開原市節(jié)水灌溉用水指標(biāo)合理性及保障措施探析

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

開原市位于遼寧北部，近年來(lái)通過(guò)開展節(jié)水灌溉項(xiàng)目以達(dá)到增產(chǎn)增收為目的，該項(xiàng)目涉及7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)45個(gè)村[1]，采用地下水井，實(shí)行低壓管灌，節(jié)水灌溉面積18.62萬(wàn)畝，所有項(xiàng)目片區(qū)均為新增項(xiàng)目，灌溉作物為玉米，灌溉形式為低壓管灌，取水水源全部為淺層地下水。本次節(jié)水灌溉項(xiàng)目灌溉面積18.62萬(wàn)畝，占本市總耕地面積的13.9%，計(jì)劃2017年底結(jié)束，項(xiàng)目完成后使本市耕地灌溉面積由原來(lái)的69.57萬(wàn)畝增加了26.8%，節(jié)水灌溉面積由原來(lái)的31.65萬(wàn)畝增加了58.8%。項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)年取用水量931萬(wàn) m3，全部取用淺層地下水進(jìn)行灌溉。設(shè)計(jì)建設(shè)取水井711眼，實(shí)行低壓管灌系統(tǒng)灌溉[1]，每個(gè)水源井控制1個(gè)供水管網(wǎng)。井房設(shè)計(jì)建筑面積12 m2，水源井井徑設(shè)計(jì)φ470mm。

1 灌溉用水合理性分析

開原市多年平均降水量在600～800 mm，是適合玉米等旱作物種植的地區(qū)，按照開原市節(jié)水灌溉實(shí)施方案，擬年取用地下水931萬(wàn) m3對(duì)18.62萬(wàn)畝玉米實(shí)施灌溉。經(jīng)分析計(jì)算，本項(xiàng)目所在區(qū)域多年平均降水量為643.9 mm，屬于遼北半干旱地區(qū)，降水量年內(nèi)分配極不均勻，春播期降水量偏少，極易發(fā)生春旱[2]。本次論證選取了項(xiàng)目片區(qū)所在區(qū)域的亮中橋、通江口、雙井子、慶云堡、開原、南城子水庫(kù)、清河水庫(kù)、麻線堡的8個(gè)等雨量站1980—2016年系列降水量對(duì)區(qū)域降水量的年內(nèi)時(shí)程分配情況進(jìn)行分析,見圖1。

圖1 開原市項(xiàng)目片區(qū)所在區(qū)域多年月平均降水量年內(nèi)分配圖

通過(guò)以上統(tǒng)計(jì)分析，本項(xiàng)目片區(qū)所在區(qū)域汛期6—9月多年平均降水量469.9 mm，占全年的73.0%，春播期4、5兩月多年平均降水量85.7 mm，僅占全年的13.4%。系列中4、5兩月總降水量不足60 mm的年份有10 a，占31.3%。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，4—5月正是遼北地區(qū)玉米播種季節(jié)，若4月中旬至5月上旬每旬降水量不足20 mm，將造成玉米晚播或出苗不好。

進(jìn)入上世紀(jì)九十年代以來(lái)，開原市除1994、1995連續(xù)兩年遭受洪澇災(zāi)害外，其余年份均遭受了不同程度的旱災(zāi)。本市屬于中溫帶大陸季風(fēng)氣候，春季高低壓相互交替，干燥多風(fēng)，降水量少，素有“十年九春旱”之說(shuō)[2]，旱情發(fā)生的時(shí)段大多為每年的3—5月。特別是2001年，本市遭受了建國(guó)以來(lái)最為嚴(yán)重的春旱，大面積農(nóng)田無(wú)法正常播種，水田泡插用水嚴(yán)重不足，人畜飲水緊缺。據(jù)統(tǒng)計(jì)當(dāng)年受旱成災(zāi)面積79.5萬(wàn)畝，損失糧食7.5萬(wàn) t，農(nóng)業(yè)總損失0.12億元，農(nóng)村因旱飲水困難人數(shù)達(dá)4萬(wàn)人。

通過(guò)以上分析，本市的農(nóng)業(yè)旱情災(zāi)害與降水量年內(nèi)分配密切相關(guān)，通過(guò)對(duì)旱作物進(jìn)行取水灌溉，尤其是春旱期的灌溉，是消除災(zāi)害、提高糧食產(chǎn)量的有效途徑，本項(xiàng)目的灌溉用水是合理的[3]。該節(jié)水灌溉項(xiàng)目取的用水規(guī)模實(shí)際情況相一致,按照開原市對(duì)節(jié)水灌溉項(xiàng)目的總體要求和實(shí)施方案，該項(xiàng)目主要是管灌,每年灌溉2次，灌溉水量為24 m3/畝。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)區(qū)域進(jìn)行分析，其灌溉次數(shù)與灌溉定額是按照降水量的分布特征來(lái)考慮的，這樣可以很好地解決該地區(qū)的干旱問題，采取節(jié)水灌溉的方法是符合當(dāng)?shù)氐墓喔葪l件。灌溉水源均為地下水井[4]，其含水層厚度平均達(dá)到10 m以上，由此可知該地區(qū)地下水資源儲(chǔ)量是及其豐富。

2 用水指標(biāo)合理性分析

按照《開原市節(jié)水灌溉實(shí)施方案》，項(xiàng)目實(shí)施后主要用水指標(biāo)為：灌水定額：24 m3/畝；灌溉定額：50 m3/畝；灌溉水利用系數(shù)：0.80。

