靖會(huì)灌區(qū)節(jié)水改造工程設(shè)計(jì)

馬曉燕

（杭州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司蘭州分公司，甘肅蘭州 730050）

農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的用水大戶，但其發(fā)展過程中普遍存在用水效率低、浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。根據(jù)“十三五”統(tǒng)計(jì)，全國(guó)灌溉面積共0.668億hm2，中型以上灌區(qū)灌溉面積0.34億hm2，占全國(guó)灌溉面積的50.90%。由此可見，灌區(qū)節(jié)水潛力巨大。通過積極實(shí)施灌區(qū)節(jié)水改造并采用現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水，保護(hù)和利用現(xiàn)有水資源，充分挖掘現(xiàn)有水利設(shè)施的潛力，大幅提高水利用率是農(nóng)業(yè)節(jié)水的必經(jīng)之路。

甘肅省地貌復(fù)雜、氣候多樣、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后。水資源緊缺是甘肅省農(nóng)業(yè)、農(nóng)村乃至整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最大的問題。靖會(huì)灌區(qū)位于甘肅省靖遠(yuǎn)縣南部、會(huì)寧縣北部地區(qū)，地理位置為東經(jīng) 104°45′～105°05′、北緯 35°45′～36°35′。 靖會(huì)灌區(qū)是全國(guó)大型灌區(qū)之一，建成于20世紀(jì)70年代，也是全國(guó)高揚(yáng)程灌區(qū)，共建成大中型泵站38座、小型泵站102座，泵站梯級(jí)多，提水揚(yáng)程高，灌區(qū)分布范圍分散，能耗大，工程運(yùn)行費(fèi)用較高，水費(fèi)成本高。1999年經(jīng)水利部審定，投資19 498萬元，于2004—2011年對(duì)灌區(qū)7座泵站、機(jī)組設(shè)備進(jìn)行了更新，對(duì)部分渠道進(jìn)行防滲改造，并配套了田間工程，完成了灌區(qū)水利信息化工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)水源調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)控、水費(fèi)計(jì)收等。

靖會(huì)灌區(qū)海拔高程1 400～1 900 m，地勢(shì)較為平坦，土層深厚，土壤疏松肥沃，質(zhì)地好，適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)，具有發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)、保障區(qū)域糧食安全的優(yōu)越條件。灌區(qū)土地面積8.47萬hm2，耕地面積約6萬hm2，其中川、塬地約2.53萬hm2，灌區(qū)原設(shè)計(jì)灌溉面積為2.03萬hm2，截至2018年底實(shí)灌面積1.69萬hm2。現(xiàn)對(duì)該灌區(qū)節(jié)水改造工程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行介紹，以期為灌區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 作物種植比例

項(xiàng)目區(qū)是靖遠(yuǎn)縣南部、會(huì)寧縣北部主要的糧、油、蔬菜、瓜果生產(chǎn)基地，現(xiàn)狀以小麥、玉米等糧食作物為主，經(jīng)濟(jì)作物主要有蔬菜、籽瓜等。糧經(jīng)林比為6.15∶2.25∶1.60。 節(jié)水改造參照地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，通過農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化種植業(yè)布局，發(fā)展特色節(jié)水農(nóng)業(yè)，促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、特色高效節(jié)水型農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。以提高經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，適當(dāng)提高經(jīng)濟(jì)作物種植比例，降低糧食作物種植面積，制定項(xiàng)目區(qū)設(shè)計(jì)水平年作糧經(jīng)林比為 5.5∶2.5∶2.0。

2 節(jié)水改造方式及灌溉設(shè)計(jì)保證率

基于靖會(huì)灌區(qū)原有水系網(wǎng)絡(luò)特征，在充分結(jié)合原有骨干工程水利設(shè)施的基礎(chǔ)上，總體基本實(shí)現(xiàn)從源頭至田間作物的閉合管網(wǎng)系統(tǒng)，以減少渠道輸水損失。同時(shí)，改革灌溉模式，將傳統(tǒng)漫灌全部改為滴灌，提高灌溉水利用系數(shù)和水資源效益，節(jié)約水資源[1]。滴灌系統(tǒng)包括首部樞紐和田間工程。首部樞紐包括水泵、過濾器、施肥罐、測(cè)量設(shè)施及保護(hù)裝置等；田間工程由干管、分干管、出地管、支管、毛管及滴頭組成，干管、分干管、支管均為地埋管，埋深位于歷年凍土層以下，出地管在分干管上接三通出地，出地后連接三通或彎頭并安裝控制球閥后接支管，支管再連接毛管進(jìn)行灌溉。毛管沿作物種植方向布置，間距與作物種植行距相適應(yīng)，灌水器間距與株距相適應(yīng)[2]。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50288—2018）、《節(jié)水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50363—2018）等規(guī)定，噴灌、微灌灌溉設(shè)計(jì)保證率為85%～95%，確定滴灌工程灌溉設(shè)計(jì)保證率為90%。

