價 值 工 程 圖1 工 程 總 體 布 局 1展覽溫室； 2育苗溫室； 3連棟薄膜溫室； 4單體棚； 5廢棄物處理場；6葉菜工廠； 7產(chǎn)品加工場；8露地菜田 labs.com/about,2018-4-18. 4 xeroxpaloaltoresearchcenter.PARC簡介 EB/OL.https:/ www.parc.com/about/,2018-4-18. 5微軟研究院.研究院簡介 EB/OL.https:/www.microsoft. com/en-us/research/,2018-4-18 6 IBM研究院.研究院簡介EB/OL.http:/www.research.ibm. com/,2018-4-18. 7三星研究院.研究院簡介EB/OL.http:/research.samsung. com/,2018-4-18. 8百度百科.海爾研究院EB/OL.https:/baike.baidu.com/， 2018-4-18. 9格力公司.格力簡介EB/OL.http:/gree.com/pczwb/gygl/qyjj/ 20180319/detail-17935.shtml, 2018-4-18. 10 張利華.華為研發(fā)M.機械工業(yè)出版社,2009 11聯(lián)想研究院.研究院簡介EB/OL.http:/research.lenovo. com/webapp/view/index.html,2018-4-18. 12 百度研究院.研究院簡介EB/OL.http:/research.baidu. com/,2018-4-18. 13 阿里研究院.研究院簡介EB/OL.http:/www.aliresearch. com/,2018-4-18. 14 騰訊研究院.研究院簡介EB/OL.http:/www.tisi.org/, 2018-4-18. 1 工 程 概 況 1.1 工程區(qū)自然條件 本工程位于世界級生態(tài)島崇明區(qū)東北部，工程占地面 積1620 滧 畝， 屬崇明北七 低洼圩區(qū)中的二級圩區(qū)。為崇明 北部70年代圍墾土地， 土壤有機質(zhì)含量較低，目前農(nóng)田地 面高程3.2m （上海吳淞，下同）左右，地下水位高；土壤pH 偏高，約為7.48.3 ，鹽度在2 左右，灌溉水水質(zhì)、土壤土 性、 地塊地勢存在嚴重先天不足。 1.2工程總體布局與建設(shè)目標 1.2.1總體布局 工程以有機、低碳、生態(tài)為主線，以科研與示范推廣、 旅游觀光、科普教育等功能為支撐，以有機農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng) 業(yè)、 低碳農(nóng)業(yè)、 旅游農(nóng)業(yè)為重點的綜合性現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)。依 據(jù)資源屬性、景觀特征性及其現(xiàn)存環(huán)境，在考慮保持原有 的自然地形的完整性的基礎(chǔ)上，結(jié)合未來發(fā)展和客觀需 要，本工程共分五個主要功能區(qū)： 農(nóng)田水利教育區(qū)、有機農(nóng) 業(yè)示范展示區(qū)、 有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)、 生物質(zhì)循環(huán)利用示范區(qū)、 農(nóng)產(chǎn)品包裝區(qū)。如圖1 。 鹽 堿 化 地 區(qū) 農(nóng) 田 水 利 生 態(tài) 建 設(shè) 策 略 與 探 討 以上海崇明區(qū)現(xiàn)代農(nóng) 業(yè)園區(qū)為例 StrategyandDiscussiononEcologicalConstructionofFarmlandWater ConservancyinSalinizationArea: ACaseStudyofModernAgricultureParkinShanghaiChongmingDistrict 張 艷ZHANGYan （上海寶川水利設(shè)計有限公司， 上海201900 ） （ShanghaiBaoChuanWaterDesignCo.， Ltd.