汝河的灌区建设

薄山灌区薄山灌区位于薄山水库下游臻头河两岸。1958年开始兴建，当年完成。设计灌溉面积35万亩，其中确山20万亩，汝南15万亩。1959年秋适值大旱，灌区启用开灌，灌溉面积达37.28万亩。灌区曾于1964～1967年、1972～1975年两次续建配套。1975年8月的特大暴雨洪水，使灌区工程遭到严重破坏。1976～1981年对水毁工程进行修复。至1985年底，国家共投资658万元，累计完成土方676.8万立方米，砖石砌体57.728立方米，混凝土9060立方米。薄山灌区渠系工程布置有渠首闸，设计引水流量23立方米/秒，加大流量26.5立方米/秒。闸下有总干渠长7.6公里，总干渠自巩庄以下分为南北两干渠：南干渠长33.85公里，设计流量12.5立方米/秒，灌溉20万亩；北干渠长32.15公里，设计流量10.5立方米/秒，灌溉15万亩。南北干渠各有支渠三条，总长25公里；有斗渠86条，长199公里；有各级排水沟60条，长209公里。斗渠以上建筑物总计1467座。渠系工程经多年配套完善，保灌面积达到22万亩，实灌13万亩，平均年灌溉7.58万亩。自开灌至1985年由水库供水共20.8亿立方米，平均每年用水0.8亿立方米，每亩毛用水量约800～1000立方米。灌区内改种水稻，在60年代曾有较大发展，1966年达到8.8万亩，以后时有起伏变化。灌区管理处归属薄山水库管理局领导，设在确山县，下设管理所和管理段。1959年在灌区刘店乡建立灌溉试验站，进行水稻、小麦等作物需水量试验，取得不少试验资料。60年代，在确山二宗寺大队建成渠系配套典型并进行小麦灌溉对比试验，对推动旱作物科学灌水起到积极作用。宿鸭湖灌区宿鸭湖灌区位于汝河以东，上蔡岗东南、汝南、平舆、上蔡三县受益，灌溉面积81.6万亩。1958年秋开始兴建，1959年春，干支渠工程初步建成。由于工程不配套，配水制度执行不严，上蔡、平舆二县因地处渠尾，水源不能保证，有效灌溉面积只有20万亩。宿鸭湖灌区有总干渠1条，干渠3条，总干斗渠1条。总干渠长10公里，设计流量60立方米/秒，加大流量80立方米/秒。一干渠长16.3公里，设计流量19立方米/秒，加大流量2l立方米/秒，灌溉面积27.2万亩。二干渠长31公里，设计流量22.7立方米/秒，加大流量25立方米/秒，灌溉面积36.3万亩。三干渠长12.9公里，设计流量12立方米/秒，加大流量22立方米/秒，灌溉面积14.7万亩。灌区工程在1959年初步建成后即开灌抗旱，发挥了一定作用，同时也暴露了建筑物配套不全，工程质量差等问题。1965～1966年、1972～1975年，灌区工程两次续建配套后，渠系工程达到基本完善，灌溉恢复。1975年特大洪水，灌区工程遭严重损坏。1976～1978年进行水毁修复。截止1985年，灌区工程总投资1360万元，其中国家投资1054万元，其余群众自筹。累计完成士石方2168万立方米，砌体1387万立方米，砼3.15万立方米。建成斗渠以上建筑物4543座，斗渠以上渠道总长797公里，排水沟系统724公里，沟渠绿化长度1134公里。宿鸭湖灌区设汝南、平舆两个管理所、11个管理段。1979年在汝南三门闸乡建立明沟浸灌试验站。1986年汝南板店乡建立砂礓黑士改良排灌技术试验站，都取得试验成果。1966～1985年的20年间，灌区累计灌溉364.45万亩，为农业增产起到积极作用。板桥灌区板桥灌区位于板桥水库下游，汝河两岸。设计灌溉面积56万亩，其中，泌阳5万亩，遂平42万亩，确山2.4万亩，驻马店市6.6万亩。1953年3月兴建，1959年开灌。1965～1966年、1972～1975年两次进行续建配套，工程基本达到完整。分南北干渠，南干渠进水闸为3孔2.5×3米，干渠长57公里，设计流量30立方米/秒，灌溉面积为32万亩；北干渠进水闸为3孔2.5×3米，干渠长32公里，设计流量20立方米/秒，灌溉面积24万亩。干渠建筑物376座；支渠13条，总长106.74公里，建筑物712座；斗渠222条，总长431.3公里，建筑物2787座；农渠1100条，长754.6公里，建筑物2490座。截止1975年6月底，国家投资板桥灌区764万元，完成土沙方2079.92万立方米，石方17.14万立方米，混凝土29784立方米，实际灌溉面积达到21.7万亩。1975年8月，遭特大洪水袭击，板桥水库垮坝，灌区大部分被损坏，封闭停灌。

