華龍區(qū)高效節(jié)水灌溉發(fā)展方向探討

□蔡利民□郝　放

（1河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司；2河南省科源水利建設(shè)工程檢測(cè)有限公司）

華龍區(qū)高效節(jié)水灌溉發(fā)展方向探討

□蔡利民1□郝放2

（1河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司；2河南省科源水利建設(shè)工程檢測(cè)有限公司）

濮陽(yáng)市華龍區(qū)位于河南省東北部，地處黃河沖積平原中部，屬于原黃河中下游第四紀(jì)沖積平原，區(qū)域內(nèi)地下水地下水埋深23m左右，地下水質(zhì)系重碳酸型淡水，適合農(nóng)田灌溉。近年隨著其經(jīng)濟(jì)作物面積逐步增加，對(duì)高效節(jié)水灌溉的需求逐步遞增，文章對(duì)其項(xiàng)目縣中高效節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，共同探討華龍區(qū)高效節(jié)水灌溉發(fā)展方向。

華龍區(qū)；高效節(jié)水灌溉；方向；探討

1　概述

濮陽(yáng)市華龍區(qū)區(qū)域內(nèi)轄2鄉(xiāng)8個(gè)街道辦事處，48個(gè)行政村，總?cè)丝?4萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口8.71萬(wàn)人，耕地面積6427 hm2，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)作物種植面積在667 hm2以上，農(nóng)作物以小麥、玉米為主，經(jīng)濟(jì)作物以蔬菜為主，復(fù)種指數(shù)約為1.78，灌溉水利用系數(shù)0.75左右。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源的供需矛盾日益突出，加之區(qū)域內(nèi)水利基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，農(nóng)田水利優(yōu)化程度低，不利于區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。發(fā)展高效節(jié)水灌溉既能夠緩解水資源供需矛盾，又可進(jìn)一步加強(qiáng)水資源的管理，提高水資源利用率，加快區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高抵御自然災(zāi)害能力，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收、糧食生產(chǎn)安全的提供物質(zhì)保障。

2　建設(shè)布局和建設(shè)內(nèi)容

2.1建設(shè)布局

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地形地貌、地質(zhì)資料、水源條件等，項(xiàng)目區(qū)布局按照“集中資金、連片治理、整體推進(jìn)”的原則，依據(jù)當(dāng)?shù)厮临Y源承載能力和農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需要，連片配套改造，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位整體推進(jìn)，規(guī)劃發(fā)展低壓管灌面積1348 hm2，滴灌面積137 hm2，集中連片布局為2個(gè)高效節(jié)水灌溉片區(qū)。項(xiàng)目區(qū)涉及岳村鎮(zhèn)、孟軻鎮(zhèn)2個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）17個(gè)行政村。

2.2工程建設(shè)內(nèi)容

華龍區(qū)項(xiàng)目縣建設(shè)內(nèi)容主要包括新打機(jī)井、維修機(jī)井、配套機(jī)井、鋪設(shè)低壓線路，鋪設(shè)管道、購(gòu)置及安裝滴灌設(shè)施、購(gòu)置變壓器、硬化機(jī)耕路等。包括新打機(jī)井168眼，配套原有老井172眼，配套水泵264臺(tái)套，IC卡智能控制系統(tǒng)304套，配套地埋低壓電纜152 km；鋪設(shè)地埋Φ110 mm的UPVC管道175.92 km，其中：低壓管道171.54 km，滴灌管道4.38 km；購(gòu)置安裝100 kVA變壓器20臺(tái)套；新修硬化機(jī)耕道路4.10 km。

3　高效節(jié)水灌溉方式選擇

3.1方案確定

項(xiàng)目區(qū)地表水來(lái)源主要為第一濮清南干渠、潴龍河2條河流，每年向項(xiàng)目區(qū)的輸水主要用于地下水補(bǔ)源，僅在潴龍河現(xiàn)有1座引黃閘，可攔蓄水量20多萬(wàn)m3，由于攔蓄水量較小且攔蓄水位較低，無(wú)法利用。另外項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有坑塘5處，總?cè)莘e3.30萬(wàn)m3，年蓄水量1.90萬(wàn)m3，由于坑塘蓄水量隨季節(jié)變化較大，水量沒(méi)有保障，不適合用于本工程。項(xiàng)目區(qū)地下水補(bǔ)給模數(shù)為15～22萬(wàn)m3/km2.a，P=75%頻率年份，項(xiàng)目區(qū)淺層地下水可開(kāi)采模數(shù)平均按22萬(wàn)m3/km2.a計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)可開(kāi)采量為435.82萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)水平年（2017年）項(xiàng)目區(qū)需水量409.54萬(wàn)m3，余水量26.28萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)利用原有農(nóng)用灌溉井172眼，新打機(jī)井168眼，總提水能力452.74萬(wàn)m3；項(xiàng)目區(qū)地下水可開(kāi)采量和供水能力均能滿足用水需求。因此，采用地下水作為水源，糧食作物采用低壓管灌形式、經(jīng)濟(jì)作物采用滴灌形式灌溉。

