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摘 要：以南泥湾镇治沟造地项目灌溉方式为例，对陕北黄土丘陵沟壑区的节水灌溉模式进行了论述，提出了今后应进一步研究的问题。
关键词：治沟造地；黄土丘陵沟壑区；节水灌溉；
中图分类号：S275 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150932018
概况
陕北黄土高原沟壑密布、干旱少雨、暴雨集中，是我国生态环境最为脆弱、水土流失最为严重的地区之一[1，2]。近年国家十分重视这一地区的生态建设，实施退耕还林还草项目。为更有效的控制水土流失、保护生态环境、缓解建设与保护的矛盾[3]，延安市以治沟造地的模式，集荒沟闲置土地开发利用、盐碱地改造、旧坝修复、坝系建设和生态建设为一体，对黄土高原丘陵沟壑区进行综合治理。其中南泥湾镇土地整治项目是国家批准的治沟造地土地整治重大工程试点项目。项目总建设规模586.67hm2余亩，涉及阳湾沟、九龙泉沟等6个沟道，主要工程有土地平整、设施配套、生态防护等。
本文以南泥湾治沟造地项目为例，通过分析项目区的地质环境条件、灌溉模式，寻求陕北黄土丘陵沟壑区节水灌溉优化途径，从而找到最佳的农田灌溉方式、提高耕地产量，打造“生态农业”。对指导陕北治沟造地项目达到“集中连片，配套齐全，稳产高产，持續高效”的局面，具有一定的现实意义。
1 地质环境条件
1.1 地质地貌
南泥湾项目区属于陕北黄土高原南部，是以梁、峁组成的沟涧地和沟壑系统，全区分为3个地貌单元，北部为峁梁丘陵沟谷区，南部为梁峁丘陵沟谷区，东南部为黄土残塬区，地形起伏较大，沟道切割较深、支沟发育，沟头沟坡水力、重力侵蚀发育，沟坡及塬面冲沟、水土流失、滑坡、崩塌现象较多。
地表基本被第四系风积沙所覆盖，基岩于项目区东北部九龙泉沟、阳湾沟交汇处局部出露。地势总体呈西高东低，南高北低。
1.2 水文地质条件
项目区沟道内主要为近代河床冲、洪积物，呈带状及串珠状沿沟谷分布，厚度3.0～5.0m，因岩层空隙度大，导水性强，靠近地表水体，便于接受地表水及大气降水入渗补给，富水性弱～中等。经工程普探，砂砾层埋深0.5～2m不等。
沟道两侧广泛分布浅黄色、浅棕黄色含砂质粘土，夹钙质结核层，垂直节理发育、疏松、易垮落，受流水侵蚀切割构成黄土区特有的地貌景观。该层接受大气降水入渗补给，向沟谷方向径流，以面状渗出为主要排泄形式，泉流量0.014～0.454L/s，富水性极弱[4]。
1.3 农田原貌
由于特殊的地质条件，造成项目区沟道内特有的壤中流[5]现象，随处可见“泉眼”涌水。区内农作物生长良莠不齐，缺少相应的农田配套设施，排水不利，主要依靠坡面和沟道自然排放，导致道路、田块等受雨水冲刷形成冲沟和落水坑，严重区块形成下湿地，甚至次生盐碱化而无法耕种。
2 节水灌溉的几个问题[6]
通过对土壤持水、壤流的研究，布设截水沟、利用壤流解决沟道下湿地旱时蓄、涝时排的灌溉问题；对拦、蓄、灌、排系统进行统筹规划和科学布置。黄土丘陵沟壑区的节水灌溉，应确定灌溉设施工程项目的数量、位置及各种参数，确保灌溉期设施正常运作、取水量不减少、取水条件不恶化，达到以上要求，需充分考虑以下问题：
2.1 水源
项目区灌溉水源主要有上游沟道来水、蓄水坝存水，以及丰富的壤流水。pH值、矿化度、总硬度等指标均符合农田灌溉水质标准，适宜农田灌溉。
2.2 农作物需水量和灌溉面积
2.2.1 农作物需水量
