管网水池工程在山区人畜饮水、灌溉中的应用

(景东彝族自治县水利水电勘察设计室，云南 普洱 676200)

1 引 言

太忠乡地处景东彝族自治县东部，总面积285km2，可耕地面积2080hm2，是彝、瑶、哈尼等8个少数民族居住地。全乡辖14个村民委员会、173个村小组、总人口23612人，其中农业人口23223，占总人口的98%。辖区内海拔为1400～2580m之间，相对高差达1180m，立体气候明显，降水量丰富，年均降水量达1400mm； 年平均气温15.8℃，无霜期319d，年均日照2204.7h，属南亚热带山地温润气候。辖区内100%为山区，2010年国民生产总值5094万元，人均国民生产总值2151元，农民平均收入2456元，地方财政收入30万元，人均财政收入8.47元，粮食总产量84.29万kg，农民人均有粮357kg，是一个集“边、少、山、远、穷”于一体的典型山区农业乡，是国家重点扶贫乡。

全乡有较丰富的土地、水利、气候等资源，产业主要有烤烟、茶叶、林果、畜牧、蚕桑。项目区建设10个村(王家村、平掌、三合 、大松树、岔箐、大水井、方家箐、花石、沾牛)、69个小组、2420户、9505人，覆盖耕地面积1133.3hm2。

项目区有较丰富的土地、气候等资源，是全乡范围内能产优质烟叶基地村之一，但水资源利用贫乏、水利设施不配套，制约着烤烟等产业的发展。近两年干旱，更加剧了项目区人畜饮水难问题。

项目区土地资源宽广、光热资源好，但是水利基础设施薄弱，严重阻碍烤烟产业的发展。烤烟种植地块严重缺水，无法大面积发展烤烟，绝大多数用于种植玉米等旱粮，有利的土地自然优势不能转变为种烟等经济作物优势，且无机耕路、耕作条件差，农民增收难，生活生产用水困难。农民盼望解决烟区水利、机耕路等问题，发展烤烟等经济作物的欲望十分迫切。

2 设计思路

项目区管道沿线地处自然保护区，植被覆盖率高、生态环境较好，只有少部分处在生态环境差地段。结合人畜饮水项目及国家级自然保护区项目审批难、施工难度大、生态环境保护措施等情况综合考虑，该项目采用管道引水。

项目区以农业种植为主，作物一年两熟，大春作物有烤烟、花生、玉米、小麦等，小春作物有豆类、杂粮等，常年作物有蔬菜等。根据景东县国民经济发展规划对农业产业结构调整的要求，大春作物重点发展烤烟。

三合项目区为管网灌溉，本工程控制灌溉面积为1133.3hm2，烤烟灌溉面积1100hm2。根据《全国烟叶生产基础设施建设项目实施方案》中的规定，每公顷烟田配套0.33m3水的要求，1100hm2烟田需要净用水量8.26万m3。管网利用系数为0.9，则1100hm2烟田需要毛用水量9.18万m3。该工程考虑到项目区的人饮问题，涉及三合村1个取水点、10个村民小组、2420户、9505人，1410头大牲畜。根据云南省地方标准《用水定额》(DB53 T168—2006), 结合实际，供水规模参数值取为：

a.设计年限为10年。

b.人口增长率按每年7‰计算。

c.人均按80L/人·d。

d.大牲畜按30L/头·d，管网水量损失及其他未预见水量按10%计。

人饮需水量(供水规模)计算：

P人=P0(1+i)n=9505×(1+0.007)10=10192人

P畜=P0(1+i)n=1410×(1+0.005)10=1482头

W人=L人×P人=0.08×10192=815m3/d

W畜=L畜×P畜=0.03×1482=44m3/d

W合计=1.1×W=1.1×(W人+W畜)=945m3/d

三合管网工程取水坝在徐家水库下游，总库容652.9万m3； 其中兴利库容620.5万m3，多年来除保证基本蓄水，还可满足下游农田灌溉，并有部分余水供下游川河及其他河流补水，维护生态用水。另有1.1km2区间径流面积，保证率P=80%对年供水量为44.5万m3。

本工程控制灌溉面积为1133.3hm2，灌溉面积1100hm2，按0.33m3/公顷/月计算，耕地灌溉用水量W南=(12390×5-18800)/20=2157.5m3/d，W北=(4138×5-3000m3)/20=884.5m3/d。

