維西縣牧區(qū)飼草料地節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)效益分析

張 真，肖貴陽(yáng)，馬俊松

（云南潤(rùn)滇節(jié)水技術(shù)推廣咨詢有限公司，昆明650000）

我國(guó)牧區(qū)水利是在建國(guó)以后50多年間逐步發(fā)展起來(lái)的，經(jīng)歷了開辟缺水草場(chǎng)或無(wú)水草場(chǎng)，解決牧區(qū)牲畜飲水開展的牧區(qū)水利建設(shè)和在草畜雙承包體制下，重點(diǎn)發(fā)展以水為中心的家庭灌溉草庫(kù)倫、增強(qiáng)畜牧業(yè)的防災(zāi)抗災(zāi)能力兩個(gè)階段后，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)家開始逐步推廣節(jié)水灌溉飼草料地，主要圍繞“合理開發(fā)和利用水資源，加強(qiáng)飼料基地、人工草地、改良草地建設(shè)，增加牧草供給能力”的建設(shè)內(nèi)容，推廣和應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，發(fā)展規(guī)模化的節(jié)水灌溉飼草料基地，著力解決牧區(qū)的水問(wèn)題和草問(wèn)題。

1 概況

維西傈僳族自治縣（以下簡(jiǎn)稱維西縣）位于云南省西北隅，迪慶藏族自治州西南端，東經(jīng)98°54′～99°34′，北緯26°53′～28°02′之間，平均海拔2340m，多年平均降雨量1223.2mm，相對(duì)濕度70%，多年平均蒸發(fā)量1100.0mm，年均氣溫在10.9 ℃～11.9 ℃之間，多年平均風(fēng)速1.3m/s，無(wú)霜期245d。

維西縣草山草地區(qū)面積18.76萬(wàn)hm2，其中開發(fā)后用作牧地1.37萬(wàn)hm2，未經(jīng)開發(fā)的自然草山草坡面積17.39萬(wàn)hm2，其中可利用草山草坡面積17萬(wàn)hm2。畜牧業(yè)是維西農(nóng)村經(jīng)濟(jì)一大支柱產(chǎn)業(yè)，是高原半山區(qū)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的主要來(lái)源。維西縣境分屬金沙江、瀾滄江兩大流域水系，金沙江在境內(nèi)流長(zhǎng)只有10.07km，是東部邊際過(guò)境客水。瀾滄江由北向南進(jìn)出縣境，境內(nèi)流長(zhǎng)153.9km，水能資源豐富。

2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性和可行性

維西縣現(xiàn)有飼草料主要來(lái)源于天然草地，農(nóng)副秸稈少，由于牧區(qū)氣候寒冷、耕地少、農(nóng)作物品種單一，復(fù)種指數(shù)低，產(chǎn)量低，牲畜冬、春飼料缺乏嚴(yán)重，同時(shí)項(xiàng)目區(qū)的水利基礎(chǔ)設(shè)施相當(dāng)薄弱，灌溉用水的有效利用率又比較低，迫切需要發(fā)展牧區(qū)節(jié)水灌溉，建立節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效灌溉飼草料地，促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。項(xiàng)目區(qū)自2009年以來(lái)連續(xù)實(shí)施小型農(nóng)田建設(shè)，在節(jié)水灌溉方面有著良好的基礎(chǔ)，因此在項(xiàng)目區(qū)發(fā)展飼草料節(jié)水灌溉是必要的，也是可行的。

3 項(xiàng)目建設(shè)

