扶風縣農(nóng)田水利灌溉工程技術要點淺析

羅安靜，李效強

（1.扶風縣水政水資源管理站，陜西 扶風 722299；2.扶風縣河道管理站，陜西 扶風 722299）

0 引言

小型農(nóng)田基本建設是農(nóng)業(yè)之本、發(fā)展之基。而我國是發(fā)展中的人口大國，基本農(nóng)田問題始終是現(xiàn)代化進程中一個帶有全局性、戰(zhàn)略性的重大問題。必須充分認識到，確保基本農(nóng)田面積減少但糧食不減產(chǎn)，是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的長遠大計，也是維護當前改革發(fā)展穩(wěn)定良好局面的當務之急。為了保障群眾生活，促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，有效改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件是十分重要的[1～4]。

1 工程概況

扶風縣城關鎮(zhèn)（項目區(qū)）地處扶風縣城鄉(xiāng)結合部，位于西寶公路北線和扶絳公路、法湯二級公路交匯處，是全縣政治、經(jīng)濟、文化、商貿(mào)、人居中心。項目區(qū)面積74 km2，耕地10.3萬畝，轄33個行政村，3個居委會，9.4萬人，其中農(nóng)業(yè)人口6.8萬人。扶風縣城關鎮(zhèn)屬于寶雞峽干渠和馮家山北干渠八支渠灌區(qū)，國土面積3.44萬畝。近幾年，隨著產(chǎn)業(yè)結構的不斷調(diào)整與發(fā)展，項目區(qū)群眾種植觀念改變，多種經(jīng)濟作物和果樹的種植對灌溉有了更高的要求。目前項目區(qū)的水利基礎設施已經(jīng)跟不上經(jīng)濟發(fā)展的需要，急需對這些水利設施進行更新改造，以保障群眾的灌溉需求，增加農(nóng)民收入。

依據(jù)《扶風縣水利區(qū)劃更新研究》中的有關資料，項目區(qū)的占地面積為1.2 km2，該區(qū)地下水補給模數(shù)15.09萬m3/（年·km2），地下水補給量為15.09萬m3/（年·km2）×1.2 km2=18.11萬m3/年。該區(qū)主要以開采淺中層承壓水為主，地下水開采模數(shù)為17.84萬m3/（年·km2），地下水可開采量為17.84萬m3/（年·km2）×1.2 km2=21.41萬m3/年。經(jīng)調(diào)查，項目區(qū)實際年開采量為3.3萬m3/年。建國以來，扶風縣先后建成了寶雞峽和馮家山兩處使用地表水灌溉的大型灌區(qū)，地表水灌溉能力達29萬畝。累計新打機井1800眼，建成抽水站340座，全縣灌溉控制面積最高時達到48萬畝，到2014年底，全縣實際灌溉控制面積45萬畝，占設施總面積的86.7%。水利設施正常運轉率為77%，灌溉畝均用水量280 m3左右，為全國平均值440 m3的63%。目前普遍存在是田間部分水利設施老化失修的現(xiàn)實問題。有必要開展節(jié)水改造項目。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

依據(jù)《寶雞市水文實用手冊》及《扶風縣水利志》進行水文地質(zhì)分析。該項目區(qū)位于山前洪積扇地區(qū)，勢北高南低，項目區(qū)土壤上部為密實微透水硬質(zhì)黃土狀亞粘土，下部為透水性強的砂卵石層或砂卵石夾土層，地表、地下水排泄順暢。項目區(qū)地貌為單元山前洪積扇黃土臺塬，水文地質(zhì)條件為第四紀中上更新統(tǒng)積含水層砂礫石、粗含水巖組，水位埋深30 m～80 m，含水層厚度5 m～74 m。已成井單井出水量30 m3/h～80 m3/h，礦化度小于0.6 g/L，水質(zhì)清澈良好，為中等富水區(qū)。

