武威市涼州區(qū)節(jié)水增效高效節(jié)水灌溉發(fā)展項(xiàng)目設(shè)計(jì)要點(diǎn)

劉雪萍

（甘肅省武威市涼州區(qū)清源水利管理所，甘肅 武威 733000）

武威市涼州區(qū)節(jié)水增效高效節(jié)水灌溉發(fā)展項(xiàng)目配套實(shí)施高效節(jié)水灌溉面積0.966萬(wàn)hm2，其中地表水管灌面積0.233萬(wàn)hm2、地表水滴灌面積0.201萬(wàn)hm2、地下水滴灌面積0.532萬(wàn)hm2。修建20 m2管理房259座，配套首部系統(tǒng)259套。鋪設(shè)地埋輸水PVC干、支管道620.60 km，鋪設(shè)地面輸水PE管道478.91 km，配套滴灌帶19.875萬(wàn)km（三年用量）。修建檢查井1295座，排水井1354座。

1 項(xiàng)目區(qū)基本概況

1.1 地理位置

武威市涼州區(qū)位于甘肅省河西走廊最東端的武威盆地中部平原綠洲區(qū)，地理位置為東經(jīng)101°59′～103°23′、北緯37°23′～38°12′。全區(qū)轄西營(yíng)河灌區(qū)、金塔河灌區(qū)、雜木河灌區(qū)、黃羊河灌區(qū)4個(gè)井河水混合灌溉區(qū)和金羊灌區(qū)、永昌灌區(qū)、清源灌區(qū)3個(gè)純井水灌溉區(qū)。

1.2 水文氣象

涼州區(qū)屬溫帶干旱半干旱氣候區(qū)，氣候依地勢(shì)由西南向東北局地差異較大、變化幅度較為明顯，具有干旱少雨、風(fēng)沙頻繁、氣候干燥、日照時(shí)間長(zhǎng)、晝夜溫差大的氣候特點(diǎn)。根據(jù)武威市氣象站歷年的水文氣象觀測(cè)資料，全區(qū)年干旱天數(shù)達(dá)120 d，多年平均降水量150 mm左右，年蒸發(fā)量2020 mm，最大凍土層深度1.5 m左右。

1.3 地形地貌

西營(yíng)河灌區(qū)、金塔河灌區(qū)、雜木河灌區(qū)、黃羊河灌區(qū)4個(gè)井河混灌區(qū)大部分區(qū)域位于山前洪積扇區(qū)；清源灌區(qū)、永昌灌區(qū)、金羊灌區(qū)3個(gè)純井水灌區(qū)屬典型的細(xì)土平原區(qū)；黃羊河農(nóng)場(chǎng)地處黃羊河灌區(qū)三干八支渠下游，上游河水灌溉區(qū)域?qū)儆谏角昂榉e扇區(qū)，下游井水灌溉區(qū)域?qū)儆诩?xì)土平原區(qū)。

1.4 地質(zhì)概況

項(xiàng)目區(qū)位于甘肅省河西走廊最東端的武威盆地，武威盆地南部為石羊河流域主要的水源涵養(yǎng)區(qū)—祁連山山脈，海拔高程2100～2200 m；武威盆地北部由鹿溝山、饅頭山、紅崖山等組成，海拔高程1750～1870 m。南北兩山之間為武威盆地，海拔高程1450～1600 m，地勢(shì)呈西南高、東北低的態(tài)勢(shì)。石羊河流域涼州屬區(qū)內(nèi)自西向東依次主要發(fā)育形成西營(yíng)河、金塔河、雜木河、黃羊河4條河流，河流經(jīng)祁連山山脈出山口流出匯流后，自西南流向東北，流經(jīng)武威盆地中部細(xì)土平原區(qū)后最終匯入石羊大河。

