)將壓力水以水滴狀或連續細流狀濕潤土壤進行灌溉的方法。常見滴頭有孔口滴頭、發絲管滴頭、內鑲式滴灌管、雙上孔滴灌帶、迷宮式滴灌帶等。滴灌主要用在果園、花卉、保護地栽培中。
2.微噴灌:是利用微噴頭將壓力水以噴灑狀濕潤土壤進行灌溉的方法。常見微噴頭有固定式微噴頭、旋轉式微噴頭、多孔式微噴帶、脈沖式微噴頭等。微噴灌主要用在果樹、花卉、園林、草地、保護地栽培中。
3.小管出流灌溉:是利用直徑ф4毫米的塑料管作為灌水器,以細流狀濕潤土壤進行灌溉的方法。這種方式投資較低,主要用于果樹的節水灌溉。
4.滲灌:是利用一種特制的滲灌毛管埋入地表以下30-40厘米,壓力水通過滲水毛管管壁的毛細孔以滲流形式濕潤周圍土壤的灌溉方法。
四、改進溝畦灌溉:對傳統的溝灌和畦面灌溉適當改進,能節水10%-20%,增產10%-15%?;驹瓌t是平整土地,加大灌水流量,將長溝、大畦改為較短溝、小畦,并采用合適的流量和引水時間進行灌溉。適宜溝灌的地面坡度為0.003-0.008,灌水溝長度不大于100米,寬度0.3米-0.8米,入溝流量控制在0.5升-3升/秒。畦灌要求地面平整,適宜的地面坡度為0.001-0.003,自流灌區取畦長50米-75米、井灌區25米-40米,畦的寬度不大于3米,并與農機具作業要求相適宜,入畦單寬流量(每米畦寬的流量)3升-6升/秒·米。
關鍵詞: 高效節水;實施方案;低壓管灌;經濟評價
Key words: high efficiency water saving;implementation plan;low-pressure pipe irrigation;economic evaluation
中圖分類號:[TU991.53] 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)08-0111-02
0 引言
雙吉溝流域地處吳忠市利通區南部的扁擔溝鎮,地理位置介于東經106°05′47″~106°15′37″,北緯37°39′25″~37°47′45″之間,該地為山前洪積沖積扇地貌單元,海拔在1200~1230m,整個區域內分布多條沖溝,地表多為風積砂層,植被覆蓋率偏低,當地地勢高低不平,土壤沙化、水土流失嚴重,氣候干旱少雨,多年平均降水量277mm,屬干旱多風沙的易災地區。為改善當地生態環境,同時保護流域內農耕地,規劃在雙吉溝流域荒山坡腳與農地交接處的荒地,開發營造以棗樹為主的經濟林帶,規劃面積約350hm2。規劃區雖為荒地,但土層深厚,土質相對較好,且扁擔溝揚水干渠緊靠該地,只因地勢較高,這片土地未能開發利用,灌溉用水問題未解決。由是編制《寧夏吳忠市利通區易災地區生態環境建設項目雙吉溝流域綜合治理工程之經果林節水灌溉工程實施方案》,規劃在雙吉溝流域扁擔溝揚水干渠邊建設揚水站,利用灌區灌溉空閑時間,揚水至高位水池,然后利用低壓管道補灌苗木,在不影響灌區正常灌溉的情況下,利用揚黃灌區水資源優勢發展高效節水農業,改善區域生態環境,推進利通區節水型社會建設及生態文明建設步伐。以下對該工程實施方案進行綜合論述,得出其可行性結論。
1 項目區地理位置及范圍
規劃項目區位于扁擔溝揚水干渠以南的荒坡上,北以扁擔溝揚水干渠為界,南面揚水至1230m高程處。地理坐標東經106°10′20″~106°10′54″,北緯37°45′43″~37°48′15″之間。工程區地勢南高北低,地面比降為1/30~1/100,東西長4.83km,南北寬0.72km,總面積約350hm2,根據地形實際分東、西2條干管供水,東干管控制面積175hm2,西干管控制面積175hm2。
2 工程總體布置及主要建筑物
2.1 工程設計標準:項目區規劃建設總凈面積350hm2,由于供水系統相對獨立:工程等別Ⅴ等,建筑物級別5級;防洪標準:設計洪水采用10年一遇,校核洪水采用20年一遇;抗震標準:設計地震基本烈度Ⅷ度;供水保證率:供水保證率根據灌溉要求確定,采用75%。
2.2 工程總體布置:灌區揚水水源取自扁擔溝揚水干渠(即紅三干渠水)。在該干渠1+670樁號處建進水前池,在進水前池后接揚水泵站,經加壓泵站將水揚到地勢較高處(1230m高程)的蓄水池,揚水管道長1400m,凈揚程40m,設計流量1145m3/h,即0.32m3/s。水從蓄水池取水進入總干管,長250m,由總干管分為東西2條干管,西干管長2.2km,東干管長2.95km,總計干管總長5.15km。在西干管上各布設支管9條,東干管上各布設支管8條,共有支管17條,總長8.705km。共布設斗管及分斗管60條,其中西干管控制范圍設斗管34條,長10.55km,東干管控制范圍設斗管條26,長4.895km。管道按干管、支管、斗管及移動軟管四級布置灌溉管網。
