遼西干旱地區高效節水灌溉模式研究

劉世國

（遼寧省朝陽市北票市農業農村局，遼寧朝陽122100）

1 研究的意義

1）加速農村小型農田水利基礎設施建設，是農民的迫切要求

農民的吃穿住行全靠土地。改革開放以來，雖然實行了家庭聯產承包責任制，也僅僅是解決了溫飽問題。隨著改革的深化，農業產業結構的調整，經濟作物種植比例的增加，科技示范區的建立，農產品深加工的開展，農村小型水利設施的建設顯得尤其重要。讓農民徹底脫貧致富，提高農產品的競爭力，是農村發展的重要課題。在當前經濟還不夠發達，農民盼望奔小康的背景下，加快小型水利設施建設，既是發展農村經濟的需要，也是農民致富的需要。農村小型節水灌溉工程的建設是一項公益事業，是解決農村生產中的用水難的問題，它的建設為農業增產增收、為農村經濟發展、為農業產業化升級提供了基礎設施保證。

2）開展典型節水灌溉模式研究，可為干旱地區節水灌溉工程建設提供技術支撐

遼西地區屬十年九旱的干旱地區，大部灌溉井和農用井干涸，農業灌溉用水和農民生活用水發生空前危機，缺水已成為制約農村經濟發展、農民生活水平提高的主要因素。只有合理利用水資源，保證農業用水，才能實現農業增效、農民增收。

遼西地區欠發達，經濟比較落后，這種投資少、規模小的工程很容易為老百姓接受。工程竣工后農民可以長期受益，經濟效益十分可觀，對農村產業結構調整，促進農村經濟可持續發展，增加農民收入，提高人民生活水平，改善生活質量，具有十分重要的現實意義和長遠影響。

2 典型工程模式研究

2.1 節水灌溉形式

以五間房鎮西高樓村項目區為典型工程，根據當地的水、土資源和農業種植情況確定灌區的控制耕地66.67 hm2。工程建設主要目標是保證實現節水、節地、節電、增產和增收，采用的節水灌溉形式為低壓管道灌溉。

2.2 水源工程模式

水源工程包括取水方式、取水位置、選擇蓄水工程、供水工程等建筑物和設備，根據典型工程特點選擇水資源位置，并選定節水灌溉水源型式為機械深井。水源為機電井，共10 眼，沿東官河南北方向布設。根據地質資料，各機井成井平均深度約100 m。由于區內地質條件差異，物探單井穩定涌水量各井沒有較大差異，各井涌水量均為60～70 m3/h。當地地下靜水位埋深6～8 m，動水位埋深約15 m。

2.3 低壓管灌系統設計

低壓管灌設計地塊土質較好，耕地連片，為小型水利設施建設提供了地形、地質、土壤、水文、氣象等基礎條件。種植結構為小麥套種玉米，小麥收獲后種植白菜。

2.3.1 設計灌水定額及灌水周期

式中：m設——設計灌水定額，mm；r ——土壤容重，t/m3；h——計劃溫潤層深度，cm；β1——適宜作物生長的土壤含水率上限，可取田間持水率的95%，為0.95×0.2=19%；β2——適宜作物生長的土壤含水率下限，可取田間持水率的70%，為0.7×0.2=14%；η——灌溉水利用系數，取0.8。

小麥的灌水定額：m麥設=0.1×1.45×40×（19-14）/0.8=362.55 m3/hm2；玉米的灌水定額：m玉設=0.1×1.45×50×（19-14）/0.8=453.15 m3/hm2。

小麥的灌水周期為8 d；玉米的灌水周期為9 d。

2.3.2 設計流量

管道設計流量Q設主要與m設（取450 m3/hm2）、控制面積A（13.33 hm2）、灌水周期T（取9 d）及日灌水時間t（取16 h）有關，確定了這幾個因素，即：Q設=m設A/Ttη=52.08 m3/h。

低壓管灌計算的設計流量應與設計來水量相符，如果小于實際來水量應考慮擴大灌溉面積，否則應考慮減少灌溉面積。

2.3.3 管網布設

管網布設根據水源、管路、管理體系綜合考慮，采用半固定式管網布置，布置一級固定管道，末級管道是移動的，通常用軟管，管道垂直種植方向布置，雙向分水形式。給水栓間距50 m，地面軟管接給水栓沿畦埂（或套種行）鋪設，可同時布置若干條，軟管長度以100 m為宜，實行分段退管澆。