3.2工程設(shè)計(jì)

3.2.1機(jī)井設(shè)計(jì)

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，項(xiàng)目區(qū)地下水水位下降速度明顯加快，根據(jù)近年來(lái)所打機(jī)井井深和項(xiàng)目區(qū)機(jī)井水文地質(zhì)柱狀圖，綜合確定設(shè)計(jì)井深為90 m，設(shè)計(jì)單井出水量32 m3/h。機(jī)井井管采用鋼筋混凝土管，濾水管采用鋼筋混凝土過(guò)濾管，內(nèi)徑350 mm，管壁厚度為35 mm，井管與井孔之間采用濾料充填，厚150 mm，根據(jù)井深和含水層情況，下部沉淀管長(zhǎng)度為2 m。

3.2.2低壓管灌典型設(shè)計(jì)

低壓管灌工程水源為地下水，典型區(qū)選取孟軻鄉(xiāng)后鐵爐村的94 hm2耕地，典型井（新井）選取后鐵爐村16號(hào)機(jī)井，該井控制灌溉面積4.87 hm2典型井（老井）選取后鐵爐村7號(hào)機(jī)井，該井控制灌溉面積3.67 hm2。

工程布置：根據(jù)農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范進(jìn)行系統(tǒng)布置，水源井設(shè)置井堡，井堡內(nèi)安設(shè)水泵、逆止閥、空氣閥各1個(gè)，在井堡壁安設(shè)移動(dòng)式機(jī)井灌溉收費(fèi)控制箱。布置南北走向的Φ110 mm的PVC-U干管1條?？紤]地形因素，按照100 m間距，布置東西走向的Φ110 mm的PVC-U支管2條。干管首端均設(shè)置閘閥井，內(nèi)設(shè)閘閥、空氣閥各1個(gè)，閘閥井井蓋選用合成樹(shù)脂井蓋，該種井蓋防盜、美觀、輕便。給水栓間距46 m，均設(shè)保護(hù)體。田間移動(dòng)涂塑軟管通過(guò)上閥體開(kāi)關(guān)與給水栓截閥體相連接。在干支管轉(zhuǎn)彎、三通、四通等處均設(shè)C15混凝土鎮(zhèn)墩。在管道最低處設(shè)置泄水閥井1座，內(nèi)設(shè)泄水閥1個(gè)。干管支管均采用Φ110 mm的PVC-U管，管道埋深0.80 m，寬0.50 m。

系統(tǒng)首部設(shè)計(jì)：水井位于井堡內(nèi)，首部設(shè)備均布置于井堡內(nèi)。井內(nèi)采用潛水泵供水，出井后安裝一套閘閥，用以調(diào)節(jié)進(jìn)水量；安全設(shè)備包括一個(gè)逆止閥，用于防止管道水錘，保護(hù)首部系統(tǒng)；設(shè)置一空氣閥，用以解決運(yùn)行過(guò)程中排氣體及管道放空時(shí)進(jìn)氣。

工程灌溉設(shè)計(jì)保證率為75%，灌溉水利用系數(shù)不低于0.86。單井設(shè)計(jì)流量32 m3/h，設(shè)計(jì)灌水周期7 d，設(shè)計(jì)水泵每天工作時(shí)間14 h，設(shè)計(jì)灌溉水利用系數(shù)η取0.86，干擾抽水的水量消減系數(shù)η1取0.18，設(shè)計(jì)凈灌水定額取437.55 m3/hm2，計(jì)算單井控制面積為5.05 hm2，考慮到地塊邊界不規(guī)則，實(shí)際布置中單井控制面積可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，原則上新打機(jī)井設(shè)計(jì)單井控制面積取4.67 hm2。本典型區(qū)涉及94 hm2耕地，可利用16眼老井，老井現(xiàn)狀平均控制面積3.67 hm2，故尚需新打機(jī)井8眼，水泵采用200QJ32-52/4型潛水泵。

3.2.3大棚蔬菜滴灌工程典型設(shè)計(jì)

大棚蔬菜滴灌工程典型區(qū)選取岳村鎮(zhèn)寨里村的20 hm2耕地，該區(qū)有大棚72座，典型井選取大棚區(qū)西南側(cè)機(jī)井，該井控制大棚灌溉面積9.20 hm2，地塊較規(guī)則，大棚規(guī)格為98 m×16 m，種植蔬菜為主，株距0.30 m，行距0.80 m。