3 農(nóng)田水利灌溉工程設計要點

3.1 機井工程設計

項目區(qū)新打機井1眼，改善灌溉面積200畝。根據(jù)項目區(qū)的實際情況，機井井壁管和濾水管必須有足夠的強度；單井出水量Q≥30 m3/h；井管軸線垂直度不得超過2°。根據(jù)《機井技術規(guī)范》（GB/T 50625-2010）該深機井由井孔、井壁管、過濾器、沉淀管和濾料5部分組成，設計深機井開口尺寸0.65 m，井壁管外徑0.55 m，內(nèi)徑0.28 m。參照附近機井抽水試驗資料，確定機井設計出水量Q≥30 m3/h，水位降深S=10 m，井含沙量小于1/10000。根據(jù)地下水含水層總厚度大于5 m和底板埋深大于15 m，選擇機井類型為管井。

單井控制灌溉面積應按下式計算：

式中：F0為單井控制灌溉面積；Q為單井出水量；t3為灌溉期間開機時間；T2為每次輪灌期的天數(shù)；η為灌溉水利用系數(shù)；η1為干擾抽水的水量消減系數(shù)；m2為每畝每次綜合平均灌水定額。根據(jù)調(diào)查項目區(qū)單井出水量為30 m3/h～80 m3/h，灌溉周期為12 d，每天灌溉時間為18 h～22 h，灌溉水利用系數(shù)為0.85,平均灌水定額為40 m3/畝，代入上式計算單井控制灌溉面積為138畝～750畝。

3.2 機井配套設計

為保證機井正常運行，為機井設計配套的輔助設施，包括井房、供電系統(tǒng)和泵站配電系統(tǒng)。井房具體設計情況如下：參考現(xiàn)有井房，本工程井房設計為1間磚混結構，井房尺寸為3.3 m×3.3 m，面積為10.89 m2，井房的基礎為條形基礎。井房的墻體和基礎材料選用MU10機磚，M10水泥砂漿砌筑，3∶7灰土墊層，磚砌條基；井房的砌體材料設計為MU10機磚，M5混合砂漿；井房的過梁、圈梁、外翻梁材料選擇為C20砼。供電系統(tǒng)包括包括井泵和井房照明等用電負荷，約30 kW左右。井房旁邊350 m處有農(nóng)用高壓線路，能夠滿足用電要求。為此，供電系統(tǒng)設計為低壓進線在泵房配電間內(nèi)接地（利用建筑物圈梁鋼筋、地下埋設的鋼管、金屬構件等作為自然接地體），用三相五線制從側面接入低壓進線屏，進線屏兼作電能計量。中心低壓側均為0.4 kV三相五線制供電系統(tǒng)，選用GCS型低壓配電屏作為進線和配電屏。泵站配電系統(tǒng)選用GCS型低壓配電屏和XL-21型動力配電箱，配電屏、箱內(nèi)安裝DZ20型自動空氣開關作為斷路控制和過電流保護。機井及配套設計布置見圖1。

圖1 機井及配套設計布置示意圖

3.3 低壓管道工程設計

項目區(qū)現(xiàn)狀種植作物主要以果蔬等經(jīng)濟作物為主。作物種植方向由西向東，地塊西南稍高東北部較低。為了實施低壓輸水管道灌溉面積200畝，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查對新打1眼機井配套低壓輸水管道。本次低壓管道工程設計項目區(qū)位于城關街道辦西官村劉下組喜林苗木果蔬合作社。依據(jù)《扶風縣水利區(qū)劃更新研究》，低壓輸水管道以新打中深機井水為水源，單井出水量為32 m3/h。根據(jù)《機井技術規(guī)范》，低壓管道外徑應滿足下式要求：

式中：Qt為管井的單井出水量，D1為低壓管道外徑，m；Lg為過濾器有效進水長度，可按過濾器長度的85%計算；N為過濾器進水面層的有效孔隙率，可按花管孔隙率的50%計；Vg為允許過濾器進水流速。