1.5 高效節(jié)水灌溉現(xiàn)狀

石羊河流域重點(diǎn)治理建設(shè)項(xiàng)目發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積2.062萬(wàn)hm2，節(jié)水灌溉示范建設(shè)項(xiàng)目發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積58.667 hm2，中央財(cái)政小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)項(xiàng)目發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積814.667 hm2，河西走廊高效節(jié)水建設(shè)項(xiàng)目發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積1.379萬(wàn)hm2，規(guī)模化節(jié)水灌溉增效示范項(xiàng)目發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積0.356萬(wàn)hm2。

1.6 水資源利用現(xiàn)狀

發(fā)源于祁連山北麓的黃羊河、雜木河、金塔河、西營(yíng)河4條河流及沙溝河、馬蹄河等21條沿山小溝小河，是涼州區(qū)城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)、工業(yè)等各行業(yè)用水主要的地表水資源供給來(lái)源。3個(gè)純井灌區(qū)和4個(gè)井河混灌區(qū)累計(jì)建成地下水機(jī)電井取水工程4847處，其中清源灌區(qū)1495處，永昌灌區(qū)1163處，金羊灌區(qū)1107處，西營(yíng)河灌區(qū)104處，金塔河灌區(qū)292處，雜木河灌區(qū)490處，黃羊河灌區(qū)196處，主要以提取地下水資源作為項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉高效節(jié)水灌溉工程供水水源。全區(qū)多年平均可利用水資源總量為9.53億m3，人均水資源占有量927 m3，為全國(guó)平均水平2200 m3的42%；耕地水資源占有量8160 m3/hm2，為全國(guó)平均水平21450 m3/hm2的38%。全區(qū)實(shí)際總用水量為10.224億m3，其中地表水6.692億m3，地下水3.532億m3，全區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用率高達(dá)112%，為河西走廊內(nèi)陸河石羊河流域典型的資源型缺水地區(qū)。

2 項(xiàng)目總體布局

堅(jiān)持以“相對(duì)集中連片、規(guī)模推進(jìn)、建成一片、見(jiàn)效一片”為原則，大力改善項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉條件和生態(tài)條件，發(fā)展高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收。地表水灌溉區(qū)主要以種植大田糧食作物為主，重點(diǎn)推廣高標(biāo)準(zhǔn)管道輸水灌溉技術(shù)，利用項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有干支渠進(jìn)行輸配水，在干支渠分水口處設(shè)置進(jìn)水池，以干支渠配水作為灌溉供水水源，實(shí)施“管代渠”輸水方案，充分利用項(xiàng)目區(qū)地形自然落差實(shí)現(xiàn)自壓供水灌溉。在缺水比較嚴(yán)重的地表水灌溉區(qū)重點(diǎn)推廣大田滴灌技術(shù)，鑒于地表水灌溉區(qū)實(shí)施大田滴灌工程的特殊性及局限性，計(jì)劃對(duì)大田滴灌工程實(shí)施區(qū)域進(jìn)行一次性總體規(guī)劃、分年度分步實(shí)施，充分利用項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有渠系建筑和地形自然落差，修建高標(biāo)準(zhǔn)、大容積調(diào)蓄沉淀池，實(shí)現(xiàn)自壓輸水灌溉。地下水灌溉區(qū)大力發(fā)展大田滴灌技術(shù)，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有機(jī)井進(jìn)行機(jī)電井更新改造，將每眼機(jī)井作為一個(gè)獨(dú)立的灌溉供水系統(tǒng)，將地下水依次輸送至干管、支管、輔管、毛管和作物。

3 項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模

按照“供水水源有保障、符合農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、地方組織管理有力、集中連片積極性高、農(nóng)民增收效益顯著”等原則，充分考慮高效節(jié)水灌溉發(fā)展條件、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)、發(fā)展?jié)摿π枨螅罁?jù)低壓輸水管道、大田滴灌技術(shù)特點(diǎn)及其適應(yīng)性，合理確定高效節(jié)水灌溉發(fā)展規(guī)模。按照“不新增灌溉面積，不新增灌溉用水量，不突破相關(guān)流域規(guī)劃控制指標(biāo)”的原則，在石羊河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃確定的農(nóng)田灌溉配水面積上發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程，計(jì)劃發(fā)展節(jié)水灌溉面積0.966萬(wàn)hm2，其中地表水管灌面積0.233萬(wàn)hm2、地表水滴灌面積0.201萬(wàn)hm2、地下水滴灌面積0.532萬(wàn)hm2，使管灌片區(qū)灌溉水利用系數(shù)提高到0.80，滴灌片區(qū)灌溉水利用系數(shù)提高到0.90。