结合作物灌溉定额，计算作物需水量，设计灌溉规格。参照《陕西省行业用水定额》以及延安地区灌溉试验站的试验资料和当地群众的灌水经验，当灌溉保证率P=75%时，农作物灌溉定额分别为：水稻480 m3/hm2；玉米120 m3/667hm2；蔬菜120～330 m3/hm2；谷子90 m3/hm2。
2.2.2 灌溉面积
依据水源、农作物需水量，确定项目区可灌溉面积。结合实际地形，合理划分田块，一般的可将灌溉地块按照30～50m宽、80～120m长的规格划分为格田、条田。根据田块大小及各田块需水量，设计渠道规格、位置、数量。
2.3 灌溉设施布设位置
2.3.1 引水、排水路径
按照实测地形，设计引水、排水路径，优化灌溉设施，配套相应的斗渠、农渠、跌水、倒虹吸、消力池、涵洞等设施工程。
2.3.2 减少设施占地
合理布设灌溉设施，提升单位面积灌溉率，减少设施占地。
3 节水灌溉方式
3.1 灌溉理念
充分利用项目区壤中流、沟道来水，将拦、蓄、排系统统筹，科学布置截水沟，设计拦水坝、蓄水池（或生态鱼塘）、排洪渠和灌排设施等，是黄土丘陵沟壑区的节水灌溉理念。
3.2 拦水坝
利用项目区内已有拦水坝设施蓄水，其灌溉水源主要为山体渗水、上游来水、降雨存水，是项目区的主要灌溉水源。
3.2.1 为满足灌 溉水量，对拦水坝进行加固、扩容，增加蓄水容量。
参照水文资料、常年降雨量、汇水面积，计算拦水坝可扩容面积及库容量。
3.2.2 为达到自 流灌溉，在拦水坝一侧修筑卧管引水至下游斗渠内，结合地形高差、地块大小布设不同规格的斗渠、农渠、灌排一体渠、管道、修建卧管、斗渠、农渠、涵洞等配套设施，形成网状或条状灌溉。
3.2.3 为保障拦 水坝的蓄水安全，进行坝体加固、修筑溢洪道及护坡，校核洪水位，对坝体进行坡面砌石，降低渗透浸润线，保证坝体稳定、安全；在不淹没上游田块的前提下提高正常蓄水位，通过卧管控制，遇大洪水时由卧管、溢洪道共同泄洪。 3.3 蓄水池（生态鱼塘）
通过设置蓄水池或生态鱼塘，解决局部地块灌溉水源，确保有效灌溉面积。
在下湿地、泉眼、原有鱼塘、排涝池等处，考虑修筑蓄水池或生态鱼塘。灌溉期，排水灌溉；非灌溉期，搞水产养殖；同时起到调节小气候的作用。
3.4 提水闸
为补充灌溉水源，充分利用沟道排水、上游田块排水、壤中流，计算田块蓄水、排水量，结合地形、在落差大的排洪沟、道路渠道交汇处，布设提水闸。灌溉期，关闸蓄水，抬高水位，引水进渠灌溉就近或下一台地块；非灌溉期，提闸排水，保持沟道通畅，做好防洪防汛。
布设提水闸可循环利用水资源，且不额外占用农田面积，作为农田灌溉的补充水源，从灌溉效果、灌溉布局上均具有显著的效果。适于农田周边有排水沟、排洪沟、截水沟的地段。
3.5 机井
同樣作为项目区的补充水源及配套设施，考虑在项目区内不能自流灌溉的地块，开挖机井，补充灌溉水源，增加灌溉面积及效率。主要在旱期施工该设施。
3.6 截水沟
黄土丘陵沟壑区内，土壤主要为黄绵土、水稻土，土体疏松、软绵，壤中流丰富。项目实施前，因壤中流造成的盐碱地、下湿地多处存在，且严重影响治沟造地中各单体工程的施工条件。在壤中流丰富区，结合道路、涵洞、排洪沟、灌溉渠的布设，垂直壤中流水流方向开挖截水沟，旨在高效利用壤中流，变其害为宝。
3.6.1 在与壤中 流水流方向垂直、平行于道路且在地块两端开挖截水沟，截水沟底部至砂砾层，约1.5m深。断截项目区内壤中流，起到地块控水、排水的作用。
3.6.2 利用截水 沟闸门调控，旱时蓄涝时排。旱期、灌溉期，关闭截水沟闸门，保持截水沟存水与地块间水平衡；汛期，打开截水沟闸门，便于田块排水，起到排水作用。