， Shanghai201900 ， China） 摘 要： 本 工 程 是 在 崇 明 生 態(tài) 島 建 設(shè) 的 大 背 景 下 ， 在 崇 明 東 北 部 墾 區(qū) 鹽 堿 化 土 地 上 建 設(shè) 以 低 能 耗 、 低 物 耗 、 低 排 放 、 低 污 染 為 特 征 的 有 機 、 低 碳 高 效 現(xiàn) 代 生 態(tài) 農(nóng) 業(yè) 示 范 基 地 ， 是 以 有 機 蔬 菜 種 植 為 主 ， 結(jié) 合 農(nóng) 業(yè) 科 普 教 育 為 輔, 建 設(shè) 目 標 為 國 內(nèi) 領(lǐng) 先 、 國 際 先 進 的 現(xiàn) 代 生 態(tài) 農(nóng) 業(yè) 示 范 園 區(qū) 。 Abstract:Thisprojectistobuildanorganic,low-carbonandhigh-efficiencymodernecologicalagriculturemodelfeaturinglowenergy consumption,lowmaterialconsumption,lowemissionandlowpollutiononthesalinizedlandinthenortheasternareaofChongminginthe context of the construction of the ecological island of Chongming Island. The base is based on the cultivation of organic vegetables, supplemented by agricultural science education, and aims to build a modern ecological agricultural demonstration zone with leading domesticandinternationaladvanced. 關(guān) 鍵 詞： 農(nóng) 田 水 利 ； 生 態(tài) ； 低 碳 ； 鹽 堿 ； 建 設(shè) Keywords:farmlandwaterconservancy ； ecology ；lowcarbon ； saline ； construction 中 圖 分 類 號：S27 文 獻 標 識 碼：A 文 章 編 號：1006 -43 11 （2 01 8）26- 0088-03 作 者 簡 介：張艷（1982 -）， 女， 陜西人，高級工程師， 本科，研究方向 為水利、 水環(huán)境治理。 88 ValueEngineering 1.2.2工程研究的內(nèi)容和目標 在土地資源越來越匱乏的大上海， 尤其是在生態(tài)要求 嚴格控制的崇明島如何能充分利用土地資源，實現(xiàn)有機生 態(tài)農(nóng)業(yè)的高效穩(wěn)產(chǎn)是本項目設(shè)計的重點難點。本工程是以 低碳、高效低能耗理念以有機蔬菜種植為主、現(xiàn)代水利農(nóng) 業(yè)科普示范推廣為輔的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園為建設(shè)目標，工程 研究的主要內(nèi)容為： 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)、 農(nóng)田水利工程系統(tǒng)、低 碳能源系統(tǒng)、灌溉水水生態(tài)凈化系統(tǒng)、工程管理中心及農(nóng) 業(yè)示范科普教育推廣設(shè)施等系統(tǒng)的工程布置及設(shè)計。本文 研究的重點如何在鹽堿化地區(qū)進行農(nóng)田水利的生態(tài)建設(shè)。 2 主 要 設(shè) 計 標 準 除澇排水標準。排澇規(guī)劃標準： 按二十年一遇24 小 時面雨量202.4 毫米，12 小時排出不受澇。 水質(zhì)標準。灌溉用水水質(zhì)目標為III 類。 灌溉標準。低碳農(nóng)業(yè)示范園區(qū)內(nèi)的灌溉設(shè)計保證率 為95%。 降漬標準。地下水位控制在60cm以下。 3 園 區(qū) 農(nóng) 田 水 利 排 灌 系 統(tǒng) 園區(qū)以種植有機蔬菜為主，對灌溉水源、地塊的降漬 滧 要求較高， 且園區(qū)排澇標準高于北七 低洼圩區(qū)，因此，將 滧 園區(qū)單獨設(shè)圩， 與北七 圩區(qū)河網(wǎng)可分可合。