已知输水主管道总长L米，落差H米，流量Q，管径确定采用水力学及农田水利学公式：

hf=10.28×n2×Q2/D5.33×L

式中hf——沿程水头损失，m；

n——糙率； (其中，塑管取0.008，钢管取0.012)；

Q——流量，m3/s；

D——管径，m；

L——管长，m。

局部水头损失，按沿程水头损失的10%。

流速计算：

V=Q/A=Q/(0.785×D2)

三合管网工程根据供水定额，每公顷烟田月保证供水0.33m3，用于保苗移栽灌溉，抗旱天数30d，制定该灌区灌溉定额为0.33m3/公顷/月，该项目控制烟田(地)面积1100hm2，按照1年轮作计算。根据三合等10村地形共分为24个分水点。来水量调节=(作物需水量-蓄水量)÷20天。

项目区内已建小水池、小水窖及现在正在建设的爱心水窖等储水工程与该项目连通储水，确保每一滴水都储存备用。结合项目区耕地分布情况，利用水池压力及水池与耕地落差增设喷灌、滴灌等节水灌溉设施，大大提高水资源利用率的同时，节省了大量劳动力。项目区水源地处国家级自然保护区，水源无污染、水质较好，加上管道密封引水，喷灌、滴灌无需对水进行净化处理； 利用水池压力及自然落差，无需增加电力设施就能实现喷灌、滴灌等节水灌溉技术推广应用。

3 与同类项目相比的创新特点

传统情况下是建设渠道进行引水，但沿线有2.9km经过徐家坝国家级自然保护区，采取传统渠道建设方法严重破坏生态环境，项目审批难度大(基本不可能)，施工过程中原材料难以运输，工程造价大。基于以上情况，采用管道进行引水。管道沿线对植被及生态破坏不大，可以忽略不计，项目审批易通过，施工难度降低，易于施工。

采用管道引水比传统渠道引水优点多：

a.对沿线生态环境破坏及影响较小。

b.传统渠道建成后比同一平面低洼，破坏原雨水自流面，渠道以上径流面积雨水都汇积流入渠道，增加渠道防洪及泄水压力； 管道把水引入水池，水池与水池连接，调节来水量，不存在防洪及泄水压力。

c.采用管道引水保证引水量100%供应，避免了渠道引水中开口过多导致的水量沿途损失及蒸发。

d.实现跨流域调水，增加用水控制范围，且工程易于实施； 采用渠道沿线水头损失大，减少用水控制范围，且工程施工难度大。

e.保证输送水源卫生，人畜可直接饮用； 采用渠道沿线暴露在外面，雨天等不可预见污染大，人畜不可饮用，只能用于灌溉。

f.渠道施工占线长，工程质量难于控制； 管道施工集中采购、集中焊接，工程质量容易控制。

g.渠道建成后占线长，自然灾害对渠道造成影响大，易破坏，管理难度及成本大。管道建成后自然灾害影响小，容易管理，维护成本低。

h.高位大水池建立与原有小水池、小水窖及现建设爱心水窖实现连通蓄水，高位水池对来水量及用水进行调节，减少对水资源的浪费，几乎可以保证每一滴水都能储存备用。

i.利用高位水池、原有小水池、小水窖及现建设爱心水窖与控制范围内山地形成落差及压力，实现喷灌、滴灌等节水灌溉技术应用。现在水资源逐年减少，节水灌溉技术已成为现代农业，特别是我们山区农业灌溉发展新趋向。现在建成的大多数喷灌、滴灌等节水灌溉技术都是建立在耗费资源的前提下，是在相对条件好、电力设施完备的情况下进行的。而该项目区节水灌溉技术完全利用已建成的高位水池、原有小水池、小水窖及现建设爱心水窖来实现，相对条件较差的地区也能实现，无需电力设施，既环保又节省资源，大大提高山区耕地利用率及庭院经济发展。