本項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容：建設(shè)牧區(qū)牧草地節(jié)水灌溉項(xiàng)目區(qū)745.67hm2，項(xiàng)目區(qū)位于維西縣維登鄉(xiāng)、中路鄉(xiāng)、白濟(jì)汛鄉(xiāng)，共分為6個(gè)灌區(qū)，區(qū)內(nèi)作物種類為玉米、小麥、蕎麥、土豆、青飼料和綠肥等飼草料作物。項(xiàng)目區(qū)共修建6個(gè)取水壩，修建管道133.562km，新建300m3水池1個(gè)，100m3水池6個(gè)，50m3水池17個(gè)，沉砂池6個(gè)，給水栓3184個(gè)，水表87個(gè)，閘閥154個(gè)，閥門井161個(gè)，減壓閥10套，補(bǔ)氣閥6套，修復(fù)渠道5.575km。

根據(jù)SL334—2005《牧區(qū)飼草料地灌溉與排水技術(shù)規(guī)范》，0.33萬(wàn)hm2以下為小型工程，本工程的工程等別為V等，主、次要建筑物等級(jí)均為5級(jí)。項(xiàng)目區(qū)供水水源均為山溪徑流，灌溉設(shè)計(jì)保證率大于等于85%。

4.1 工作制度

為減少系統(tǒng)總供水管網(wǎng)投資，同時(shí)便于作物的種植，采用多出水口同時(shí)出流的分組輪灌方式工作。根據(jù)輪灌組編組因素，并結(jié)合實(shí)際情況，每根干管作為一個(gè)獨(dú)立的灌溉系統(tǒng)，一次灌水延續(xù)時(shí)間22h。

4.2 管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量

管網(wǎng)流量計(jì)算順序按給水栓—支管—分干管—干管進(jìn)行。

4.2.1 給水栓流量

按種植單一作物計(jì)算，給水栓設(shè)計(jì)流量如式（1）：

式中 Q設(shè)為灌溉設(shè)計(jì)流量（m3/h）；η為灌溉水利用系數(shù)；t為每天灌水時(shí)間（h），取22h；m為設(shè)計(jì)凈灌水定額（mm），取24.8mm；A為系統(tǒng)設(shè)計(jì)灌溉總面積（每個(gè)給水栓的控制面積）（m3）；T為設(shè)計(jì)灌水周期（d），取8d。

4.2.2 支管流量Q支

支管流量Q支等于其所控制的給水栓流量之和，支管流量Q支的計(jì)算如式（2）：

4.2.3 分干管流量Q分干

分干管流量Q分干等于其所控制的支管的最大流量Q支。

4.2.4 干管流量Q干

干管流量Q干等于其所控制的支管的最大流量Q分干。

4.3 管道系統(tǒng)布置

4.3.1 取水構(gòu)筑物（取水壩）

為使管道能夠正常取水，在部分管道首部共布置取水壩6座，采用M7.5漿砌塊石擋墻式取水壩，溢流壩壩體表層包裹C20混凝土護(hù)面，最大壩高2m，壩長(zhǎng)8～14m不等。

4.3.2 管網(wǎng)布置

4.3.2.1 給水栓位置

田間灌水系統(tǒng)由給水栓放水至田間灌溝灌溉，根據(jù)灌水溝溝距，給水栓在支管上每隔40m布置1個(gè)給水栓，每個(gè)給水栓控制面積0.25hm2。

4.3.2.2 支管布置

支管基本沿等高線布置，支管行距根據(jù)地形及灌水溝長(zhǎng)度確定，大致為50m。

4.3.2.3 干管、分干管布置

干管、分干管沿地勢(shì)較高的位置布置，支管與分干管盡量垂直布置。

4.4 管材比選

管材選擇本著安全、可行、經(jīng)濟(jì)的原則和在滿足設(shè)計(jì)要求條件下，盡量減少管材類型，經(jīng)綜合比選，本工程干管、分干管、支管均采用PE管。

4.5 管網(wǎng)水力計(jì)算

根據(jù)GB/T 20203—2006 《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》，項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)末級(jí)支管以輪灌的最不利管路管網(wǎng)水力計(jì)算。