為控制外部 滧 水系與內(nèi)部水系互相滲透， 內(nèi)部水位與北七 圩區(qū)控制水 位基本一致的。 3.1排澇及引換水系統(tǒng) 園區(qū)內(nèi)布置河湖水面積根據(jù)種植蔬菜不同季節(jié)的最 大灌溉需水量與自然蒸發(fā)及降雨量確定，開挖河道、人工 湖，人工湖環(huán)園區(qū)布置，形成河、湖相串，內(nèi)部水面率為 12.5% 滧 ，可同時滿足園區(qū)及七 港低洼地區(qū)防洪排澇規(guī)劃 要求、園區(qū)內(nèi)部雨水收集的調(diào)蓄及園區(qū)灌溉水需要。河、湖 岸線自然蜿蜒， 環(huán)河河口寬11m 27m寬窄不等，為滿足排 滧 澇和河、湖換水要求，在西側(cè)與七 港相交處建雙向引排 水泵閘1座， 東側(cè)與東隨塘河相交處建涵閘1座。汛期暴 滧 雨來臨前，園區(qū)可打開東側(cè)涵閘，利用北七 圩區(qū)動力預(yù) 滧 降水位；降雨期間，如北七 圩區(qū)水位不能滿足園區(qū)要求 時，園區(qū)可利用西側(cè)泵閘直接排澇，東西兩側(cè)口門建筑同 時也作為內(nèi)部水系的引清調(diào)換水建筑。在河道周邊布置種 植蔬菜連棟棚、 單體棚以及露地菜區(qū)。 內(nèi)部河、湖水源主要為園區(qū)內(nèi)部的大棚、道路及露天 菜地的雨水收集水體，雨水收集系統(tǒng)布置在連棟棚與人工 湖之間， 河、 湖水源補充系統(tǒng)依托已有的外圍灌溉泵站。 3.2灌溉系統(tǒng) 3.2.1灌溉系統(tǒng)布置 根據(jù)園區(qū)總體規(guī)劃，區(qū)內(nèi)共有連棟棚大棚4片、露地 菜田2片、經(jīng)濟果林1片，共分4個灌區(qū)，每個灌區(qū)設(shè)1 座泵房，各灌區(qū)均采用2臺水泵，其中1臺為備用水泵。 園區(qū)大棚及露天菜地均采用微噴系統(tǒng)進行噴灌。由于項 目所在區(qū)外部水源水質(zhì)PH值高，鹽堿化程度高，外部水 源無法適應(yīng)園區(qū)有機蔬菜灌溉水質(zhì)要求，因此園區(qū)的灌 溉水源利用區(qū)域內(nèi)部的收集處理后儲蓄在內(nèi)部河、湖中 雨水進行灌溉。 3.2.2管網(wǎng)總體布置 本工程露天農(nóng)田采用微噴灌方式， 大棚內(nèi)采用滴灌方 式。根據(jù)園區(qū)總體規(guī)劃，東西兩側(cè)連棟棚各設(shè)一個灌溉泵 站，泵站均設(shè)置在設(shè)在環(huán)河邊上，總干管呈南北向布置，支 管均垂直干管東西向布置。 3.2.3灌水器選擇 根據(jù)蔬菜需水量和微噴灌特點，初選WP-1103 微噴 頭，額定工作壓力為200kPa，設(shè)計流量取60l/h，噴灑半徑 3.03.5m ， 制造偏差系數(shù)0.05 ， 單噴頭雨強10.8mm/h，噴頭 的流態(tài)指數(shù)x=0.50。 3.2.4毛管和微噴頭間距確定 蔬菜密植根淺，根據(jù)園區(qū)規(guī)劃、微噴頭噴灑直徑和菜 畦規(guī)格，初步擬定毛管間距Sl=3.5m ，微噴頭間距Se= 2.2m 。 3.3園區(qū)內(nèi)部排水系統(tǒng) 3.3.1大棚周邊排水溝設(shè)計 雨水收集系統(tǒng)， 是在每個大棚的落水側(cè)設(shè)置較窄適應(yīng) 流速較快的傳統(tǒng)的鋼筋砼預(yù)制板A型排水溝，并行的排 水溝之間連通。東西兩組大棚之間設(shè)置生態(tài)過濾型B型 的排水溝，將雨水排入內(nèi)部中心河道， 河道承擔(dān)蓄水作用。 B型排水溝能同時起到收集和凈化雨水的作用?？紤]增加 雨水在B型排水溝的停留時間，A型排水溝坡向遠離河岸 的一側(cè)，且從遠離河岸的一側(cè)流入B型排水溝，B型排水 溝末端設(shè)置生態(tài)礫石井。 3.3.2露地菜田排水溝設(shè)計 露地菜田田間每50m設(shè)一道C型排水溝，溝口寬 1.00m，深1.00m ，底寬0.50m ，采用多孔質(zhì)生態(tài)透水砼結(jié) 構(gòu)，兩側(cè)邊坡及底部布置水質(zhì)凈化植物，起到過濾水質(zhì)作 用，過濾后的水體就近流入內(nèi)部河湖，同樣排水口末端設(shè) 置生態(tài)礫石井。 