4 工程設(shè)計(jì)要求

4.1 管網(wǎng)設(shè)計(jì)

4.1.1 干支管材質(zhì)及規(guī)格 灌溉系統(tǒng)干支管均采用PVC管道，各級(jí)管道規(guī)格及承壓能力依據(jù)灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量及地形地貌情況綜合確定，管道末端水頭壓力必須達(dá)到0.1 Mpa。

4.1.2 給水栓型號(hào)及規(guī)格 給水栓選用玻璃鋼多功能給水栓，上下栓體由中間法蘭連接成型，給水栓設(shè)外保護(hù)措施。

4.2 灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.2.1 過(guò)濾系統(tǒng) 根據(jù)項(xiàng)目區(qū)灌溉供水水源水質(zhì)調(diào)查分析資料，水體含沙量在10 mg/L以下，按照滴灌工程設(shè)計(jì)規(guī)范要求，水質(zhì)處理設(shè)施配置模式宜采用“旋流水砂分離器+篩網(wǎng)或疊片過(guò)濾器”兩級(jí)過(guò)濾裝置。本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)濾器要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反沖洗功能，過(guò)濾系統(tǒng)采用“離心+網(wǎng)式過(guò)濾器”兩級(jí)自動(dòng)反沖洗過(guò)濾裝置，過(guò)濾器產(chǎn)品型號(hào)及產(chǎn)品規(guī)格根據(jù)水源水質(zhì)情況及滴灌帶灌水器灌水要求合理確定。

4.2.2 施肥裝置 根據(jù)單個(gè)灌溉系統(tǒng)單井控制面積和施肥均勻度確定施肥罐類(lèi)型及結(jié)構(gòu)尺寸，使灌溉系統(tǒng)控制范圍內(nèi)種植作物均達(dá)到精準(zhǔn)施肥的要求。

4.3 控制、量測(cè)和保護(hù)設(shè)備選型

4.3.1 閘閥、快速空氣閥 在灌溉控制系統(tǒng)干管入口和各支管入口處均需設(shè)置閘閥，在滴灌系統(tǒng)過(guò)濾器和管線最高處均需安裝快速空氣閥，規(guī)格型號(hào)依據(jù)所選干支管尺寸綜合確定。

4.3.2 壓力表 壓力表安裝在閘閥前和過(guò)濾器出口處，每個(gè)灌溉控制系統(tǒng)安裝2個(gè)壓力表。

4.3.3 水表 在機(jī)井出水口與灌溉系統(tǒng)首部中間部位安裝水表1塊，水表型號(hào)及規(guī)格根據(jù)干管尺寸綜合確定。

4.4 閘閥材質(zhì)要求

本項(xiàng)目灌溉控制系統(tǒng)所有閘閥均選用塑鋼閘閥，閘閥型號(hào)、公稱(chēng)尺寸及壓力等級(jí)等參數(shù)，根據(jù)工程安全性、耐久性及合理性綜合考慮確定。

5 典型片區(qū)選定

根據(jù)灌溉水源、種植作物、灌溉模式計(jì)劃發(fā)展地表水管灌、地表水滴灌、地下水滴灌3種節(jié)水灌溉模式。地表水管灌工程在西營(yíng)河灌區(qū)實(shí)施，選擇康寧鄉(xiāng)山灣村新三支斗渠、康寧鄉(xiāng)頭牌村頭牌支渠控制灌溉面積進(jìn)行典型設(shè)計(jì)；地表水滴灌工程在黃羊河灌區(qū)實(shí)施，選擇黃羊鎮(zhèn)土塔村一干五支渠控制灌溉面積進(jìn)行典型設(shè)計(jì)；地下水滴灌工程選取永昌灌區(qū)四壩鎮(zhèn)寨子、南倉(cāng)、北倉(cāng)3個(gè)村22眼機(jī)井進(jìn)行典型設(shè)計(jì)，本工程典型片區(qū)選取時(shí)所選取典型片區(qū)設(shè)計(jì)面積均符合典型片區(qū)面積不小于總面積5%的設(shè)計(jì)要求。