4.5.1 管徑選擇

管徑按式（3）計(jì)算：

式中 D為管徑（m）；Q為流量（m3/s）；V為流速（m/s）。

管徑D的選擇在管道允許流速范圍0.5～3m/s內(nèi)，以充分利用地形高差為原則。由于灌區(qū)是輪灌的方式灌溉，供水管與輸水管根據(jù)干管的大小決定，選擇干管中最大的管徑。

4.5.2 水頭損失計(jì)算

水頭損失按項(xiàng)目灌片輪灌組最不利管路計(jì)算。

4.5.2.1 沿程水頭損失

干管、支管均選用PE管，沿程水頭損失按式（4）計(jì)算。

式中 Q為流量（m3/s）；d為管道計(jì)算內(nèi)徑（mm）；f為沿程水頭損摩阻系數(shù)，取0.000915；m為流量指數(shù)，取1.77；b為管徑指數(shù)，取4.77。

4.5.2.2 局部水頭損失

局部水頭損失按沿程損失的10%計(jì)算。管道末端出口的工作壓力應(yīng)滿足干管工作壓力，干管高1m，自由水頭控制在2m以上。

4.6 管網(wǎng)建筑物

根據(jù)GB50288—99《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及水利水電工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取水建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年，均為小型建筑，各取水建筑物結(jié)構(gòu)型式為重力式取水建筑，結(jié)構(gòu)采用梯形實(shí)用堰，采用實(shí)用堰流的水力計(jì)算公式復(fù)核其過(guò)洪能力。具體計(jì)算如式（5）：

式中 Q為過(guò)流量（m3/s）；ε1為側(cè)收縮系數(shù)；m為堰流量系數(shù)；n為堰孔數(shù)；b′為一個(gè)堰孔凈寬（m）；H0為堰頂全水頭（m）。

取水建筑物設(shè)置有溢流段實(shí)用寬頂堰型式，壩高根據(jù)取水建筑物的高程要求和堰頂水頭來(lái)確定，過(guò)水?dāng)嗝孢厜Ω叨雀鶕?jù)堰高和堰頂全水頭確定，基礎(chǔ)埋深根據(jù)實(shí)際地形埋深為1.5～2.0m；取水建筑物后設(shè)厚0.5m的M7.5漿砌石護(hù)坦。

5 項(xiàng)目實(shí)施后效益

項(xiàng)目實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，灌溉方式由原來(lái)的渠道灌溉變成管道灌溉，灌溉水利用系數(shù)由現(xiàn)狀的0.45提高到0.86，綜合用水凈定額2217萬(wàn)m3/萬(wàn)hm2。項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃745.67hm2耕地?，F(xiàn)狀灌溉需水量598.52萬(wàn)m3，工程實(shí)施后灌溉需水量192.23萬(wàn)m3，年節(jié)水量406.29萬(wàn)m3，水價(jià)按0.2元/m3計(jì)，工程年節(jié)水效益81.26萬(wàn)元，節(jié)水效益十分顯著。項(xiàng)目實(shí)施后收益2933.9萬(wàn)元，項(xiàng)目區(qū)增加糧食產(chǎn)量2450t，增加草料2899t，增加產(chǎn)值912.5萬(wàn)元。項(xiàng)目實(shí)施后增加草料2899t，按每公頃天然草場(chǎng)年產(chǎn)2.46t干草計(jì)算，保護(hù)草場(chǎng)0.12萬(wàn)hm2，生態(tài)效應(yīng)明顯。

與傳統(tǒng)灌溉模式相比，在節(jié)水、增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼草料、擴(kuò)大牲畜飼養(yǎng)量上，都有著明顯提高和改善，促進(jìn)牧區(qū)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，推動(dòng)了維西縣農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為周邊畜牧業(yè)發(fā)展也提供了可靠的發(fā)展模式。

［1］王東，李新，楊俊杰.江東灌區(qū)國(guó)家牧區(qū)節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目建設(shè)效益分析［J］.黑龍江水利科技，2011（4）：216-217.

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