农田水利工程在生态农业思路下的设计研究论文
纵观人类一万年的农业发展史，大体上经历了三个发展阶段:一是原始农业，约7 000年;二是传统农业，约3 000年;三是现代农业，至今约200年。目前，上海市常规的农田水利工程以“建设节水灌溉设施，确保粮食、蔬菜产量，改善农业劳作环境”为主旨，符合现代农业的需要。与此同时，现代农业在带来高效的劳动生产率和丰富的物质产品的同时，也造成了生态危机:土壤侵蚀、化肥和农药用量上升、环境污染。因此，生态农业是目前探索农业发展的新途径和新模式。
1 项目背景
本项目区位于上海市奉贤区，灌溉面积120亩，平均高程约4.00 m。地块北靠观工路，南部为村级道路，东面紧邻沪杭公路，交通便利。项目区被一条断头洪(何家港)分成南北两块，北片现状为露地菜田;南片地块内现有大量鱼塘，正在进行退渔复耕。项目区西边渔塘港及中部何家港水质不佳，不利于灌溉。
在“生态农业”的思路下，同时经区水务局、区农委、承包户的大力支持，拟将本块菜田打造成新型设施菜田，专门培育有机蔬菜。
根据项目区地形现状，以何家港为界，以南区域布置3片大棚区，以北及零星地块为露地菜田，均种植有机蔬菜。项目区中部布置仓库、温室及废弃物处理设施。
2 菜田设计
2.1 灌溉水源
有机蔬菜的种植，首先要考虑的'是灌溉水源的品质。由于本项目区周边河道水质不佳，无法达到有机蔬菜种植的水质要求，设计利用地块西北角现有鱼塘(约25亩)，将其挖成蓄水池，收集雨水，并通过净化处理水质后，作为灌溉用水。同时，为充分利用地块内的天然降水，将地块内灌溉之后剩余的水也通过明沟汇集人蓄水池，处理后再次循环利用。
本项目在蓄水池内设置植物及相关净化设备，通过生态系统的自我维持能力及净化能力，维护池内水体水环境质量。其中，为了增加水中溶解氧浓度、抑制藻类生长、净化水质，池底种植沉水植物。沉水植物以四季常绿的矮生苦草为主，同时点缀布置部分刺苦草、黑藻、马来眼子菜及金鱼藻。此外，在蓄水池内布置太阳能曝气增氧等人工增氧设备，加强水质保障。
本项目在搜集了项目区所在地的降雨量，并经过分析计算后发现，由于每月降雨量不均，且周边可建做蓄水池的用地有限，枯水期的蓄水池水量仍可能不满足所有面积的蔬菜种植。因此，为了保证有机蔬菜种植品质，枯水期可适当少部分种植面积或用自来水灌溉。
2.2 高压灌溉系统
灌溉系统布置的主要原则为。
(1)灌溉型式的选择应以服务对象为判断依据;
(2)灌溉型式的选择同时需综合考虑项目区品种随季节变化的需水要求。
项目区菜田由大棚和露地菜田两部分组成，其中，大棚内根据种植蔬菜品种的不同及季节需求布置滴灌和微喷灌两套系统，露地菜田主要采用管灌系统。其中，微灌系统的管道分为三级，泵站输水到每一块大棚区域布设干管，干管到大棚为支管，大棚内布置毛管。
本项目在蓄水池边新建一座灌溉泵站，泵站内配置离心泵。泵房外向南铺设灌溉干管。灌溉干管南北向布置，并沿东西方向的干、支路设置支管。干管、支管均采用UPVC管。支管遇到大棚设若干接头连竖向二级支管，与大棚内微灌管路系统相连，各级管线之间利用三通头或者弯头连接。每个大棚布置2排微喷管道，间距为4m，确保喷洒范围覆盖整个大棚，微喷头间距为2.5 m，微喷头直接安装在毛管上。滴灌系统每个大棚布置8条内镶式滴灌带，间距约为0.9 m。支管遇露天菜地沿线每隔40 m设一只给水闸阀。