3.7 典型田块
在项目区设定典型田块，田块内灌溉渠道、截水沟、排水渠、渡槽、涵洞、排洪沟、斗渠、农渠等灌溉设施配套完善，统筹兼顾、合理利用水资源，在典型田块内布设一个循环灌溉模式，如图1。
综上所述，充分利用黄土丘陵沟壑区水资源，合理布局灌溉设施，应用不同灌溉设施将拦、蓄、排统筹结合，达到节水灌溉的目的。
4 结论与展望
4.1 结论
4.1.1 利用陕北 黄土丘陵沟壑区的特殊地质条件，切入实际设计节水灌溉设施，解决耕地灌溉问题。
4.1.2 陕北黄土 丘陵沟壑区的节水灌溉，应充分考虑拦、蓄、排统筹结合。
4.1.3 因地制宜 结合黄土丘陵沟壑区的不同地形地貌、水文地质条件，合理布设灌溉设施，控制灌溉设施面积、数量、规格。
4.2 展望
进一步结合地质构造、岩性特征，运用地质、土壤、农业等专业理论，研究陕北黄土丘陵沟壑区节水灌溉、合理利用沟道水资源是“治沟造地”项目一创新性实践。这一内容的研究，将对陕北黄土丘陵沟壑地灌溉方式具有一定的实践指导意义。
参考文献
[1]刘广全.黄土高原生态环境建设对区域水资源量的影响[C].第十届海峡两岸水利科技交流研讨会，2006.
[2]贺春雄.延安在治沟造地基础上如何发展现代农业[J].延安大学学报（社会科学版），2013，35（3）：61-63.
[3]韩霁昌，王晶，马增辉等.景观格局 - 生态过程理论在黄土丘陵沟壑区土地整治中的应用[J].中国水土保持SWCC，2014（2）：26-29.
[4]王博.延安市地貌与地质灾害相关性研究[D].长安大学，2013.
[5]贺康宁，张建军等.晋西黄土残塬沟壑区水土保持林坡面径流规律研究[J].北京林业大学学报，1997（04）.
[6]王贵玲，陈德华等.中国北方地区地下水资源的合理开发利用与保护[J].中国沙漠，2007，27（4）：684-688.
关键词：治沟造地；黄土丘陵沟壑区；节水灌溉；
中图分类号：S275 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150932018
概况
陕北黄土高原沟壑密布、干旱少雨、暴雨集中，是我国生态环境最为脆弱、水土流失最为严重的地区之一[1，2]。近年国家十分重视这一地区的生态建设，实施退耕还林还草项目。为更有效的控制水土流失、保护生态环境、缓解建设与保护的矛盾[3]，延安市以治沟造地的模式，集荒沟闲置土地开发利用、盐碱地改造、旧坝修复、坝系建设和生态建设为一体，对黄土高原丘陵沟壑区进行综合治理。其中南泥湾镇土地整治项目是国家批准的治沟造地土地整治重大工程试点项目。项目总建设规模586.67hm2余亩，涉及阳湾沟、九龙泉沟等6个沟道，主要工程有土地平整、设施配套、生态防护等。
本文以南泥湾治沟造地项目为例，通过分析项目区的地质环境条件、灌溉模式，寻求陕北黄土丘陵沟壑区节水灌溉优化途径，从而找到最佳的农田灌溉方式、提高耕地产量，打造“生态农业”。对指导陕北治沟造地项目达到“集中连片，配套齐全，稳产高产，持續高效”的局面，具有一定的现实意义。
1 地质环境条件
1.1 地质地貌
南泥湾项目区属于陕北黄土高原南部，是以梁、峁组成的沟涧地和沟壑系统，全区分为3个地貌单元，北部为峁梁丘陵沟谷区，南部为梁峁丘陵沟谷区，东南部为黄土残塬区，地形起伏较大，沟道切割较深、支沟发育，沟头沟坡水力、重力侵蚀发育，沟坡及塬面冲沟、水土流失、滑坡、崩塌现象较多。
地表基本被第四系风积沙所覆盖，基岩于项目区东北部九龙泉沟、阳湾沟交汇处局部出露。地势总体呈西高东低，南高北低。