4 灌 溉 水 源 及 水 處 理 系 統(tǒng) 4.1灌溉水源 大棚雨水及場地內(nèi)道路雨水經(jīng)收集后，均經(jīng)過礫石溝 處理后排入河道， 經(jīng)河道生態(tài)水質(zhì)凈化系統(tǒng)處理后用于農(nóng) 田灌溉用水。經(jīng)處理后的水， 回用于灌溉和夏天大棚采用 的噴霧降溫。非雨季， 雨水不能滿足用水要求時， 從外側(cè)河 道取水補充用水， 引入的水體經(jīng)過人工濕地凈化系統(tǒng)進入 內(nèi)部河、 湖。 4.2水質(zhì)凈化工藝設(shè)計 根據(jù)工程總體規(guī)劃特點， 水質(zhì)凈化工藝可分為預(yù)處理 系統(tǒng)、河湖水生態(tài)凈化系統(tǒng)、水動力改善系統(tǒng)和脫鹽處理 4個部分。 園區(qū)日常生產(chǎn)用水水源主要來自雨水的收集利用和 外圍中心河補水， 大棚和露地菜田雨水收集后經(jīng)生態(tài)濾溝 處理后排入河道， 園區(qū)河道和人工湖內(nèi)通過水生態(tài)凈化系 統(tǒng)設(shè)計對水源進行凈化， 通過水動力改善系統(tǒng)增強水體的 水質(zhì)維持功能，當(dāng)水體中含氯度及全鹽度指標滿足要求 時，河道中的水源直接供給灌溉系統(tǒng)，在冬季長江咸潮期 等含氯度及全鹽度指標不滿足要求時， 在水體進入灌溉系 統(tǒng)前段通過脫鹽系統(tǒng)降低水體中的氯化物及全鹽度指標， 滿足灌溉水質(zhì)要求。工程工藝流程圖見圖2 。 4.2.1預(yù)處理系統(tǒng) 預(yù)處理系統(tǒng)的目的是通過合適的預(yù)處理工藝進行攔 截過濾， 去除河道補給水源中的懸浮物和有機碎屑。工程 89 價 值 工 程 河道主水源為園區(qū)大棚、 道路和露地菜田收集雨水。資料 表明，大棚收集雨水除懸浮物含量較高外，水質(zhì)相對較好， 因此，考慮將排水溝設(shè)計成生態(tài)溝渠對入河雨水進行攔截 過濾，去除水體的懸浮物含量，在排水溝入河前通過沉淀 井進一步沉淀水體中的懸浮物， 同時利用管道將收集的雨 水排至河道常水位以下。露地菜田和道路收集的則通過收 集系統(tǒng)直接將雨水收集后經(jīng)生態(tài)礫石井處理后排至河道 常水位以下。 4.2.2河湖水生態(tài)凈化系統(tǒng) 河湖水生態(tài)凈化系統(tǒng)主要目的是對園區(qū)內(nèi)的河湖水 體進行強化凈化， 降低由于補給水源和大氣干濕沉降帶來 的外源污染，并通過生態(tài)系統(tǒng)的凈化特點維護河湖水質(zhì)， 提高水體透明度， 抑制水體富營養(yǎng)化。 根據(jù)工程布置， 主要考慮在人工湖四周設(shè)置湖濱濕地 緩沖帶、湖泊淺水區(qū)種植沉水植物強化凈化區(qū)、河道近岸 水位變動區(qū)設(shè)置挺水植物凈化帶、 河道淺水區(qū)設(shè)置不同類 型的沉水植物群落對園區(qū)河湖內(nèi)儲存的水源進行水質(zhì)凈 化和透明度改善。 4.2.3水動力改善系統(tǒng) 水體水動力改善系統(tǒng)主要目的是改善水體水動力條 件。工程主要通過設(shè)置在河道和湖泊內(nèi)的水流微循環(huán)動力 設(shè)施的推動，使得工程區(qū)域內(nèi)的河道與湖泊之間的水體形 成有序流動，改善水體的水動力條件，提高生態(tài)系統(tǒng)的凈 化能力， 同時， 在人工湖內(nèi)設(shè)置曝氣增氧裝置，改善水體理 化指標。 4.2.4脫鹽系統(tǒng) 脫鹽系統(tǒng)主要是保障灌溉水質(zhì)，局部時段當(dāng)湖區(qū)原水 氯化物及全鹽度指標不能滿足灌溉水質(zhì)設(shè)定要求時， 通過 脫鹽系統(tǒng)，降低灌溉原水中氯化物及全鹽度，同時還可以 降低水體中的懸浮物，為園區(qū)提供優(yōu)質(zhì)的灌溉水。 4.2.5工程運行維護 工程的運行維護主要是對人工創(chuàng)造的水系環(huán)境內(nèi) 栽培的水生植物和放養(yǎng)的水生動物進行科學(xué)的栽培管 理，以達到凈化功能高、成本低、提高其成活率和觀賞價 值等。 