2.3 低压灌溉系统
随着农业的发展以及产量需求，各类无机化肥进人农业种植领域。过度使用这些化肥，一味提高产值，会加剧土地盐碱化，对耕地本身是一种破坏。因此，为了保证有机蔬菜质量，项目建成后需使用有机肥。另外，由于原先的土壤长期使用无机肥，因此，需定期给各田块轮流休耕洗盐，同时恢复土壤肥力。
目前，农田洗盐方法多种多样，本项目采用经济简单又较有效的洗盐压碱处理方法:将淡水抽引到农田中浸泡土壤，浸泡3~4d后将水排干，然后进行晒田再深耕，再继续抽水浸泡，如此反复，通过不断降低农田盐度的方法，恢复种植功能。
根据该洗盐方式，本项目另外配备了一套低压灌溉系统。考虑蓄水池水质较好但水量有限，而洗盐对水质要求相对不高，为了不影响日常种植灌溉，设计从项目区中部何家港引水洗盐，即在何家港南岸增设灌水洗盐泵站一座。综合地面蒸发、地表渗透等因素，田块灌水洗盐灌水定额参考水稻泡田期。经计算，低压灌溉管道与高压灌溉管道管径接近。因此，为了减少投资，设计采用了低压、高压灌溉共同一套管道，低压灌溉给水栓直接从主管接出，高压灌溉给水栓从支管接出。
何家港现状为断头洪，目前水质较差，水体浑浊，不可直接用于田块洗盐。为了保证能有相对较好水质的洗盐用水，故需对何家港水质进行处理。因此，在何家港上设置了一座涵闸，通过投人净化水质设备，将水质处理后，进行灌水洗盐，洗盐后的水重新回流至何家港。
2.4 排水系统
随着生态农业理念的提倡，“整体、协调、循环、再生”的原则被越来越重视。
目前，上海市常用的排水系统为预制板等硬质衬砌明沟。传统硬质明沟的耐久性及过流能力好，且淤积少。但是，也正是由于它的封闭僵硬，隔绝了土壤与水体之间的物质交换，使得土壤、生物、植物之间的有机联系被切断，破坏了周边的生态系统。另外，明沟内积水长时间滞留后，水质还会恶化，影响整个项目区生态环境。
本项目排水明沟采用纯土沟型式，口宽为4 m,深为1.20 m。明沟边坡上种植草皮，边坡底部和沟底可种植一些千屈菜等植物，既加固边坡，又改善环境生态，达到蛙跳虫鸣的效果，使整个种植范围内生态链更加完善。
2.5 降溃系统
项目区内菜田地下水位如果过高或土壤上层滞水，则会导致土壤过湿，通气不良，以致土壤根层水、肥、气、热失调，影响作物正常生长。根据规范要求，温室大棚地下水位宜控制在地面60cm以下。
为了防止地下水位过高影响作物生长，以及土壤盐碱化，项目区的大棚区域均设置暗管排水系统，暗管系统采用直径为63mm的PVC打孔波纹管，外包土工布作为反滤层。波纹管间距为9m，埋深为0.8 m,5根一组，通向集水管，集水管出口通向排水明沟，并在集水管出口处设置止回阀。土壤中的水分通过土工布，流渗到暗管中，再汇人明沟，用以降低地块内的地下水位。
3 小结
“中国生态农业”与西方完全回归自然、摒弃现代投人的“生态农业”主张不同。它强调的是继承中国传统农业的精华—废弃物质循环利用;规避常规现代农业的弊病(单一连作，大量使用化肥、农药等化学品等;通过用系统学和生态学规律指导农业和农业生态系统结构的调整与优化，改善其功能等。
本工程在有限的空间及资金范围内，融人生态农业设计理念，经过优化灌溉水源、高低压灌溉系统结以及生态化排水系统布置等，为传统泛田水利建设向生态农业的转变提供了新的思路。