1.2 水文地质条件
项目区沟道内主要为近代河床冲、洪积物，呈带状及串珠状沿沟谷分布，厚度3.0～5.0m，因岩层空隙度大，导水性强，靠近地表水体，便于接受地表水及大气降水入渗补给，富水性弱～中等。经工程普探，砂砾层埋深0.5～2m不等。
沟道两侧广泛分布浅黄色、浅棕黄色含砂质粘土，夹钙质结核层，垂直节理发育、疏松、易垮落，受流水侵蚀切割构成黄土区特有的地貌景观。该层接受大气降水入渗补给，向沟谷方向径流，以面状渗出为主要排泄形式，泉流量0.014～0.454L/s，富水性极弱[4]。
1.3 农田原貌
由于特殊的地质条件，造成项目区沟道内特有的壤中流[5]现象，随处可见“泉眼”涌水。区内农作物生长良莠不齐，缺少相应的农田配套设施，排水不利，主要依靠坡面和沟道自然排放，导致道路、田块等受雨水冲刷形成冲沟和落水坑，严重区块形成下湿地，甚至次生盐碱化而无法耕种。
2 节水灌溉的几个问题[6]
通过对土壤持水、壤流的研究，布设截水沟、利用壤流解决沟道下湿地旱时蓄、涝时排的灌溉问题；对拦、蓄、灌、排系统进行统筹规划和科学布置。黄土丘陵沟壑区的节水灌溉，应确定灌溉设施工程项目的数量、位置及各种参数，确保灌溉期设施正常运作、取水量不减少、取水条件不恶化，达到以上要求，需充分考虑以下问题：
2.1 水源
项目区灌溉水源主要有上游沟道来水、蓄水坝存水，以及丰富的壤流水。pH值、矿化度、总硬度等指标均符合农田灌溉水质标准，适宜农田灌溉。
2.2 农作物需水量和灌溉面积
2.2.1 农作物需水量
结合作物灌溉定额，计算作物需水量，设计灌溉规格。参照《陕西省行业用水定额》以及延安地区灌溉试验站的试验资料和当地群众的灌水经验，当灌溉保证率P=75%时，农作物灌溉定额分别为：水稻480 m3/hm2；玉米120 m3/667hm2；蔬菜120～330 m3/hm2；谷子90 m3/hm2。
2.2.2 灌溉面积
依据水源、农作物需水量，确定项目区可灌溉面积。结合实际地形，合理划分田块，一般的可将灌溉地块按照30～50m宽、80～120m长的规格划分为格田、条田。根据田块大小及各田块需水量，设计渠道规格、位置、数量。
2.3 灌溉设施布设位置
2.3.1 引水、排水路径
按照实测地形，设计引水、排水路径，优化灌溉设施，配套相应的斗渠、农渠、跌水、倒虹吸、消力池、涵洞等设施工程。
2.3.2 减少设施占地
合理布设灌溉设施，提升单位面积灌溉率，减少设施占地。
3 节水灌溉方式
3.1 灌溉理念
充分利用项目区壤中流、沟道来水，将拦、蓄、排系统统筹，科学布置截水沟，设计拦水坝、蓄水池（或生态鱼塘）、排洪渠和灌排设施等，是黄土丘陵沟壑区的节水灌溉理念。
3.2 拦水坝
利用项目区内已有拦水坝设施蓄水，其灌溉水源主要为山体渗水、上游来水、降雨存水，是项目区的主要灌溉水源。
3.2.1 为满足灌 溉水量，对拦水坝进行加固、扩容，增加蓄水容量。
参照水文资料、常年降雨量、汇水面积，计算拦水坝可扩容面积及库容量。
3.2.2 为达到自 流灌溉，在拦水坝一侧修筑卧管引水至下游斗渠内，结合地形高差、地块大小布设不同规格的斗渠、农渠、灌排一体渠、管道、修建卧管、斗渠、农渠、涵洞等配套设施，形成网状或条状灌溉。
3.2.3 为保障拦 水坝的蓄水安全，进行坝体加固、修筑溢洪道及护坡，校核洪水位，对坝体进行坡面砌石，降低渗透浸润线，保证坝体稳定、安全；在不淹没上游田块的前提下提高正常蓄水位，通过卧管控制，遇大洪水时由卧管、溢洪道共同泄洪。 3.3 蓄水池（生态鱼塘）