灌水定額計(jì)算公式：

m=1 000γsh(β1-β2) 式中：m為灌水定額(m3/hm2)；γs為計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤干容重(kN/m3)；h為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度(m)；β1為土壤適宜含水量(重量含水量)上限，可取田間持水量的0.85～1.00；β2為土壤適宜含水量(重量含水量)上限，可取田間持水量的0.60～0.65。

根據(jù)本地查算資料，典型地塊的土壤干容重γs=1.398 g/m3，土壤濕潤(rùn)層深度h=0.4 m，土壤適宜含水量β1取0.90，β2取值0.60，田間持水率22%，則灌水定額計(jì)算如下：

m=1000×1.398×9.8×0.4×(0.22×0.90-0.22×0.60)=24(m3/畝)

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)玉米各生長(zhǎng)期灌水定額計(jì)算灌溉定額,見表1。

表1 項(xiàng)目區(qū)玉米各生長(zhǎng)期灌水定額計(jì)算表

根據(jù)當(dāng)?shù)啬杲邓繉?shí)際情況和年內(nèi)分配規(guī)律，按照本市節(jié)水灌溉實(shí)施方案，本項(xiàng)目灌水次數(shù)取苗期、拔節(jié)期兩次，灌溉凈定額45 m3/畝。

毛定額按50 m3/畝。

按照《遼寧省行業(yè)用水定額》，開原市玉米灌溉基準(zhǔn)定額值為105 m3/畝，井口以下灌溉定額采用下式計(jì)算：

m=m0×K1×K2

式中：m為灌溉定額(m3/畝)；m0為灌溉基準(zhǔn)定額(m3/畝)；K1為工程類型調(diào)節(jié)系數(shù)(管灌取0.83)；K2為水源類型調(diào)節(jié)系數(shù)(地下水灌溉取0.93)。

則m=105×0.83×0.93=81 m3/畝

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)灌溉定額50 m3/畝與《遼寧省行業(yè)用水定額》對(duì)比符合行業(yè)用水節(jié)水要求，取值合理。灌溉水利用系數(shù)0.80需在項(xiàng)目實(shí)施中進(jìn)行檢驗(yàn)。

節(jié)水灌溉是一種可以盡可能多地獲得增產(chǎn)增收及利益最大化的一種灌溉模式。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和需求，該項(xiàng)目選擇了低壓管道灌溉的輸水方式[2]，在當(dāng)前技術(shù)水平條件下，未來(lái)的節(jié)水潛力主要是在項(xiàng)目實(shí)施后的運(yùn)行管理上下功夫，加大管理力度,逐步改善和更新節(jié)水設(shè)施，更換新型節(jié)水設(shè)備,防止水資源流失。同時(shí)，要不斷提高加強(qiáng)田間的管理水平，不斷完善灌溉制度，根據(jù)作物的各個(gè)季節(jié)的實(shí)際需要采取合理灌溉模式。

3 保障措施討論

為了加強(qiáng)開原市節(jié)水項(xiàng)目能夠持續(xù)進(jìn)行,按照該項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組進(jìn)行職責(zé)分工，切實(shí)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)及水利等部門的緊密合作，共同努力，農(nóng)業(yè)部門負(fù)責(zé)調(diào)地、農(nóng)耕，水利部門負(fù)責(zé)組織實(shí)施項(xiàng)目[4]。在不改變資金的性質(zhì)和使用的前提下，積極整合農(nóng)業(yè)的相關(guān)資金，特別是農(nóng)村電力、林道建設(shè)和資金、統(tǒng)籌安排、集中使用，確保該項(xiàng)目能夠順利實(shí)施。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，項(xiàng)目工程實(shí)施后，18.62萬(wàn)畝玉米產(chǎn)量由600 kg/畝提高到750 kg/畝，共增產(chǎn)2 793萬(wàn) kg，增加產(chǎn)值約5 000萬(wàn)元，水利灌溉效益分?jǐn)傁禂?shù)按0.6計(jì)，則水利灌溉效益達(dá)3 016萬(wàn)元。通過(guò)分析計(jì)算，該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為13.87%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為1 302.48萬(wàn)元(is=8%)，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.26，投資回收期為6.29年。由此可以看出，開原市采取節(jié)水灌溉，預(yù)測(cè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益明顯、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境評(píng)價(jià)合理，效益突出，安全措施得力[5]，農(nóng)民的認(rèn)同度高，項(xiàng)目具有可持續(xù)性，取用水合理。

[1]李兵.開原市節(jié)水灌溉項(xiàng)目水源與取水方式合理性分析[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì). 2015(03).

[2]張紫紅.黑龍江水利科技 .開原業(yè)民節(jié)水灌溉增效示范區(qū)重點(diǎn)項(xiàng)目自評(píng)價(jià)報(bào)告[J]. 2007 (01) 31.

[3]趙明明.開原市地下水域經(jīng)濟(jì)用水專項(xiàng)調(diào)查分析[J].地下水. 2016(06).

[4]宋亮.開原市水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及持續(xù)利用對(duì)策[J].吉林水利 . 2015 (11).

[5]于洪霞.開原、清河城區(qū)水資源需水預(yù)測(cè)及供需分析[J].中國(guó)水運(yùn)(下半月) . 2010 (03) 71.