臨潼區(qū)高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)分析

宋紅陽

(西安市臨潼區(qū)零河水庫(kù)管理站，陜西 西安 710600)

高效節(jié)水灌溉是發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的有效途徑，也是節(jié)約水資源的重要舉措[1,2]。本文以臨潼區(qū)2018年高效節(jié)水灌溉工程為例，對(duì)項(xiàng)目區(qū)概況、存在問題、項(xiàng)目建設(shè)的必要性及可行性、項(xiàng)目的建設(shè)任務(wù)進(jìn)行了闡述，并對(duì)工程取得效益進(jìn)行分析，可為類似工程提供參考經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目區(qū)基本概況

臨潼區(qū)是陜西省重要的糧、棉、油生產(chǎn)基地之一。農(nóng)作物以小麥、玉米為主，棉花、蔬菜、瓜果等經(jīng)濟(jì)作物為輔。臨潼區(qū)境內(nèi)有大小河流10條，均屬渭河水系。其中，境內(nèi)河流7條，界河1條，入境河1條，過境河1條。南岸有零河、戲河、玉川河、沙河、五里河、臨河、三里河、韓峪河等8條河流匯入渭河，北岸有石川河匯入渭水。黃河2大支流之一的渭河似帶環(huán)繞，境內(nèi)河道長(zhǎng)36.5km，年過境徑流總量94.4億m3，提供水量1310萬m3，屬過境河道。

臨潼區(qū)2018年農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目涉及新市街道梁幸果蔬示范園，徐楊街道宏達(dá)種植合作社、綠康泰生態(tài)園，交口街道郭陽村，北田街道月掌村4個(gè)街道2個(gè)行政村3個(gè)園區(qū)460hm2耕地，全部實(shí)施高效節(jié)水灌溉。其中，糧食種植面積300hm2，占耕地面積的65.22%；蔬菜種植113.33hm2，占耕地面積的24.64%；果林種植46.67hm2，占耕地面積的10.14%；年糧食總產(chǎn)量277.20萬kg，蔬菜產(chǎn)量351.0萬kg。

1.2 項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)情況

臨潼區(qū)境內(nèi)有大小河流10條，均屬渭河水系。項(xiàng)目區(qū)徐楊、新市、交口、北田街道位于渭河平原區(qū)，徐楊街道項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)平坦，地層主要以粘土、粗砂、細(xì)砂層等為主，地下水補(bǔ)給充足，農(nóng)用灌溉機(jī)井成井深度80～150m，出水量為15～40m3·h-1。新市街道項(xiàng)目區(qū)地層主要以粘土、細(xì)砂、粗砂、粗砂夾礫等地層為主，地下水補(bǔ)給很好，一般農(nóng)用灌溉機(jī)井成井深度80～150m，出水量為25～40m3·h-1；交口街道項(xiàng)目區(qū)地層主要以粘土、細(xì)砂、粗砂、粗砂夾礫等地層為主，地下水補(bǔ)給很好，一般農(nóng)用灌溉機(jī)井成井深度30～80m，出水量為15～30m3·h-1；北田街辦項(xiàng)目主要地層以粘土、細(xì)砂、粗砂、細(xì)粉砂、粉土夾細(xì)粉砂為主，一般農(nóng)用灌溉機(jī)井成井深度80～180m，出水量為25～50m3·h-1，出水量穩(wěn)定；項(xiàng)目區(qū)地下水補(bǔ)給情況良好，水質(zhì)情況良好，符合農(nóng)業(yè)灌溉用水要求。

1.3 存在主要問題

項(xiàng)目區(qū)地處涇惠灌區(qū)末端，渠系大多數(shù)為土渠，損毀嚴(yán)重，配套不完備，地表水僅能滿足小麥冬灌溉需求，如遇到春旱則難以保障夏季灌溉。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地下水資源量豐富，但可利用機(jī)井僅40眼，井深80m，出水量為25m3·h-1，無法滿足工程建設(shè)的需要。且機(jī)井缺乏相應(yīng)的田間配套，田間灌溉方式多采用土渠灌溉或移動(dòng)軟管灌溉，漏滲嚴(yán)重，灌溉效率低，浪費(fèi)大量的水資源和勞力。項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有的灌溉條件和設(shè)施不能做到足量、及時(shí)地供給灌溉用水，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的農(nóng)田水利工程設(shè)施，利用項(xiàng)目區(qū)原有灌溉機(jī)井為灌溉水源，對(duì)機(jī)井進(jìn)行配套修復(fù)，提高節(jié)水工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，滿足工程建設(shè)的需要，徹底解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉問題。