通过设置蓄水池或生态鱼塘，解决局部地块灌溉水源，确保有效灌溉面积。
在下湿地、泉眼、原有鱼塘、排涝池等处，考虑修筑蓄水池或生态鱼塘。灌溉期，排水灌溉；非灌溉期，搞水产养殖；同时起到调节小气候的作用。
3.4 提水闸
为补充灌溉水源，充分利用沟道排水、上游田块排水、壤中流，计算田块蓄水、排水量，结合地形、在落差大的排洪沟、道路渠道交汇处，布设提水闸。灌溉期，关闸蓄水，抬高水位，引水进渠灌溉就近或下一台地块；非灌溉期，提闸排水，保持沟道通畅，做好防洪防汛。
布设提水闸可循环利用水资源，且不额外占用农田面积，作为农田灌溉的补充水源，从灌溉效果、灌溉布局上均具有显著的效果。适于农田周边有排水沟、排洪沟、截水沟的地段。
3.5 机井
同樣作为项目区的补充水源及配套设施，考虑在项目区内不能自流灌溉的地块，开挖机井，补充灌溉水源，增加灌溉面积及效率。主要在旱期施工该设施。
3.6 截水沟
黄土丘陵沟壑区内，土壤主要为黄绵土、水稻土，土体疏松、软绵，壤中流丰富。项目实施前，因壤中流造成的盐碱地、下湿地多处存在，且严重影响治沟造地中各单体工程的施工条件。在壤中流丰富区，结合道路、涵洞、排洪沟、灌溉渠的布设，垂直壤中流水流方向开挖截水沟，旨在高效利用壤中流，变其害为宝。
3.6.1 在与壤中 流水流方向垂直、平行于道路且在地块两端开挖截水沟，截水沟底部至砂砾层，约1.5m深。断截项目区内壤中流，起到地块控水、排水的作用。
3.6.2 利用截水 沟闸门调控，旱时蓄涝时排。旱期、灌溉期，关闭截水沟闸门，保持截水沟存水与地块间水平衡；汛期，打开截水沟闸门，便于田块排水，起到排水作用。
3.7 典型田块
在项目区设定典型田块，田块内灌溉渠道、截水沟、排水渠、渡槽、涵洞、排洪沟、斗渠、农渠等灌溉设施配套完善，统筹兼顾、合理利用水资源，在典型田块内布设一个循环灌溉模式，如图1。
综上所述，充分利用黄土丘陵沟壑区水资源，合理布局灌溉设施，应用不同灌溉设施将拦、蓄、排统筹结合，达到节水灌溉的目的。
4 结论与展望
4.1 结论
4.1.1 利用陕北 黄土丘陵沟壑区的特殊地质条件，切入实际设计节水灌溉设施，解决耕地灌溉问题。
4.1.2 陕北黄土 丘陵沟壑区的节水灌溉，应充分考虑拦、蓄、排统筹结合。
4.1.3 因地制宜 结合黄土丘陵沟壑区的不同地形地貌、水文地质条件，合理布设灌溉设施，控制灌溉设施面积、数量、规格。
4.2 展望
进一步结合地质构造、岩性特征，运用地质、土壤、农业等专业理论，研究陕北黄土丘陵沟壑区节水灌溉、合理利用沟道水资源是“治沟造地”项目一创新性实践。这一内容的研究，将对陕北黄土丘陵沟壑地灌溉方式具有一定的实践指导意义。
参考文献
[1]刘广全.黄土高原生态环境建设对区域水资源量的影响[C].第十届海峡两岸水利科技交流研讨会，2006.
[2]贺春雄.延安在治沟造地基础上如何发展现代农业[J].延安大学学报（社会科学版），2013，35（3）：61-63.
[3]韩霁昌，王晶，马增辉等.景观格局 - 生态过程理论在黄土丘陵沟壑区土地整治中的应用[J].中国水土保持SWCC，2014（2）：26-29.
[4]王博.延安市地貌与地质灾害相关性研究[D].长安大学，2013.
[5]贺康宁，张建军等.晋西黄土残塬沟壑区水土保持林坡面径流规律研究[J].北京林业大学学报，1997（04）.
[6]王贵玲，陈德华等.中国北方地区地下水资源的合理开发利用与保护[J].中国沙漠，2007，27（4）：684-688.