2.3 主要建筑物:工程由前池、泵站、揚水管道、高位蓄水池、供水管道、輸水管道、給水口、閥井等建筑物組成。
3 工程規模及建設內容
工程規模:配套低壓管道節水灌溉面積350hm2,解決扁擔溝揚水干渠以南經果林(種植棗樹)灌溉用水問題。
供水規模:由灌溉制度確定項目區畝均毛灌水定額為188mm,灌區總灌溉面積為350hm2,則灌區年灌溉需水量為14.83萬m3,通過大力發展節水灌溉,利通區揚黃灌區年節約水量滿足項目區灌溉水量供給。
建設內容:修建揚水站1座、高位蓄水池(4.5萬m3)1座、輸水管道6.8m、配水管道27.72m、給水栓413個,修建管護道路(四級砂石路面)15km。
4 工程建設與管理
管理機構:利通區水務局負責和組織建設期間的工程管理機構,對工程建設進行統一管理和協調,指導相關業務部門具體承擔工程項目的招標投標、工程建設、竣工驗收等建設期的管理工作。工程建設和管理中,全面推行社會公示制、集中采購和招投標制、資金報賬制、建設監理制、管理責任制等“五項”制度。建設單位要多渠道籌措資金確保配套資金的落實。對該項目的資金管理設專用帳戶,做到專款專用。工程建成后,由利通區水務局負責成立運行管理機構。做到科學管理,節約用水。
5 主要工程量及投資
主要工程量:工程總土(石)方433.02萬m3,其中:土(石)方開挖18.73萬m3,土方回填4.18萬m3;漿砌石1156.4m3;澆筑混凝土444.1m3。勞力2.64萬工日。工程投資:工程總概算投資為740.58萬元,其中:建安工程660.30萬元,獨立費用68.71萬元,預備費21.57萬元。
6 經濟評價
工程效益: 工程靜態總投資即740.58萬元。年運行費估算得共計191.11萬元。工程效益直接按灌溉效益計算,并扣除成本。項目實施后經濟效益計算見表1。
項目實施前經濟效益為0。經分析測算,規劃水平年生產穩定后,項目新增效益556.5萬元。灌溉效益分攤系數按0.68計,則分攤灌溉凈效益為382.21萬元。
效益分析及經濟評價:
根據以上費用及效益計算結果進行經濟效益分析,采用動態分析。各項指標計算結果如下:
動態經濟內部收益率EIRR=11.64%>7%
經濟凈現值ENPV=3052.83萬元>0
動態經濟效益費用比EBCR=1.52>1
本項目的經濟內部收益率11.64%大于社會折現率7%,經濟凈現值3052.83大于0,經濟效益費用比1.52大于1。因此,該項工程經濟上是合理的。
7 結論及建議
由于多年干旱少雨,黃河來水持續偏枯,經濟社會和生態用水嚴重不足,生態環境和水環境惡化,水資源供需矛盾日益突出,直接關系到易災地區經濟發展、社會進步、民族團結大局,關系到全面建設小康社會的重大問題,對此問題各級政府高度重視。隨著《黃河水量調度條例》的頒布,指標供水、限量供水的實施,利通區揚黃灌區供需水矛盾更加突出,因此節約水資源,發展高效節水灌溉是利通區可持續發展的唯一出路。近幾年,利通區水利部門在節水灌溉方面取得初步成效,節約水量可挖潛配套一些發展潛力較好的土地。在易災地區開展經果林建設和灌溉工程建設,不僅開辟了一條農民增收的途徑,而且還可防風固沙,改善周邊的生態環境,提高利通區現有揚黃水源工程綜合效益,優化配置和高效利用水資源,以水資源的可持續利用支撐利通區南部干旱帶經濟社會的跨越式發展。項目建設具有充分的必要性。
經估算工程年凈效益382.21萬元,經濟效益費用比1.52,大于1,因此,該項工程經濟上是合理的。整個工程實施方案合理,經濟可行,建議盡快立項建設。
參考文獻:
【中圖分類號】TV93
【文獻標識碼】B
Applications of Micro-sprinkling Irrigation on Large-scale Water-saving Irrigation in Shangyu
Shen Jin-chao,Lou Wu-jun
(Shangyunongfa water conservancy construction company Shaoxing Zhejiang 312300)
【Abstract】This paper introduces applications of micro-sprinkling irrigation on large-scale water-saving irrigation in shangyu, then analysis this technology and it's benefit,which can provide experience for large-scale water-saving irrigation projects.