6 高效節(jié)水工程典型設(shè)計(jì)（以地下水滴灌工程為例）

6.1 設(shè)計(jì)概要

地下水大田滴灌工程供水水源為機(jī)電井，水源工程設(shè)計(jì)采用更換新泵方案，灌溉系統(tǒng)自機(jī)電井提水加壓，將水流依次輸送至干管、支管、出地豎管、輔管、毛管、灌水器和作物等。干支管和豎管作為灌溉系統(tǒng)地下管網(wǎng)均埋設(shè)于地面以下，輔管和滴灌帶作為灌溉系統(tǒng)地上管網(wǎng)均鋪設(shè)于地面以上，干支管和豎管采用PVC管材，輔管采用PE薄壁管，毛管選用一次性薄壁滴灌帶，滴頭間距0.3 m，滴頭流量2.1 L/h，沿制種玉米種植方向一膜兩管四行布置。

6.2 管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)灌溉系統(tǒng)選定的供水水源工程機(jī)電井出水量確定干支管設(shè)計(jì)流量，灌溉系統(tǒng)控制面積在26.667 hm2以下時(shí)，選用潛水泵額定流量為80 m3/h；灌溉系統(tǒng)控制面積在26.667 hm2以上時(shí)，選用潛水泵額定流量為100 m3/h。灌溉控制系統(tǒng)干管流量與系統(tǒng)流量保持一致，按照灌溉系統(tǒng)控制面積分別取80 m3/h或100 m3/h，灌溉控制系統(tǒng)支管流量按照管網(wǎng)系統(tǒng)一次開(kāi)2條支管綜合考慮確定。

6.3 首部泵房設(shè)計(jì)

灌溉系統(tǒng)設(shè)首部泵房1座，為一層磚混結(jié)構(gòu)，泵房建筑結(jié)構(gòu)尺寸為4.0 m×5.0 m×3.0 m，主體采用M10水泥砂漿砌磚結(jié)構(gòu)，墻厚240 mm，水泥砂漿抹面20 mm，泵房基礎(chǔ)墊層采用C20現(xiàn)澆混凝土，圈梁采用C25鋼筋砼現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，屋面板采用C25鋼筋砼現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。泵房?jī)?nèi)安裝閘閥、逆止閥、離心+網(wǎng)式過(guò)濾器、壓力表、排氣閥、施肥罐等首部設(shè)備。

6.4 附屬建筑物設(shè)計(jì)

6.4.1 管溝開(kāi)挖 干、支管均埋設(shè)于項(xiàng)目區(qū)最大凍土層以下，埋深為凍土層以下加0.2 m，管溝開(kāi)挖底寬0.5 m，邊坡比為1∶0.2。

6.4.2 閘閥井 灌溉系統(tǒng)干管上設(shè)閘閥井，閘閥井選用圓形C20混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制件，直徑1.2 m、深2.0 m、厚24 cm，安裝PVC閘閥，井內(nèi)設(shè)鋼制爬梯。

6.4.3 排水井 灌溉系統(tǒng)支管末端（最低處）設(shè)排水井，排水井選用圓形C20混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制件，直徑1.2 m、深2.0 m、厚24 cm，井底鋪筑0.5 m厚砂礫石層，井內(nèi)設(shè)鋼制爬梯。

6.4.4 鎮(zhèn)墩 依據(jù)灌溉系統(tǒng)管網(wǎng)鋪設(shè)情況，在干管和支管兩級(jí)管道轉(zhuǎn)彎處均設(shè)置鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)墩為C20現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。