农田水利条例规定农田灌溉用水实行什么相结合的制度

冻（融）层厚度是综合反映季节性冻融期土壤水热状况的一个物理指标，对非饱和冻融土壤的入渗特性有很大影响。为了了解不同冻融层发育条件下土壤入渗状况，于1995～1996年冬春季节在山西省中心灌溉试验站绿豆茬地、冬小麦田和深耕绿豆地三种试验田中进行了系列入渗试验。下面仅就试验结果进行讨论。

对于未灌溉的田块，当冻层厚度小于20 cm时，冻层厚度df是影响冻土入渗特性的重要因素之一（见图4-24）。当冻层厚度介于2～20 cm时（小于耕作层深度），冰层的形成、发育大大减小了入渗水流的孔隙空间及运移通道。冻层厚度大于20 cm后，冻层厚度对冻土入渗能力的影响相对减弱。

图4-24 累积入渗量随冻层厚度变化曲线

由图4-24 可知，随着冻层厚度的增加，土壤入渗能力按照幂函数规律减小。三种处理条件下冻土累积入渗量的一般表达式为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，df为冻层厚度；Af为冻层厚度大于25 cm后的90 min累积入渗量；Af+Bf为非冻结条件下的累积入渗量；Cf为经验系数。每种田间处理条件下方程的系数见表4-7。

图4-25为不同冻层厚度下，三种处理的累积入渗量随20 cm土壤层平均含水率（包括未冻水和冰）的变化的关系曲线。结果表明不管冻层厚度多大，累积入渗量均随土壤含水率的增大而减小。但其减小的范围是有限的。当土壤含水率小于20%时，曲线斜率较大；含水率为20%～35%时，曲线斜率减小；含水率大于35%后，累积入渗量趋向于相同的值。正如上节所表述的，土壤含水率与累积入渗量有如下关系：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，H90为90 min累积入渗量（mm）；θ为总含水率（%）；A和B为经验系数。

为了预报当地土壤条件下的累积入渗量，进行了不同冻层厚度下土壤入渗随含水率变化的回归分析，结果见表4-8。

表4-7 未灌田块累积入渗量估算系数

表4-8 不同冻层厚度下方程H90=Aθ-B的回归系数

表中所有计算结果的相关系数均大于0.9，表明在当地土壤条件下，累积入渗量随土壤含水率的增加呈幂函数规律减小具有普遍意义。因此，回归方程可用于预报土壤入渗能力。

理论上土壤入渗率是由土水势梯度和非饱和水力传导度决定的。如果土壤含水率较小，土壤即使冻结，其中含冰率较低。在此条件下，冻土的水力传导度近似于非饱和未冻土，同时地表处的土水势梯度由于含水率低而较大，所以在灌溉水流施加于土壤表层的短时间内会出现较高的入渗率；随着含水率的增加，冻土中的冰含量增大，由此导致水力传导度减小，所以土壤入渗能力降低；当土壤含水率增大到一定程度以后（取决于冻层厚度），冰的增加所引起的水力传导度的变化非常小，所以土壤入渗能力的降低非常有限。

相同质地的冻土入渗能力随冻层厚度和含水率的增加而减小。在土壤冻结的初期，较高的土壤含水率仅仅意味着液态水含量的升高，对入渗的影响较小；随着冻层厚度的增加，冻土中冰所占比例随含水率的升高而增加，因此，土壤入渗能力必然随着二者减小。