【Key words】Micro-sprinkling irrigation Water-saving irrigation;Application
1. 工程背景
(1)為推進實施《規?;澦喔仍鲂痉俄椖俊笆濉笨傮w建設方案》,作為浙江省的兩個試點地區之一,上虞區于2014年度開展了浙江省紹興市上虞區規模化節水灌溉增效示范項目。按照項目規劃,項目區總面積16610畝,包括虞北平原區的海涂農業園片區,共10080畝,其中276畝大棚微噴灌;四十里河平原區的豐惠鎮片區,共6530畝。以下主要介紹筆者所在的海涂農業園片區概況。
(2)海涂農業園片區位于杭州灣南翼的上虞海涂九六丘,紹興濱海新城北部,東至團農河,西、南靠九一丘直河,北瀕杭州灣,園區總面積12418畝,區內土地平坦,地勢開闊。園區四周有寬約50m的人工河道,為園區灌溉水源和排水通道。河道與九六丘分丘閘相連,可在雨季及時將洪水拍向杭州灣?,F狀部分河道存在堤岸坍塌,河床抬高的情況,不利河道蓄水和排水。
(3)目前園區農業生產方式粗放,以傳統的露地栽培為主,園區土地均由農業經營戶承租,灌溉用水均由各經營戶自行抽水灌溉,灌溉方式大多采用大水漫灌,大棚、滴噴灌等農業設施的應用率低,這種灌溉方式不僅水資源浪費嚴重,而且耗費大量的勞動力,直接影響到農產品質量和單位面積的產出。園區土地由農業經營戶承租,由于各經營主體的科技水平存在差異,導致農業機械化應用水平低下,在一定程度上削弱了園區的發展潛力和示范帶動能力。
2. 微噴灌技術簡介
微噴灌是利用折射、旋轉、或輻射式微型噴頭將具有一定壓力的水,噴到距離地面不高的空中,散布成微小的水滴,均勻地噴撒到農作物上和農作物根區的地面上,實現節水灌溉的一種新技術。微噴灌是一種介于噴灌和滴灌之間的節水灌溉技術(微噴灌技術示意圖見圖1),與它們相比,其優點如下:
2.1 節約用水。微噴灌的節水主要體現在減少含水土壤面積、控制灌水深度,減少蒸發和滲漏損失。由于一個微噴灌頭噴灑的面積僅幾平方米,可以實現局部灌溉,所以比噴灌更節水,一般比溝灌節水50%~70%。
2.2 系統組合性能強,使用方便。通過調整噴嘴和分水器,可以形成多種噴灑直徑和降雨強度的組合,從而適應了不同農作物的用水需要。某些情況下微噴灌系統還可以很容易地轉化成滴灌系統。此外,微噴頭可隨時調整其工作位置,如樹上、行間或株間等。
2.3 節省能源。微噴頭的設計工作壓力一般在15~20m水頭之間,又是局部供水,與噴灌相比大大減少了系統的供水量和揚程,節省能源的作用十分明顯。
2.4 受風的影響小于噴灌系統。因微噴頭工作位置低,噴灑仰角小,在多風季節仍可作業。
2.5 降低系統投資。因為采用了低壓小流量的供水方式,對系統供水能力的要求降低了,從而使各級管道的口徑減小,并降低了管材的壓力等級,減少了系統的動力功率,使系統的總投資大大下降。
2.6 有助于開發利用鹽堿土壤。對鹽堿土壤上的作物,可利用微噴灌在作物根系區創造一個低鹽濃度的區域,保證作物的正常生長。
2.7 對田間作業的干擾小。因管道和微噴頭便于移動,不影響田間農機作業。
2.8 可用于施肥、噴灑除草劑等。
圖1 微噴灌技術示意圖
3. 微噴灌工程設計實例
3.1 水源選擇。
以海涂農業園片區微噴灌區灌片18中微灌片1為例,該地塊長約282m,寬約236m,面積約100畝。系統水源為河道水,采用固定泵站提水,水源選用4寸疊片過濾器過濾,過濾精度120目。
3.2 作物、土壤。
該典型地塊面積約100畝,主要種植蔬菜(毛豆、西蘭花、大白菜等)。項目區土壤為壤土。
3.3 微噴水帶。
根據工程實際情況,工程選擇40 3~5孔增強型微噴水帶,其工作壓力為60KPa,流量為40L/(h?m),噴灑寬度為4m。
灌水器流量偏差率取qv=20%,灌水器工作水頭偏差率:
hv= qv x(1+0.15×1-xx×qv) x=0.5,hv=0.41
工作水頭偏差Δh=6×0.41=2.46m。根據毛支管水頭差分配比,Δh毛=0.5Δh=1.23m,Δh支=0.5Δh=1.23m,微噴帶極限長度100m。
3.4 微噴灌工作制度擬定。
3.4.1 設計灌水定額。
最大凈灌水定額mmax=0.001γzp(β1-β2)