根據(jù)上式計算選擇鋪設UPVCφ110管道。根據(jù)項目區(qū)灌溉控制面積，管道鋪設長度為1.446 km，同時需要安裝出水樁41個。管道布設采用樹枝狀管網(wǎng)，以田間道路、耕作方向，布置干、支管道，支管一般垂直于作物種植方向布置于地頭，支管間距100 m左右。工藝流程為水源井→潛水泵→輸水干管→輸水支管→出水樁→田間。為了集中用水，緩解管道壓力，灌水采用輪灌方式，即每次工作一條支管，每條支管上開一個出水樁灌溉，上一個灌完后再開下一個出水樁灌溉。

管道連接采用承插涂粘合劑法，井部接近管道井口處設進排氣閥，各級管道進口設置安全控制閥，在離水源較遠的出水口末端設置泄沙池。管道中的三通、彎頭等附件應選用與管材相配套的管件，出水口、安全閥為標準鑄鋼定型件。每隔30 m安裝一出水樁（見圖2），出水樁設計出水量為32 m3/h，出水樁間距根據(jù)地形可適當調(diào)整。為固定出水樁，周圍用C20混凝土澆筑，為了防止下閥體被盜或損壞，水流沖刷渠岸，上部加蓋混凝土護帽。出水口護樁為現(xiàn)澆混凝土件，配套防沖刷的消力池，消力池為預制混疑土構件。為了防止水泵突然關閉或其它事故產(chǎn)生水倒流，應在系統(tǒng)首部設逆止閥，同時為防止停泵時管內(nèi)積水倒流產(chǎn)生負壓將管子吸扁，在管道首部最高處設進排氣閥。管溝深80 cm，寬60 cm，埋深1 m。斷面為矩形。

圖2 出水樁設計圖

4 工程經(jīng)濟效益分析

4.1 工程投資概算

扶風縣農(nóng)田水利灌溉工程項目位于扶風縣城關街道辦西官村劉下組；建設重點是新打200 m深機井一眼，新建井泵房一座，配套200QJ32-156潛水泵一臺，鋪設管網(wǎng)1.446 km，配套φ110出水樁41個；砂石硬化機耕路420 m。工程投資66.72萬元,其中：建筑工程費36.43萬元、機電設備及金屬結構安裝工程費24.55萬元、臨時工程0.81萬元、費用4.93萬元。工程總投資66.72萬元，均為縣級財政。

4.2 工程效益分析

項目建成后，將改善灌溉面積200畝，不但提高了園區(qū)耕地的質(zhì)量，而且還增加農(nóng)民收入。改造前現(xiàn)狀作物畝均用水量減去節(jié)水改造后作物的畝均用水量，每畝均節(jié)水101.60 m3，農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水效益0.3元/m3計，200畝灌溉面積共節(jié)水20.2萬m3,節(jié)水效益0.61萬元。通過規(guī)劃的實施，項目區(qū)輸水損失減少，灌溉水利用率提高，作物復種指數(shù)增加，小型農(nóng)田水利工程的整體效益將得到充分發(fā)揮，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收；農(nóng)民負擔將會減輕，農(nóng)民的生活質(zhì)量將會逐步得到較大改善和提高。對構建和諧社會和社會主義新農(nóng)村建設做出更大貢獻。

對本項目國民經(jīng)濟評價，獲得各項指標見表1。得出項目經(jīng)濟內(nèi)部收益率為13.57%大于社會折現(xiàn)率12%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值為66.24萬元大于零；經(jīng)濟效益費用比大于1。因此可看出本項目在國民經(jīng)濟上是合理的。通過從項目國民經(jīng)濟評價分析成果來看，本工程項目各項指標符合節(jié)水改造工程建設指標要求，可以取得較好的經(jīng)濟效益。

表1 國民經(jīng)濟評價指標匯總表

5 結論和建議

根據(jù)項目經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，以及項目區(qū)經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀來看，本工程項目投資收益率較高，投資回收年限短，是一個技術條件優(yōu)良、投資條件優(yōu)越、經(jīng)濟效益和社會效益顯著的工程項目。項目建成后，將改善灌溉面積200畝，不但提高了園區(qū)耕地的質(zhì)量，而且還可通過由貧困戶牽頭從而帶動群眾共同增加收入，經(jīng)濟效益顯著，同時，通過該項目的實施，社會效益、生態(tài)效益也是十分顯著。