工程布置：水源井位于典型田塊中部，水源井設(shè)置井房，井房?jī)?nèi)安設(shè)水泵、鑄鐵井盤、逆止閥、3 t壓力罐、空氣閥、閘閥、過(guò)濾器、壓力表各1個(gè)，在井房一側(cè)墻壁上安設(shè)移動(dòng)式機(jī)井灌溉收費(fèi)控制箱。布置東西走向的Φ110 mm的PVC-U干管1條。按照大棚間距布置南北走向的Φ50 mm的PE支管26條。每條支管室內(nèi)首部設(shè)球閥、施肥罐各1個(gè)。在干支管轉(zhuǎn)彎、三通、四通等處均設(shè)C15混凝土鎮(zhèn)墩。在管道最低處設(shè)置泄水閥井1座，內(nèi)設(shè)泄水閥1個(gè)。

系統(tǒng)首部設(shè)計(jì)：首部設(shè)備均布置于泵房?jī)?nèi)。井內(nèi)采用潛水泵供水，出井后安裝一套閘閥，用以調(diào)節(jié)進(jìn)水量；安全設(shè)備包括一個(gè)逆止閥，用于防止管道水錘，保護(hù)首部系統(tǒng)。壓力罐選取容積為3 m3、工作壓力0.60 MPa的鋼制隔膜式壓力罐，壓力罐后設(shè)置一空氣閥。

滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)：?jiǎn)尉刂泼娣e10 hm2。本典型區(qū)涉及20 hm2耕地，需配套2眼機(jī)井，現(xiàn)狀無(wú)可利用老井，需新打機(jī)井2眼。灌水器選用內(nèi)鑲式壓力補(bǔ)償?shù)喂喙?，管?6 mm，壁厚1mm，滴頭間距30 cm，額定流量2.00 L/h，額定工作壓力100 kPa，濕潤(rùn)直徑為0.60 m。水泵選取200QJ32-65/5型號(hào)，Q=32 m3/h，H= 65 m，配套電機(jī)功率9.20 kW。壓力罐選取容積為3 m3、工作壓力0.60 MPa的鋼制壓力罐。

4　效益分析

增產(chǎn)效益。通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，可新增灌溉面積752 hm2，改善灌溉面積733 hm2，年增產(chǎn)糧食138.70萬(wàn)kg，年新增經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)值620.72萬(wàn)元。農(nóng)業(yè)灌溉增產(chǎn)效益水利分?jǐn)傁禂?shù)采用0.40，則恢復(fù)、改善面積增產(chǎn)效益為454.62萬(wàn)元。

省工效益。高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目實(shí)施后，改善了耕作條件，灌溉周期縮短，可以減輕灌水的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少田間勞動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間，節(jié)省大量勞動(dòng)力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測(cè)算數(shù)據(jù)，畝均年省工0.50工日，每年灌水按4次計(jì)算，每個(gè)工按80元計(jì)，則省工總效益為107.10萬(wàn)元。

節(jié)水、節(jié)能效益。項(xiàng)目實(shí)施后，低壓管灌灌溉水利用系數(shù)由現(xiàn)狀的0.70提高到0.86以上，滴灌灌溉水利用系數(shù)由現(xiàn)狀的0.70提高到0.90以上，工程節(jié)水82.13萬(wàn)m3。節(jié)水效益12.32萬(wàn)元。

5　結(jié)語(yǔ)

華龍區(qū)項(xiàng)目縣的實(shí)施，將較大地改善當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件，可加快農(nóng)業(yè)種結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉保證率。根據(jù)以上分析來(lái)看，華龍區(qū)發(fā)展高效節(jié)水灌溉的水源只能采用地下水，而地下水的深度會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐步加深，要想達(dá)到補(bǔ)源與開(kāi)采的平衡，一方面需要改變種植結(jié)構(gòu)，種植果樹(shù)等耗水量小的作物，另一方面需采用低壓灌溉、滴灌等節(jié)水灌溉方式，根據(jù)現(xiàn)有井提水耗能指標(biāo)來(lái)看，以后高效節(jié)水灌溉的發(fā)展方向應(yīng)以滴灌為主。

［1］李中華，王樹(shù)鵬，張?jiān)品?高效節(jié)水灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)［J］，中國(guó)農(nóng)村水利水電，2012（12）：23-25.

［2］馬會(huì)玲.淺談農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路農(nóng)業(yè)與技術(shù)［J］，農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2015（15）：60-61.

［3］陳海龍.高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路初探--以張掖市甘州區(qū)為例［J］，水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016（3）：15-17.收稿日期：2016-04-09

（責(zé)任編輯：韋詩(shī)佳）

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