2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性及可行性

2.1 項(xiàng)目建設(shè)的必要性

2.1.1 發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的需要

根據(jù)臨潼區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，項(xiàng)目區(qū)位于高效生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)，臨潼農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)大布局對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)提出了發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的要求，長(zhǎng)期以來水利設(shè)施投資嚴(yán)重不足，造成供水設(shè)施配套困難，加之水資源缺乏，嚴(yán)重制約了項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。項(xiàng)目建設(shè)可從根本解決限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的問題，為發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

2.1.2 緩解項(xiàng)目區(qū)水資源供需矛盾的需要

項(xiàng)目區(qū)普遍存在水資源開采程度和開采效率不高的問題。項(xiàng)目區(qū)地表水保證率低，不能滿足農(nóng)業(yè)灌溉需水量的要求，現(xiàn)有水源井大多為群眾自打的土井，標(biāo)準(zhǔn)低、壽命短、出水量低，且田間配套差，部分地段地下水質(zhì)差，無法滿足高效農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)水質(zhì)和水量的要求。因此，發(fā)展以村為單位的高效節(jié)水灌溉工程，既可解決項(xiàng)目區(qū)水源不足的問題，又可改善田間配套差的現(xiàn)狀。

2.1.3 有利于節(jié)水增效

項(xiàng)目區(qū)地下水資源量豐富，但灌溉方式多采用井水漫灌、移動(dòng)軟管灌溉，灌溉效率低，浪費(fèi)大量的水資源和勞力，且勞動(dòng)強(qiáng)度高。實(shí)施高效節(jié)水工程可有效減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)增產(chǎn)增收。

2.2 項(xiàng)目建設(shè)的可行性

2.2.1 組織機(jī)構(gòu)健全，管理制度完善

臨潼區(qū)于2015年成立了小型農(nóng)田水利項(xiàng)目建設(shè)管理處，負(fù)責(zé)工程的質(zhì)量管理、進(jìn)度管理和資金管理。臨潼區(qū)80%以上的小型水利工程推行了產(chǎn)權(quán)制度改革，并為經(jīng)營(yíng)者配發(fā)證書，使小型農(nóng)田水利工程管理得到加強(qiáng)。通過總結(jié)多年農(nóng)田水利重點(diǎn)縣項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，從前期規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工管理、建設(shè)管理、建后管護(hù)形成一套完整的運(yùn)行機(jī)制，為高效節(jié)水灌溉工程的建設(shè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)管理和保障。

2.2.2 具有建設(shè)高效節(jié)水灌溉工程的自然條件

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土地平整，水資源可以保證灌溉需要，現(xiàn)有變壓器等供電設(shè)施可滿足項(xiàng)目供電需要，農(nóng)田水利建設(shè)潛力大，高效節(jié)水工程的建設(shè)可有效提高灌溉保證率，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目標(biāo)。項(xiàng)目區(qū)地下水資源較為豐富，可以滿足工程需水量。

3 水資源供需平衡分析

項(xiàng)目區(qū)屬渠井雙灌區(qū)，地表水資源量來自涇惠灌區(qū)的客水水量。因?yàn)榈靥幑鄥^(qū)末端渠水供給很不平衡而且保證率不高，農(nóng)田灌溉主要依靠地下水，不足部分用地表水資源來補(bǔ)充。特別是徐楊街道和北田街道地處涇惠四支渠和九支渠末端，渠系破壞嚴(yán)重，只能解決冬灌用水，夏灌全靠地下水進(jìn)行農(nóng)田灌溉，地表水灌溉保證率低。另外，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和土地流轉(zhuǎn)的深入，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園逐漸興起，更加有利于高效節(jié)水灌溉工程的實(shí)施，渠水的水質(zhì)和水量都不能滿足滴灌或微噴的要求，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)開采地下水源，作為高效灌溉的主要水源。

3.1 現(xiàn)狀年水資源供需平衡分析

現(xiàn)狀年，北田、交口暗管項(xiàng)目區(qū)主要種植小麥和玉米，徐楊、新市項(xiàng)目區(qū)內(nèi)主要種植經(jīng)濟(jì)果木及各類蔬菜，地表水僅能解決苗期或花期灌溉，其余灌溉用水全部依靠地下水。經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年農(nóng)業(yè)地下用水量140.14萬m3，農(nóng)業(yè)地表用水量59.14萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉總需水量199.29萬m3。地表水供水量為59.14萬m3。由于機(jī)電井帶病運(yùn)行，單井出水量?jī)H為25m3·h-1，單井開機(jī)時(shí)間為600h左右，40眼機(jī)電井供水量為60.10萬m3。因此，項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年可供水量為119.38萬m3?，F(xiàn)狀年水量供需平衡分析見表1。從分析可知，項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年總?cè)彼?9.95萬m3。