图4-25 不同冻结深度下累积入渗量随土壤初始含水率的变化曲线

考虑到农田节水灌溉中入渗参数每次试验测定的困难和不经济，同时考虑到自然界土壤质地和结构相同、初始含水率和冻层厚度不同的情况的普遍存在，提出一种综合土壤初始含水率和冻层厚度影响的累积入渗量预测模型对冬春灌溉是非常有意义的。前面已叙及，相同冻层厚度下，冻土累积入渗量与表层土壤初始含水率为幂函数关系，对于任何一种给定土壤，此模式都是普遍适用的，其他因素的影响仅改变（4.10）式中的系数 A 和B。图4-26给出了（4.10）式中的系数 A 和B 与冻层厚度的关系曲线。由图可见，系数 A和B 可表示为冻层厚度的幂函数：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，a、b、c和d为回归系数；df为冻层厚度。冻层厚度和土壤初始含水率在野外比较容易测定，利用实测资料即可对累计入渗量进行预报。首先将冻层厚度实测值分别带入式（4.11），求出系数A和B；再将初始含水率实测值及系数A和B计算结果带入式（4.10）求出累计入渗量。研究区三种结构冻土累积入渗量的预报模型见表4-9。

图4-26 冻层厚度对系数A、B的影响（h90=aθ-b）

表4-9 累积入渗量预报模型

由以上模型计算得出的三种处理冻土累积入渗量与实测值的相关性非常好，达到0.905，其平均误差为-1 mm。因此，以上模型可用于预报冻土的累积入渗量，进而为农业冬春节水灌溉、土壤水资源的高效利用提供参数和依据。

冻层厚度大于30 cm后，随着冻层的不断向下扩展和渗透，地表的蒸发作用也在强烈地进行着。由于整个冬季几乎没有降雨，地表的“干土层”逐渐向下发展，到3月初，表层土壤的天然含水率降到7%以下，“干土层”厚度达5～7 cm。这段时期，影响冻土入渗的主要因素不在是冻层厚度，而是由地表向下扩展的融化深度和“干土层”厚度。天然含水率条件下三种结构冻土的累积入渗量随融化深度的变化见图4-27，它们之间也服从幂函数规律：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，df为土壤融化深度（cm）；H90为90 min冻土的累积入渗量（mm）；Af和Bf为经验系数。三种处理（4.12）式的系数在表4-10中给出。

图4-27 累积入渗量和融化深度的关系曲线

早春季节，冻土首先从地表开始向下融化。在此期间，地表最高温度达29.5℃，最低温度为-11℃，地表之下20 cm处的地温变化可达4.1℃，耕作层内日温差变化较大。因此，冻土层白天消融，夜晚气温降低时又从地表向下冻结。由于气候转暖、气温逐渐升高，冻结深度总是小于融化深度，于是便在耕作层内形成双冻层。通常双冻层只存在于上午11点之前，下午15点之后上部冻层消失。双冻层的出现降低了表层土壤的渗透性能，使冻土累积入渗量减小。比较1996年3月7日在三种处理未灌溉土壤中进行的入渗试验结果，绿豆茬地、冬小麦田和深耕地早晨的累积入渗量比下午的分别少8%、15%和18%。对于灌溉田块，上部冻结的形成对入渗水流的阻渗作用更强。1996年3月9日晚零点在预埋环的绿豆茬地试验田块分别灌溉12.5 cm和9.37 cm的水，次日上午9点做了入渗对比试验。结果表明：两种灌溉田块的90 min累积入渗量比未灌溉田块分别减少了63.72%和43.98%。

表4-10 融化期估算累积入渗量系数

农田水利条例规定农田灌溉用水实行总量控制和定额管理相结合的制度。农作物灌溉用水定额依照《中华人民共和国水法》规定的权限和程序制定并公布。农田灌溉用水应当合理确定水价，实行有偿使用、计量收费。

灌区管理单位应当根据有管辖权的县级以上人民政府水行政主管部门核定的年度取用水计划，制定灌区内用水计划和调度方案，与用水户签订用水协议。农田灌溉用水应当符合相应的水质标准。县级以上地方人民政府环境保护主管部门应当会同水行政主管部门、农业主管部门加强对农田灌溉用水的水质监测。

? 国家鼓励采取先进适用的农田排水技术和措施，促进盐碱地和中低产田改造;控制和合理利用农田排水，减少肥料流失，防止农业面源污染。省、自治区、直辖市人民政府水行政主管部门应当组织做好本行政区域农田灌溉排水试验工作。灌溉试验站应当做好农田灌溉排水试验研究，加强科技成果示范推广，指导用水户科学灌溉排水。