4 与当前省内外同类研究、同类技术的综合比较

与当前我市内同类项目相比，该项目实施属我市领先水平，社会效益、经济效益比较明显，得到当地农户认可。

与省内外大的引调水工程相比(如：牛拦江引水工程、引黄入晋工程、规划中滇中引水工程)：

a.项目工程规模小，投资小，项目易实施，效益显著。

b.对沿线生态环境破坏及影响较小。

c.管道材料可集中采购，施工质量相对好控制。

d.采用管道引水保证引水量100%供应，避免了渠道引水中开口过多导致水量沿途损失及蒸发。

e.管道建成后自然灾害影响小，容易管理，维护成本低。

f.该工程借助高位大水池建设与原有小水池、小水窖和现建设爱心水窖实现连通蓄水，高位水池对来水量及用水进行调节，减少对水资源的浪费，几乎可以保证每一滴水都有用。

g.该工程借助现成落差、压力自流，不存在泵站提调水； 利用现成落差、压力实现喷灌、滴灌等节水灌溉技术应用，无需电力设备，既环保又节省能源。

h.特别适用于云、贵、川山区及半山区人畜饮水及耕地节水灌溉。

5 社会经济效益情况分析

项目实施，可改变当前的有水用不着、耕地靠天打粮、广种薄收的状况，大大提高现有水资源的辐射功能，变土地资源优势为经济优势； 另一方面还能提高项目区的抗旱、抗灾、防洪、保收能力，帮助农民调整农业产业结构，发展经济作物，提高农民收入，彻底改变农民毁林开荒、靠破坏生态和水土资源来增加种植面积提高收入的现状。项目实施对保护土地，保护森林资源，发展生态农业有重要意义，兼具良好的经济和社会效益。

工程的建设，完善了耕地灌溉节水工程，改善了1133.3hm2农田的灌溉用水条件，使水资源得到合理利用，设计水平年增加了灌溉面积1060hm2； 促进农业种植结构的调整，发展优质高效农产品，粮经种植比例由80∶20提高到54∶46； 充分利用现有土地资源，耕地复种指数由1.53提高到1.60。项目区现灌溉面积100hm2，缺灌面积1040hm2，通过项目的实施，可改善灌溉面积373.3hm2，新增灌溉面积666.7hm2。实施项目经济效益主要表现为工程实施后增加灌溉面积带来的农作物产量的增加。

灌溉效益是指项目为农、林、牧等提供灌溉用水可获得的效益，按分摊系数法计算，即按有无项目对比灌溉和农技措施可获得的总增产量乘以效益分摊系数计算。以灌区现状年平均单产代表灌溉前的作物平均单产，以当地的现行市场价作为农产品的影子价格，灌溉效益分摊系数按扣除农业生产成本法确定，其值在0.30～0.45之间，并考虑作物种植比例的变化。

项目的实施，进一步规整土地，涵养水源，保持水土，提高土壤肥力，保证农作物稳产、高产； 便于更好地利用生态链的规律，改善生产结构，进行种植、养殖、加工有机结合的综合性规模开发，建立良好的农业生态环境； 水利设施的进一步配套，水利化程度的提高，有利于逐步应用技术推广无公害农业，保护人类赖以生存的自然环境； 农业生产产值和产量的提高，可避免群众自发地开发荒坡，从而保护了植被，对生态环境起到一定保护作用。

6 结论与建议

项目实施改善了项目区人畜饮水及饮水安全问题，对进一步改变、加快灌区少数民族地区贫穷落后面貌，促进项目区农业、林业、牧业发展起到至关重要的作用。

项目实施前提是水源与用水点高落差(山区、半山区固有特点)。采用管道从国家级自然保护区调水，减少和避免了传统渠道引水对环境造成的影响和破坏； 高位水池分布建立与小水池小水窖连通蓄水，既满足人畜饮水需求，也为节水灌溉提供有利保证。现在水资源日趋贫乏，该项目是从保护区内原建有水库引水，水资料丰富，但其他同类项目实施只靠河流引水，建议在保护生态环境及可行条件下建立水库，以保证充足水资源供给。喷灌、滴灌等节水灌溉技术应用涉及面广，经费开支大，县级无能力实施，有待中央、省、市给予立项审批，加大、加快节水灌溉技术应用。

该项目实施后，今年在项目区内抗旱中起到了比较好的作用。往年靠县人民政府送水吃的村庄，今年只需在家就能喝上清凉的自来水。经济作物、庄稼也如期播种，庭院经济作物种植面积加大，大大提高了经济效益。现在西南大部分地区连年干旱，特别是云南地区，希望对该项技术的总结，可以让更多与项目区情况相同的地方借鉴，相互学习，为山区水资源利用，森林、环境资源保护及提高山区经济收入找到一条好的出路。

李序量.水力学[M].第三版.北京：水利水电出版社，1991.