表1 項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年水量供需平衡表

3.2 規(guī)劃水資源供需平衡分析

灌溉項(xiàng)目區(qū)通過采用高效節(jié)水，可減少滲漏損失和蒸發(fā)損失，與土壟溝相比，管道輸水損失可減少5%，水的利用效率比土渠提高了30%～40%，從而使灌溉水有效利用系數(shù)由0.70提高到0.80。徐楊、新市項(xiàng)目區(qū)種植大棚蔬菜，采用滴灌、微噴灌溉方式，灌溉水利用系數(shù)由0.70提高為0.90。規(guī)劃年實(shí)施高效節(jié)水后，項(xiàng)目區(qū)全部依靠地下水進(jìn)行管灌、滴灌或微噴等高效節(jié)水灌溉方式灌溉。規(guī)劃年農(nóng)業(yè)灌溉需水量177.94萬m3，其中，地表水灌溉需水量48.86萬m3，地下水灌溉需水量129.09萬m3。

項(xiàng)目實(shí)施后，維修舊機(jī)井40眼，新打機(jī)井33眼，使項(xiàng)目區(qū)完好機(jī)井?dāng)?shù)量達(dá)到73眼，單井流量達(dá)到30～40m3·h-1，單井開機(jī)時(shí)間為700h左右，機(jī)井工程年供水量為170.10萬m3，地表水可供水量48.86萬m3，主要用于作物的冬灌。從分析結(jié)果可知，項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃年可供水量為218.96萬m3。規(guī)劃年水量供需平衡分析見表2。

表2 項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃年水量供需平衡表

從表2可知，項(xiàng)目實(shí)施后余水41.01萬m3，項(xiàng)目區(qū)水資源供需緊張局面已緩解，水資源可利用量滿足項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。

4 工程建設(shè)任務(wù)

4.1 工程建設(shè)范圍及布局

臨潼區(qū)2018年農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目區(qū)分布在徐楊、新市、交口、北田4個(gè)街道2個(gè)村3個(gè)園區(qū)，實(shí)施高效節(jié)水灌溉460hm2，其中交口街道郭陽村、北田街道月掌村、新市街道梁幸果蔬示范園、徐楊街道宏達(dá)種植合作社、綠康泰生態(tài)園，實(shí)施管道灌溉工程418hm2，作物類型為小麥、玉米、大田蔬菜、櫻桃、葡萄等；徐楊街道宏達(dá)種植合作社、綠康泰生態(tài)園、新市街道梁幸果蔬示范園，實(shí)施滴灌工程35.33hm2，作物類型為櫻桃、大棚蔬菜、草莓；新市街道梁幸果蔬示范園，實(shí)施微噴灌工程6.67hm2，作物類型為西紅柿等大棚蔬菜。

4.2 工程建設(shè)內(nèi)容

4.2.1 水源井工程

在徐楊、新市、交口、北田4個(gè)街道2個(gè)村3個(gè)園區(qū)共新打機(jī)井33眼，修復(fù)配套機(jī)井40眼。其中，在徐楊街道宏達(dá)種植合作社、綠康泰生態(tài)園，新市街道梁幸果蔬示范園，交口街道郭陽村，北田街道月掌村新打150m深機(jī)井28眼，交口街道郭陽村新打200m深機(jī)井2眼，新市街道梁幸果蔬示范園新打280m機(jī)井3眼。修建井房12座，井臺(tái)40座，安裝智能井房16座，配套水泵33臺(tái)，鋪設(shè)地埋線14.282km，安裝HI-1型IC卡管理計(jì)費(fèi)儀26臺(tái)，安裝IC卡灌溉管理儀管理機(jī)5套。

4.2.2 低壓管道輸水工程

建設(shè)低壓管道工程418hm2。共鋪設(shè)PVC管道40.731km，安裝出水樁647座。

4.2.3 滴灌工程

建設(shè)滴灌工程35.33hm2。共鋪設(shè)、安裝各類管道326.988km，安裝首部5套，安裝蓄水罐4個(gè)，修建管理房5座。

4.2.4 微噴工程

建設(shè)微噴工程6.67hm2。共鋪設(shè)、安裝各類管道26.486km，安裝倒掛旋輪噴頭8960套，安裝首部1套，安裝蓄水罐1個(gè)，修建管理房1座。