Mmax――最大凈灌水定額(mm);
γ――土壤干容重(g/cm),取1.37g/cm;
p――設計土壤濕潤比,取90%;
h――計劃濕潤層深度(cm),取25cm;
β1――適宜土壤含水量上限(重量百分比),取22.5%;
β2――適宜土壤含水量上限(重量百分比),取17.5%;
計算得mmax=0.001×1.37×90×25×(22.5-17.5)=15.4mm。
3.4.2 設計灌水周期。
設計日耗水強度取Ia=4mm,設計灌水周期Tmax=mmax/Ia=3.85d,設計灌水周期T取3.5天,設計灌水定額md=T×Ia=4×3.5=14mm。
3.4.3 每次同時噴灑長度。
典型區總面積66600m2,微噴水帶布置間距為4m(考慮大棚的四周間距1m,計算微噴帶間距取4.5m),共布置噴水帶長約14400m,為節省勞動,考慮田塊實際情況,典型區塊劃為24個輪灌組,即每次同時噴灑長度為600m,微噴帶平行大棚布置,每個大棚內布置2根。
3.4.4 濕潤比校核。
單個大棚尺寸8m×60m,單根微噴帶噴灑寬度4m,每個大棚內布置2根,噴灑寬度8m,可滿足設計要求。
3.5 水力計算。
3.5.1 系統設計流量。
由于所選微噴水帶每米流量為40L/h?m,最大同時噴灑米數為600m,則設計流量:
Q=40×600=24000L/h =24m3/h
3.5.2 管道水力計算及管徑選擇。
根據《微灌工程技術規范GB/T 50485-2009》,沿程水頭損失計算式
hf=fL(Qgm)/Db
根據規范,管道局部水頭損失按沿程水頭損失的10%~15%估算,這里按12%計取。
3.5.3 分干管管徑選擇。
一個輪灌組同時工作的微噴帶600m,可得流量Q=24m3/h,由經驗公式D=13√Q=63.7mm,分干管選擇De75×4.5(1.0MPa),即約5個大棚(9m×60m)同時灌溉。
式中:D――分干管管徑(mm);
Q――分干管流量(m3/h)。
3.5.4 干管管徑選擇。
同時向三個典型片供水,流量24×276/100=66.24m3/h,由經驗公式得管徑105.6mm,由于干管較長干管選用De160×7.7(0.8MPa),最多控制約1800m的微噴帶,即約15個大棚同時灌溉。
3.5.5 管網水力計算。
微噴帶長60m,視為沿程均勻泄流,開孔數較大時,開口系數取0.36,微噴帶水頭損失h1=1.15×0.36×(1+0.12)=0.46m
分干管最長120m,工作的輪灌組支管40m,可視為沿程均勻泄流,開孔數10個,開口系數0.374,另80m為輸水段,分干管水頭損失:h2=(2.20×0.374+2.2×2)×(1+0.12)=5.85m。分干管從中點處接入干管,水頭損失0.46m
3.6 水泵選型。
(1)典型區塊噴灌系統的設計流量為66.24/0.95=69.72m3/h;
(2)噴灌系統設計水頭。
H=ΔZ+Σhf+Σhj+hp
式中:ΔZ――水源水面至噴點的高差(m);
Σhf――沿程水頭損失(m);
Σhj――局部水頭損失(m);
hp――微噴工作水頭;(m)。
由上式計算得H=0+12.91+6=18.91m
根據計算所得的設計流量及揚程,泵站至各典型區塊的主管選用De160×7.7(0.8MPa)同時向3個典型區塊供水,流量為69.72m3/h,考慮泵站內的管道水頭損失2m和疊片過濾器水頭損失4m,水泵至微噴帶的最大水頭損失為:
H=0+12.91+6=18.91m
選用噴灌離心泵IS80-65-125二臺,配套電機功率5.5KW,Q=30m3/h,H=22.5m,效率64%,氣蝕余量3.0m。
4. 結語
通過微噴灌等節水灌溉技術的實施,對海涂農業園片區水資源進行優化配置,提高灌溉水利用率,必將大幅度降低海涂農業園區灌溉用水量,縮短灌溉周期,提高灌溉保證率,提升蔬菜品質,增加蔬菜產量,使農業生態處于良性循環狀態。此外,微噴灌還能適應復雜地形,不破壞土壤結構,可減少和控制雜草生長,減少作物病蟲害發生,調節和改善田間小氣候,易于實現灌溉自動化,特別適合作為規?;澦喔却胧┘右詰?。
參考文獻
[1] 蔡瓊. 寧波市農業節水技術模式選擇[D].寧波大學,2013.