2.3.4 輪灌順序

根據灌水周期為9 d，9個出水栓則按每日開啟2 個出水口進行灌溉，主干管道流量為50 m3/h，出水口流量25 m3/h。

2.3.5 管徑選擇

管道采用工作壓力0.4 MPaPVC 管,管道流速度為1.2 m/s，根據管道設計流量Q=50 m3/h，應選d=18.8×=121 mm，應選φ 125 mm。

2.3.6 管道水力計算

計算水頭損失采用通用公式：

式中：f ——摩阻系數，硬PVC 管f =0.948×105；L——管長，m；Q——流量，m3/h；m——流量指數，取1.77；d ——管道內徑，mm；b——管徑指數，取4.77。

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算，井距干管出水口按500 m 計算，則hf=0.948×105×1 000×501.77/1254.77=9.59 m；H=1.1×9.59 m=10.55 m。

2.3.7 水泵及動力配套

該管灌區共需配套水泵10 臺，單機出水量50～60 m3/h，水泵的軸功率公式：

式中：N ——水泵軸功率，kW；r——水溶重，kg/m3；Q——水泵的設計流量，m3/s；Hp——漿泵設計揚程，m；η——水泵效率。

2.3.8 工程材料及設備選擇

典型工程材料及設備：200QJ30-100/15 kW水泵10 臺，4″閥門、4″逆止閥、4″安全閥、4″進排氣閥各10 個，壓力表10 套，4″雙法蘭90°鑄鐵彎頭20個，φ 160 mmUPVC法蘭10個，φ 90 mm UPVC法蘭60個，4″鑄鐵管60 m，電控裝置10套，φ 160 mm90°彎頭10個，φ 125 mm UPVC管材10 000 m，φ 50 mm軟管5 000 m，φ 125 mm三通（連接干支管）10只。

2.4 工程建設與管理模式

該工程距交通干線“101”國道朝北公路10 km，距市區15 km。此路段雖為鄉級公路，但路況好，能滿足施工交通要求。通訊網絡狀況良好。砂石等建筑材料可就近取材。水利站院內有庫房和人員宿舍，滿足施工人員休息及物品庫存要求。選擇具備資質的施工隊伍，選派經驗豐富、業務水準較高的人員監管施工，保證工程質量。水利工程運行具有長期性，管理工作好與壞對充分發揮工程效益，延長工程使用壽命至關重要，工程竣工后，實行產權制度改革，健全管護制度，用好管好工程。

3 效益分析

3.1 年經濟效益

工程總投資125.75萬元，經濟效益分析采用靜態法進行計算。節水灌溉低壓管灌66.67 hm2，工程建成前全部種植玉米，多年平均每公頃產3 000 kg，工程建成后改小麥套種玉米，小麥每公頃產6 750 kg、收入13 500 元，小麥收獲后種植白菜，白菜產60 000 kg、收入24 000 元，玉米產3 000 kg、收入6 000元，即工程改造后每公頃效益43 500元。

3.2 社會效益

節水灌溉工程的建成并投入使用，將進一步增強各級領導和群眾的節水意識和科技興農意識，推動種植業結構調整，增加復種指數，將緩解水土資源危機。是一項農業可持續發展的戰略措施。帶動農業產業化新格局的出現，促進農村經濟繁榮。

3.3 生態效益

項目實施以后，能形成良好的田間小氣候，減少項目區的溫差和干燥程度，減少病蟲害。灌水在時間和空間上更均勻，易于作物直接吸收，減少開采地下水量，緩解地下水位下降以及由此帶來的一系列負面效益，有利于控制由于灌溉影響而破壞地下水采補平衡的狀態，即充分利用了水資源又保護節約了水資源。

4 結語

節水灌溉工程技術對于解決農村和農民目前所面臨的缺水難題是切實可行的，從根本上解決“三農”問題，是黨和政府常抓不懈的工作。農業的希望，農民的出路，離不開“水”和“土”。而節水灌溉從根本上解決了水土危機。促進農村產業化調整，滿足農民增產增收的愿望。是當前遼西干旱地區建設小型農田水利基礎設施建設的主要推廣模式。