5 投資概算及效益分析

5.1 投資概算及資金籌措

工程總投資1247.85萬元，其中，建筑工程投資843.77萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資176.10萬元，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備及安裝工程投資73.77萬元，臨時(shí)工程投資21.87萬元，其它費(fèi)用95.99萬元，預(yù)備費(fèi)36.35萬元。

臨潼區(qū)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目所需投資由中省財(cái)政投資、地方財(cái)政配套及群眾投勞折資、自籌資金構(gòu)成。工程概算總投資為1247.85萬元，其中，中央資金1000萬元，市級(jí)資金200萬元，群眾投勞折資、自籌資金47.85萬元。

5.2 效益分析

高效節(jié)水工程建成后，將有效提高灌溉保證率，保障糧經(jīng)作物增產(chǎn)，在節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能、省工、增產(chǎn)等方面產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

項(xiàng)目實(shí)施后可新增高效節(jié)水灌溉面積460hm2，高效節(jié)水灌溉面積占全區(qū)有效灌溉面積比例提高1.27%，達(dá)到38.33%。灌溉水利用系數(shù)提高到0.80以上，其中，低壓輸水管道工程0.80，微灌0.90。

項(xiàng)目建設(shè)年可節(jié)電8.21萬kW，每度電按0.2元計(jì)，共可產(chǎn)生節(jié)能效益為1.64萬元。工程建成后，項(xiàng)目區(qū)年可節(jié)水21.35萬m3，減少工程占地5.48hm2。

項(xiàng)目建成后農(nóng)田灌溉方式發(fā)生重大變化，能夠把勞動(dòng)力從土渠畦灌的傳統(tǒng)模式中解放出來，從而節(jié)省相當(dāng)數(shù)量的灌溉用工。參照已建成的節(jié)水灌區(qū)在不同灌溉方式下單位面積用工指標(biāo)調(diào)查資料，本項(xiàng)目高效節(jié)水項(xiàng)目區(qū)年667m2均節(jié)約灌溉用工日0.69萬個(gè)，工日單價(jià)以38元/工日計(jì)算，省工效益為26.22萬元。

項(xiàng)目建設(shè)后，將新增暗管輸水灌溉面積418hm2，現(xiàn)狀產(chǎn)量9900kg·hm-2·a-1，項(xiàng)目建設(shè)后產(chǎn)量達(dá)到12300kg·hm-2·a-1，年增產(chǎn)糧食2400kg·hm-2；微灌工程面積42hm2，現(xiàn)狀產(chǎn)量19500kg·hm-2·a-1，項(xiàng)目建成后產(chǎn)量達(dá)到22500kg·hm-2·a-1。

綜上所述，該項(xiàng)目建成后，可改善節(jié)水灌溉面積460hm2，年節(jié)水21.35萬m3，節(jié)地5.48hm2，省工0.69萬個(gè)，新增糧食生產(chǎn)能力67.2萬kg，新增經(jīng)濟(jì)作物54萬kg。以上各項(xiàng)共產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益406.04萬元。

5.3 國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

節(jié)水改造工程屬于社會(huì)公益事業(yè)，故項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)只作國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。經(jīng)分析計(jì)算本項(xiàng)目國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的固定資產(chǎn)投資為1035.72萬元，年度運(yùn)行費(fèi)為659.60萬元。主要國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果為，項(xiàng)目回收期5.2a，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值ENPV=662.6萬元>0，內(nèi)部收益率EIRR=12.08%，大于社會(huì)折現(xiàn)率(ic=12%)，說明該項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上可行。

6 結(jié)論

臨潼區(qū)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目區(qū)分布在徐楊、新市、交口、北田4個(gè)街道2村3園區(qū)，實(shí)施高效節(jié)水灌溉460hm2，其中，低壓管道輸水工程418hm2，滴灌工程35.33hm2，微噴灌工程6.67hm2；新打機(jī)井33眼，修復(fù)配套機(jī)井40眼；規(guī)劃工程總投資1247.85萬元。項(xiàng)目建成后，可改善節(jié)水灌溉面積460hm2，年節(jié)水21.35萬m3，節(jié)地5.48hm2，省工0.69萬個(gè)，新增糧食生產(chǎn)能力67.2萬kg，新增經(jīng)濟(jì)作物54萬kg，共產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益406.04萬元。