[2] 張桂蘭,張建亮,崔蓉,王倩. 軟管微噴灌節水技術在設施蔬菜生產上的應用[J]. 天津農林科技,2011,02:8~9.
灌區渠道是非常重要的農業灌溉設施,由于很多渠道修建于上世紀50~70年代,受當時技術標準與管理水平的限制,加上經年失修,大都處于帶病運行狀態,滲漏問題尤為突出,這不但不符合當今節水灌溉的要求,而且浪費了水資源,又會造成渠道周圍土地鹽堿化,所以對于滲漏渠道必須加以改造。為了保證灌區渠道改造防滲工程的施工效果,本文對施工技術和管理方法進行了探討。
1 灌區改造防滲工程施工技術分析
1.1 防滲材料與結構類型
渠道防滲經過多年實踐,材料品種與結構類型都很豐富,大致可分為土料防滲、砌石防滲、混凝土襯砌防滲、塑膜防滲、瀝青護面防滲、復合材料防滲等多種材料,其中每一種又可再細分為若干子類,如土料防滲可再分為素土防滲、三合土防滲、灰土防滲等幾種。渠道防滲結構,按其斷面型式可分為兩大類,其一明渠型式有梯形斷面、U型斷面、矩形斷面、復合形斷面等;其二暗渠型式有城門洞形斷面、箱型斷面、圓形斷面、正反拱形斷面等。其中梯形斷面又包括普通梯形斷面、弧形底梯形斷面、弧形坡腳梯形斷面等。每一種防滲材料和結構類型都有其各自的特點,應根據防滲標準、運行條件、氣候特點、施工水平、維護管理等進行選擇,若是渠道改造,還應考慮現有的渠道材料與結構型式,總之應在綜合考慮渠道防滲性能與經濟適用性的前提下,注重因地制宜、就地取材、質量效果等方面的需求。
1.2 防滲施工技術
如前述,渠道防滲材料與結構類型多種多樣,其施工方法也不盡相同,限于篇幅,難以一一盡述,下面僅以梯形斷面預制混凝土板渠道改造為例闡述其施工技術。
舊渠道防滲效果較差,要進行改造先要對現有渠道進行測量查勘,確定滲漏點和估算滲漏量,然后設計渠道改造方案。
對于結構尚完整而裂縫較小的渠道可采用PVC膠泥進行修補,較寬的裂縫可利用水泥砂漿進行維修[1]。當采用PVC膠泥修補時,先將裂縫內的雜物清除干凈,同時保持裂縫界面和周圍干燥,然后將PVC膠泥嵌入裂縫內,并填壓密實,修光表面。采用水泥砂漿修補時,必須將松動、損壞部分全部鑿除,并對將與砂漿接觸的表面鑿毛處理。再用水沖洗干凈,然后塞入水泥砂漿,用木抹子壓實后,以鐵抹子收光。水泥砂漿初凝后,即可覆蓋或保濕養護,時間應不少于14d。
如果渠道結構損壞嚴重或者渠道斷面已不符合要求,就需要拆除舊混凝土板,并對渠道進行修整,然后鋪設塑料防滲膜、混凝土板襯砌及制作伸縮縫等工序[2]。具體工序如下:(1)拆除渠道舊混凝土板。先清除渠內淤泥,然后由上至下逐層拆下舊混凝土板,若舊板可再利用,應將舊板清理干凈后碼放在合適的地方備用。(2)清理渠道內的雜物,然后按照設計要求進行削坡修整。對凹陷、滑坡部分渠段應填補碎石,再分層夯實處理。夯填高度應超過設計開挖線,以便人工削坡,再以潮濕細砂罩面至開挖線。(3)經檢查斷面尺寸、中心線、渠底高程等均符合設計要求后,鋪設復合土工膜等防滲膜料。應沿渠線方向順流鋪設,斷面方向則由渠頂向渠底鋪設,膜料應貼緊渠內壁,至閘室等構筑物時應預留6cm~8cm,以便嵌入截水墻后一起澆筑。相鄰膜料的搭接寬度應不少于10cm,搭接處下墊木板,然后使用專用焊機進行焊接。焊接時應控制好行走速度和焊接溫度,以復合土工膜為例,行走速度宜為1.5~2.0m/s,施焊溫度宜為180~220℃。每道接縫宜焊2道,并間隔10cm。檢查焊縫合格后,縫合面層土工布。(4)襯砌預制混凝土板。先在膜料上均勻鋪設一層厚度約3cm的水泥砂漿,然后按照先渠底、后渠坡及由下至上的次序砌筑預制混凝土板。砌筑應與鋪膜同步進行,并采用特制溜槽放板,不允許沿膜料或已砌混凝土板面入板。為保證砌筑整齊,必須拉線控制;為美觀應控制板縫,可采用厚度適宜的木片臨時墊縫,填筑細石混凝土或砂漿后再取掉。嵌縫后必須壓實,及至硬化后勾縫。(5)設置伸縮縫。按照設計要求沿渠線方向每隔一定長度(一般10m)設一道伸縮縫,縫寬一般2~4cm,并采用瀝青砂漿填塞止水。瀝青砂漿可按瀝青:水泥:砂漿=1:1:4(質量比)的比例配制,將瀝青加熱至80℃待用,在另一鍋內加入水泥、砂,邊攪邊加熱至160℃;然后把瀝青舀入水泥與砂的鍋內,要求邊舀邊攪,至顏色均勻的糊狀物,灌入伸縮縫內,并填壓密實。渠道施工情況如圖1所示。
