分析小型農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉項目建設與效益

徐 俊

(陜西省西咸新區(qū)秦漢新城農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，陜西 西咸新區(qū) 712000)

隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，傳統(tǒng)水利灌溉設施存在明顯落后問題，灌溉質量以及灌溉面積無法達到生產(chǎn)作業(yè)需求，致使灌溉效益出現(xiàn)嚴重下滑趨勢，糧食產(chǎn)量以及人均耕地均出現(xiàn)明顯下降問題。為妥善解決該地區(qū)灌溉問題，保證水利工程應用質量，國家增加了投資力度，開始對地區(qū)小型農(nóng)田水利工程實施改造。

1 工程基本情況

本次工程主要以對轄區(qū)內小型農(nóng)田水利工程改造為主，是以提升各地區(qū)灌溉能力以及灌溉基礎設施水平為目標的。按照地區(qū)水環(huán)境承載能力以及水資源情況，結合經(jīng)濟社會全面協(xié)調和可持續(xù)發(fā)展目標要求，對田間輸水工程進行配套，保證農(nóng)田灌溉問題處理質量。

2 噴灌工程典型設計

本次以項目區(qū)作為典型區(qū)進行設計，設計灌溉面積235畝。主要種植作物為薰衣草。

2.1 灌溉制度的確定

(1)最大凈灌水定額

最大凈灌水定額計算公式為：

mmax=0.1γH(θmax-θmin)

(1)

式中：mmax為最大凈灌水定額，mm；γ為土壤容重，g/cm3；γ=1.36 g/cm3；H為計劃濕潤層深度，cm；h=65 cm；θ田為田間持水量；θ田=27%；θmax為適宜土壤含水量上限；θmax=85%θ田；θmin為適宜土壤含水量下限；θmin=65%θ田。

經(jīng)計算得mmax=45 mm。

(2)最大灌水周期

最大灌水周期計算公式為：

Tmax=mmax/Ea

(2)

式中：Tmax為最大灌水周期，d；Ea為作物設計日耗水強度，mm/d；Ea=4.5 mm/d。

經(jīng)計算得Tmax=10.61 d。

(3)設計灌水周期(T)

T≤Tmax

(3)

取T=10 d。

(4)設計凈灌水定額

設計凈灌水定額計算公式為：

md=T×Ea

(4)

式中：md為設計凈灌水定額，mm。經(jīng)計算得md=45 mm，即md=30.0 m3/畝。

(5)設計毛灌水定額

設計毛灌水定額計算公式為：

m′=md/η

(5)

式中：m′為設計毛灌水定額，mm；η為灌溉水利用系數(shù)，η=ηG·ηp；ηG為管道水利用系數(shù)；ηG=0.96；ηp為噴灑水利用系數(shù)；ηp=0.83。

經(jīng)計算得η=0.8，m′=56.3 mm，即m′=37.5 m3/畝。

2.2 噴頭的選擇與噴灌參數(shù)的確定

(1)噴頭的選擇

根據(jù)典型區(qū)種植的作物為薰衣草，為減少噴射水流受風和樹冠的影響，采用低仰角噴頭；為降低系統(tǒng)能耗，采用低壓噴頭。由于以上原因選擇中壓搖臂式全圓噴頭，噴頭型號為P3106型，噴嘴直徑4 mm，工作壓力250 kPa，流量q=1 m3/h，噴灑半徑R=15 m。

(2)噴頭組合間距確定

根據(jù)《噴灌工程技術規(guī)范》(GB/T 50085-2007)表4.2.4確定，典型區(qū)的平均風速為2.4 m/s，噴頭間距a=0.8R=12 m，支管間距b=1.2R=18 m。

(3)控制噴管質量參數(shù)確定

①噴灌強度

計算公式為：

ρs=1000×q×η×A有效

(6)

式中：ρs為噴灌強度，mm/h；q為噴頭流量，m3/h；A有效為有效濕潤面積，A有效=a×b。

ρs=1000×1×0.87/(12×18)=4.03 mm/h<[ρ允]=12 mm/h

②水擊打擊強度

噴頭霧化指標計算公式為：

Pd=1000×hp/d

(7)