5 效 益 分 析 5.1經(jīng)濟效益 農(nóng)田水利設(shè)施的修建、 田間設(shè)施的改造、外 圍河道的整治， 都能帶來較大的經(jīng)濟效益，主要 可歸納為以下幾個方面： 增強防洪除澇能力， 減小災(zāi)害損失，間接 帶來經(jīng)濟效益； 改善農(nóng)田灌溉條件、 改善灌溉水質(zhì)，從而 提高作物生產(chǎn)條件， 有助于提高作物產(chǎn)量、減小 病蟲害，帶來一定的經(jīng)濟效益； 提高土地利用率、 增加種植面積、增加蔬 菜產(chǎn)量、保障市場供應(yīng)，帶來經(jīng)濟效益； 提高農(nóng)場自動化程度， 減小人力代價，提 高生產(chǎn)效率。 5.2社會效益 農(nóng)業(yè)是其他產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)與保障， 發(fā)展農(nóng)業(yè)， 保障城區(qū)蔬菜及糧食供給， 穩(wěn)定物價。同時，還 關(guān)乎“三農(nóng)” 、 關(guān)乎民生， 有著極為重要的社會意義。農(nóng)業(yè)的 發(fā)展也能推倒其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 外圍河道的整治能夠 改善區(qū)域環(huán)境。 5.3生態(tài)效益 無論是農(nóng)場內(nèi)的排灌設(shè)施改造，還是外圍河道的整 治，都能起到減小水土流失、改善水質(zhì)、改善農(nóng)田生態(tài)循 環(huán)，從而改善生態(tài)環(huán)境， 帶來一定的生態(tài)效益。 5.4示范效益 崇明現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)示范園區(qū)的建設(shè)秉承高效、低碳的 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)理念， 通過發(fā)展微噴的節(jié)水灌溉技術(shù)、有機肥料、 生物除蟲技術(shù)及對風(fēng)能等新能源利用， 設(shè)計體現(xiàn)了低碳農(nóng) 業(yè)的理念，響應(yīng)了上海市對建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，具有現(xiàn) 代農(nóng)業(yè)示范作用。 6 結(jié) 語 近年上海地區(qū)人口逐年增加，蔬菜供應(yīng)的缺口越來越 大，隨著人們生活的提高，人們對優(yōu)質(zhì)有機蔬菜的需求也 日益增長，有機蔬菜的市場需求缺口也日益增大，如何在 有限的土地資源上特別是在鹽堿化地區(qū)實現(xiàn)有機蔬菜的 高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，是我們探索研究的課題，本工程位于世界級生 態(tài)島崇明區(qū)，是本市一個示范性低碳農(nóng)業(yè)示范園區(qū)，通過 探索雨水收集、生態(tài)凈化處理系統(tǒng)，實現(xiàn)園區(qū)有機蔬菜灌 溉水源及水質(zhì)保障，通過布置生態(tài)排水溝渠，為園區(qū)生態(tài)、 低碳種植提供保證，與崇明區(qū)生態(tài)總體規(guī)劃協(xié)調(diào)統(tǒng)一，通 過園區(qū)內(nèi)部及周邊的配套水利工程建設(shè)，提高整個地區(qū)的 防汛排澇能力和區(qū)域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境， 改善了園區(qū)外部水利 條件， 確保了地塊內(nèi)蔬菜的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，作為現(xiàn)代農(nóng)田水利 的示范性工程， 對現(xiàn)代農(nóng)田水利科普理念起到推廣、宣傳、 教育引導(dǎo)效應(yīng)。 參 考 文 獻： 1崔錫春.水利工程對生態(tài)環(huán)境的影響及生態(tài)水利工程J.科 技與企業(yè)，2014. 2余晶濤.淺談水利工程中的生態(tài)影響及生態(tài)水利工程的建 設(shè)J.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012. 圖2 水 質(zhì) 凈 化 工 藝 流 程 圖 90