2 灌區改造防滲工程管理方法
2.1 工程前期管理
灌區改造前期管理的任務是確立項目法人制、開展招投標、成立監理機構等[3]。項目法人制是灌區改造項目的關鍵一環,是規范項目建設方的法人行為并明確其責權利的重要舉措。確立項目法人制的內容包括成立項目管理機構、制定項目實施細則、開展項目管理活動等。招投標制是灌區改造項目選擇優秀施工隊伍的必要程序,業主應自行編制招標文件或委托具備相應資質的機構代為編制,投標單位應不少于3個,通過專家評標組評選出資質合格、信譽良好、報價適宜的施工單位,然后與中標單位簽訂施工承包合同。合同應以國家公布的標準合同范本為依據,明確施工標準、質量要求、承包價格、工期進度、結算方法等細節。根據國家建設工程的相關規定,聘請具備相應資質的監理單位,按照合同履行對工程進度、投資、質量和安全等方面進行監理的責任。
2.2 工程施工期管理
渠道改造施工應要求承包商做好施工組織設計,以確保施工工序合理、設備配套、材料供應及時。應組織相關單位進行圖紙會審和技術交底,將施工中可能遇到的問題盡量在開工前解決。施工質量控制應以《渠道防滲工程技術規范》(GB/T 50600-2010)為準,要求施工承包商建立并健全質量管理體系。主要工程材料、構件等必須由監理工程師檢查確認。進場原材料必須抽樣檢驗,合格后才能使用。土方施工必須控制土的含水率與干密度。嚴格控制混凝土、砂漿的配合比,并隨時抽樣檢查。每一道工序完工必須檢查,合格后才能進行下一道施工。工程驗收應先進行分部工程的驗收,然后是單位工程驗收和整體竣工驗收。分部工程和單位工程驗收應由項目法人單位組織,竣工驗收應由竣工驗收主持單位負責組織或是委托驗收。
2.3 工程運行期管理
渠道運行期應重點抓好用水、維護和檔案三項管理工作。用水應編制計劃,掌握水源、供水量、渠道狀況、灌溉面積等資料,有計劃地調配用水??刂魄浪黄骄徸兓?,及時清理污物、雜草,避免渠道阻塞或溢水。關注天氣變化,臺風暴雨來臨以及渠道放水前后,都應進行全面細致的巡查,發現隱患及早維修處理。對防滲結構出現裂縫必須查明原因,并進行有針對性的修補或改造。建立渠道運行檔案,以方便維護管理。
3 結語
灌區改造渠道防滲工程的實施,可以減少輸水損失,縮短灌溉周期,改善了灌溉條件,提高了水資源利用率,促進了農業發展和農民增收,于國于民皆大有益處。隨著防滲漏技術的發展,對施工工藝、操作水平提出了更高的要求,抓好工程管理成為施工成敗的關鍵,因此灌區管理人員應加強學習和總結,不斷提高灌區防滲工程技術水平和質量效益。
參考文獻:
(一)概述:微灌是一種精確控制水量的灌水方法,是一種局部灌溉,即不濕潤整個田塊,而是把水通過管道(一般是用塑料管)一直送到每棵作物的根部。它的 優點是灌水均勻(灌水均勻度可達90%以上),節約用水(比地面灌溉可省水30~50%),工作壓力低,節約能量,設備投資低,對土壤和地形的適應性強, 保持穩定的土壤濕度,提高作物產量,增強耐鹽能力,便于自動控制,明顯節省勞力等。因此特別適合于在集雨節水灌溉工程中使用。但是使用中也特別要注意防止 堵塞和防止鹽分的積累。[28]
(二)微灌的種類:
1.滴灌:又稱滴水灌溉,是通過出流孔口非常的滴頭或滴灌帶,把水一滴一滴地均勻而慢慢地滴在作物根部附近的土壤中。滴頭的工作壓力一般為50~150kPa,其出流孔口非常小,而且流速又非常緩慢,所以極易堵塞。
2.微噴灌:又稱為微型噴灌或微噴灌溉,是用很小的噴頭(微噴頭)將水噴灑在作物根部附近的土壤表面上。由于濕潤的面積比滴灌大,所以流量可以大一些,噴灑的孔口也可以大一些,出流流速也比滴頭大得多,所以堵塞的可能性大大減小的。
3.地表下滲灌:又稱為土表下灌溉或土表下滴灌,是通過埋在土壤表面以下的滴頭或滲頭,或滲流管將水灌到土中。這樣可不妨礙耕作與其他農業操作,而且可以減少土表蒸發,但滲頭如果堵塞不易被發現,而滲流管由于孔口孔徑大小不一極易堵塞。
4.涌灌:又稱涌泉灌溉,是通過置于作物根部附近的開口的水管向上涌出的小水流或小涌泉將水灌到土壤表面。它適用于地形平坦的地區,特別是工作壓力很低,出流孔口較大,不易堵塞。
5.霧灌:又稱彌霧灌溉,與微噴灌相似,只是工作壓力較高(可達200~400kPa),噴出的水滴極細而形成水霧,主要目的在于調節田間空氣濕度。
中圖分類號:TU71 文獻標識碼:A
1 現代公共建筑改擴建施工中的關鍵技術
1.1 常用的鋼筋連接方法
(1)間接連接。先將鋼牛腿固定在柱上,可以用焊接或脹錨螺栓或其他方法;再將鋼筋焊接在鋼牛腿上,因為鋼牛腿具有較強的承載能力,可以解決剪力較大而結合面弱的問題。綜合各方面的因素,根據實際中的不同情況,因受力情況和構件位置不同導致的不同連接,我們不該只采用一種單一方式,而應該采用多種連接方式組合使用,這樣才能讓連接更牢固,施工更安全。(2)鉆孔植筋連接。有兩種植筋技術,一是一般植筋,二是高性能植筋。一般植筋的粘結劑是由水泥和微膨脹等組成的;高性能植筋的粘結劑是由聚氨脂、甲基丙烯酸脂或改性環氧樹脂等與水泥或石英砂等組成。由于高性能植筋的粘結劑強度高、性能高,近年來實踐中一直廣泛運用。(3)焊接連接。這是應用最廣泛、最傳統的連接方法,通過焊接連接新舊鋼筋構件,共同工作。最大的優點是經濟實惠,受力直接,可靠。
1.2 新老混凝土結合面處理方法
(1)處理方法。在對混凝土修補之前,應當先對舊混凝土進行干燥和清潔處理,這也是為后續工作做好準備的最關鍵一部,若該步驟沒做好,例如表面不夠干燥,則可能對混凝土修補的粘結性能造成惡劣的影響。所謂表面處理主要是指將舊混凝土表面上損壞的、松動的和附著的骨料、砂漿及雜質雜物等清除掉,將骨料部分露出,形成粗糙面利于粘結。主要的表面處理方法有人工打毛法、噴丸(砂)法、高壓水射法、鋼刷刷凈法等,綜合各方面考慮高壓水射法是最好的方法。(2)材料選擇。市場上通常采用新舊混凝土界面的處理技術。通常都是選擇YZJ-4型新舊混凝土界面膠,它是由武漢長江加固技術有限公司生產的,它通常都是和新舊混凝土接觸,屬于水泥類的無機材料,具有強勁的粘結力與親和力,隨著時間的增長,強度也越來越有張力,這項產品已經普遍應用于磚混結構裂縫灌漿、混凝土大壩、機座澆筑、錨桿生根、路面橋面修補、混凝土冷縫表面處理以及混凝造和二期混凝土工程澆筑等工程中。(3)施工要點。首先應當用高壓水沖刷混凝土表面,除去污物和松散顆粒,為提高工程質量,最好應用高壓噴漿機將界面膠均勻地噴涂在舊混凝土表面,注意要按現場比例配制界面膠,界面膠厚度保持在3mm左右。由于產品為無機材料,最好在界面膠凝固之前將新混凝土澆筑上去,在水性養護條件下,不宜老化,與混凝土同等壽命,強度隨時間延長而提高。所以要求一邊澆筑混凝土一邊噴界面膠,隨混凝土一起養護,時間不能超過界面初凝時間。YZJ-4界面膠線膨脹系數與混凝土相同,溫度改變后,就會同混凝土協同改變,不會出現附加溫度應力,也不會讓兩者斷開。經施工現場鉆芯取樣試驗證實,在正拉力或剪切力作用下,破壞面不會發生在界面處,而是發生在新混凝土或老混凝土內部。