式中：Pd為霧化指標；hp為噴頭工作水頭，m；d為噴嘴直徑，mm。Pd=1000×25/4=6250

霧化指標為[Pd]=3000～4000，6250>[Pd]，滿足要求。

2.3 灌溉工作制度和流量確定

(1)一次灌水延續(xù)時間

(8)

式中：t為次灌水延續(xù)世間，h；a為噴頭間距，m；b為支管間距，m；q為噴頭設計流量，m3/h。經(jīng)計算得t=11.05 h，取t=11 h。

(2)輪灌組數(shù)目

輪灌組數(shù)目的計算公式為：

N≤CT/t

(9)

式中：N為輪灌組數(shù)目，個；C為系統(tǒng)設計日工作小時數(shù)，h，C=22 h。

經(jīng)計算得N≤20個，取N=20。

通過計算可知，在灌水周期10天內分20組即可灌完單井控制的面積。噴灌典型區(qū)輪灌組的劃分見表1。

表1 噴灌典型區(qū)輪灌組的劃分表

3 項目效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

項目的實施使得秦漢新城水利基礎設施得到了進一步完善，當?shù)厮稚a(chǎn)率以及農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力均得到了顯著提升，實現(xiàn)了對區(qū)域內作物種植結構的切實調整與優(yōu)化，取得了良好的增收、增產(chǎn)以及節(jié)水、節(jié)地等方面經(jīng)濟效益，對地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展形成了有效的推動作用。根據(jù)統(tǒng)計結果，項目實施后，低壓管道灌溉設計保證率為75%，灌溉水利用系數(shù)為0.83，噴灌設計保證率為85%，灌溉水利用系數(shù)為0.80，滴灌設計保證率為85%，灌溉水利用系數(shù)為0.9，微噴灌設計保證率為85%，灌溉水利用系數(shù)為0.88。

3.2 社會效益

高效節(jié)水灌溉項目的建設，實現(xiàn)了對水之源的有效保護，減少了不必要的消耗與浪費，使得地區(qū)水資源供需矛盾得到了有效緩解。在項目建成之后，不僅對秦漢新城當?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整形成了有效助力，同時也達到了增加農(nóng)民經(jīng)濟收益以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的目標，農(nóng)業(yè)灌溉條件得到了切實改善，勞動力以及水資源等得到了有效節(jié)約，對當?shù)仄渌袠I(yè)發(fā)展也產(chǎn)生了積極影響，這對于社會生活穩(wěn)定以及民眾生活水平提升而言，都是極為有利的。同時，項目的建設也對示范區(qū)投資環(huán)境優(yōu)化形成了有效助力，對節(jié)水型社會建設形成了積極推動，這對于農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟以及節(jié)水型農(nóng)業(yè)建設而言，都是十分重要的，對我國農(nóng)村社會經(jīng)濟發(fā)展以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展都產(chǎn)生了積極影響。

3.3 環(huán)境效益

節(jié)水灌溉項目的投入，達到了有效提高水資源利用率的目標，不僅滿足了農(nóng)作物正常生長發(fā)育要求，實現(xiàn)了對水土資源的有效調配，同時也對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境形成了有效改善，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)結構得到調整之后得到了切實改觀，保肥、保水以及保濕效益變得更加突出，可對田間小氣候形成有效調節(jié)，保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展質量以及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外，土地平整等措施的實施，也會對農(nóng)田水土流失問題形成有效治理，能夠達到切實改善生態(tài)環(huán)境的目標，環(huán)境效益較為顯著。

4 結語

鑒于節(jié)水灌溉項目在水利工程應用中所取得的各種效益，有關部門需要進一步加強對類似項目的關注力度。應對地區(qū)水利工程具體情況展開詳細調查與分析，并結合小型水利工程特點，按照地方農(nóng)作物生產(chǎn)情況以及灌溉需求，制定出可行性較高的節(jié)水灌溉項目建設方案，做好一系列計算以及操作規(guī)劃，從而實現(xiàn)高質量項目建設目標，保證小型農(nóng)田水利工程應用可以達到最優(yōu)化效果，進而為地區(qū)經(jīng)濟以及生態(tài)等效益提升提供可靠支持與助力。