3 灌溉制度

3.1 現(xiàn)狀水平年灌溉制度

通過調(diào)查，靖會(huì)灌區(qū)內(nèi)糧食作物生長(zhǎng)期一般灌水 3～4 次，灌水定額為 750～900 m3/hm2，冬泡定額為1 200 m3/hm2，春泡定額為1 050 m3/hm2。對(duì)于泡地方式而言，可盡量利用春泡，以減少冬季長(zhǎng)時(shí)間的蒸發(fā)損失，但春季泡地客觀上只適宜種植秋糧作物，小麥實(shí)施春季泡水有誤農(nóng)時(shí)。綜合分析，靖會(huì)灌區(qū)現(xiàn)狀綜合凈灌溉定額為3 780 m3/hm2。

3.2 設(shè)計(jì)水平年灌溉制度

靖會(huì)灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉總面積為2.03萬hm2。依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中最大灌水定額、灌水周期、凈灌水率等計(jì)算公式，計(jì)算確定灌溉制度制定需要的參數(shù)，并據(jù)此制定各種作物充分灌溉制度。設(shè)計(jì)水平年灌區(qū)灌溉制度詳見表1。

表1 靖會(huì)灌區(qū)設(shè)計(jì)水平年灌溉制度

《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）規(guī)定：以累計(jì)30 d以上的最大灌水率為設(shè)計(jì)灌水率，短期峰值不應(yīng)大于設(shè)計(jì)灌水率的120%，最小灌水率不應(yīng)小于設(shè)計(jì)灌水率的30%。因此，確定灌區(qū)設(shè)計(jì)灌水率為0.136 m3/（s·100 hm2）。

4 灌溉需水量

4.1 灌溉水利用系數(shù)

灌溉水利用系數(shù)包括以下幾點(diǎn)。①現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)。現(xiàn)狀水平年農(nóng)田灌溉供水系統(tǒng)主要由總干渠、干渠，以及田間斗、農(nóng)、毛渠組成，各級(jí)渠道水利用系數(shù)均采用灌區(qū)實(shí)際測(cè)量值。經(jīng)計(jì)算，灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.556。②設(shè)計(jì)水平年農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)。設(shè)計(jì)水平年農(nóng)田灌溉供水系統(tǒng)主要由總干渠及輸配水管道組成，渠系水利用系數(shù)取0.97，管道水利用系數(shù)取0.98，田間水利用系數(shù)取0.92。經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)水平年灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.875。

4.2 毛需水量

根據(jù)靖會(huì)灌區(qū)的灌溉制度和灌溉水利用系數(shù)，計(jì)算灌區(qū)1.69萬hm2實(shí)灌面積現(xiàn)狀年灌溉需水量為11 466.9萬m3；設(shè)計(jì)水平年灌區(qū)2.03萬hm2農(nóng)田灌溉需水量為7 623.36萬m3。

由上述分析可知，靖會(huì)灌區(qū)節(jié)水改造工程的實(shí)施，單位面積毛灌溉節(jié)水率可達(dá)44.76%，水資源有效利用率顯著提高。

5 結(jié)語

灌區(qū)是保障農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)的主戰(zhàn)場(chǎng)，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化重要組成部分。對(duì)灌區(qū)進(jìn)行節(jié)水技術(shù)改造，可提高灌溉保證率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高糧食產(chǎn)能，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展；同時(shí)，也可有效節(jié)約水資源，減少灌溉用水[3-4]，緩解水資源供需矛盾，將節(jié)約的水量用作生態(tài)用水，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要作用；對(duì)灌區(qū)進(jìn)行節(jié)水改造，在促進(jìn)灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，減輕了管理單位的維護(hù)難度，解放了勞動(dòng)力，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化夯實(shí)了基礎(chǔ)。