2 現代公共建筑改擴建施工中的質量控制
2.1 結構置換施工的質量控制措施
(1)因工程結構大多為全現澆鋼筋混凝土框架一核心筒體系,導致結構的垂直度與層高存在一定的偏差,錯層及嵌入式安裝增加了確定外包鋼管的尺寸、鋼梁等標高的難度,全面而合理的技術要求決定著鋼結構的制作和安裝的質量。所以要先確定是否具有對現場原結構偏差的實測能力才能選擇鋼結構深化設計單位,才能將深化設計中的偏差影響降到最低。同時32層以下結構置換部分半數鋼結構須采用嵌入式安裝等一系列的高技術要求,必須要求鋼結構制作單位達到一定的制作加工精度,足以覆蓋該工程需要的各項焊接工藝評定報告、技術精良、符合要求的鋼結構焊工以及完善的質保體系。為此監理方要做好前期的各項考察研究工作,并協助業主方做出正確的選擇。(2)嚴格控制原結構測量成果的準確性。首先,在施工前應當對方案進行充分且嚴格的審查,對施工設計方案的科學性、可操作性以及該方案中存在的不足進行深入的分析,與此同時,要會同設計方、深化設計方以及業主共同對檢測方案進行細致的討論,最后得出分析結論,以將設計方案中可能出現的偏差及時指出,并盡可能將該偏差所可能造成的惡果減少到最低程度。(3)置換樓層鋼構件非一次就位的吊裝過程控制。在進行這項工作前,因上部存在原建筑水平結構或已置換完成的水平鋼結構制約,所以無法一次實現吊裝。垂直將構件運輸至樓層高度后,變為水平拖移吊裝位置,最后豎向吊運至吊裝高度。在整個操作過程中要求施工方必須在施工組織設計中詳細闡述,經監理方審批同意,嚴格按照要求施工;另外現場吊裝還要注意在結構上附加受理時,要先取得主設計方的書面同意。
2.2 鋼柱制作及安裝的質量控制措施
(1)制作精度控制,一般情況下,二合幅鋼管通常都是由65mm、30mm、25mm、20mm和18mm的厚鋼板經三棍卷板機卷制作而成的2個呈半圓形的鋼管狀物體。駐廠監理需要先行檢查制作的原材料,原材料檢查合格之后,才能施行加工制作。在完成出廠程序以前,再由駐廠監理使用鋼尺親自檢查坡口面的錯邊和間隙,使用圓弧樣板來檢查橢圓度,再使用卷尺來檢查長度以及直徑。這些工序中不管是哪方面有殘缺都可能無法合攏焊接二合幅鋼管。所以一定要檢查嵌入式鋼管柱的成品是否與之前設計的圖紙尺寸相符,如若不符,那么將無法在現場完成嵌入工作。在完成檢查這一過程,并且構件檢查全部合格之后,在半圓弧上下部位坡口二側用洋沖敲距坡口中心50mm基準點,有了基準尺寸,就便于現場安裝工作?;诖隧椆こ探Y構置換普遍應用的均為鋼結構安裝以及單數、雙數樓層結構分段拆除,這樣就導致在安裝時部分鋼管柱的下部無支撐的情況,需要對其安裝臨時的固定耳板。出廠之前的檢查項目還包括耳板的位置、鋼管的角焊縫和耳板。(2)吊裝就位精度的控制。為了改善在安裝時部分鋼管柱的下部無支撐的情況,要臨時增加固定的鋼管,在原混凝土柱上焊接埋板、化學植筋以及鉆孔,同時需要在埋板上焊接8個大小均勻的支撐板,作用是固定鋼管柱的下端。用其中工具,例如手段葫蘆、塔吊以及卷揚機等進行耳板的定位以及鋼管柱安裝等工作。在此過程當中,需要反復測量柱頂標高以及鋼管柱的垂直度,經過工程設計同意,在牛腿表高等問題上,允許出現少量的偏差,但是必須要按照允許的偏差值來進行以下的實施工作,因為牛腿標高如若出現誤差的話,直接對鋼梁的安裝精度產生影響,所以在驗收過程中,將測量檢查作為臨時增加的工作。
結語
總而言之,伴隨著城市化的高速進程,各類新建工程和改造工程的數量日益增加,特別是改造工程具有很強的特殊性,限定因素還很多,可選擇空間不大。對于改造工程我們的實際經驗還不夠豐富,期望在未來的更多改造工程實踐中積累經驗,提高工程質量,為城市建設發展做出貢獻。