维西县牧区饲草料地节水灌溉项目建设效益分析

张 真，肖贵阳，马俊松

（云南润滇节水技术推广咨询有限公司，昆明650000）

我国牧区水利是在建国以后50多年间逐步发展起来的，经历了开辟缺水草场或无水草场，解决牧区牲畜饮水开展的牧区水利建设和在草畜双承包体制下，重点发展以水为中心的家庭灌溉草库伦、增强畜牧业的防灾抗灾能力两个阶段后，进入21世纪以来，国家开始逐步推广节水灌溉饲草料地，主要围绕“合理开发和利用水资源，加强饲料基地、人工草地、改良草地建设，增加牧草供给能力”的建设内容，推广和应用先进的节水灌溉技术，发展规模化的节水灌溉饲草料基地，着力解决牧区的水问题和草问题。

1 概况

维西傈僳族自治县（以下简称维西县）位于云南省西北隅，迪庆藏族自治州西南端，东经98°54′～99°34′，北纬26°53′～28°02′之间，平均海拔2340m，多年平均降雨量1223.2mm，相对湿度70%，多年平均蒸发量1100.0mm，年均气温在10.9 ℃～11.9 ℃之间，多年平均风速1.3m/s，无霜期245d。

维西县草山草地区面积18.76万hm2，其中开发后用作牧地1.37万hm2，未经开发的自然草山草坡面积17.39万hm2，其中可利用草山草坡面积17万hm2。畜牧业是维西农村经济一大支柱产业，是高原半山区农民经济收入的主要来源。维西县境分属金沙江、澜沧江两大流域水系，金沙江在境内流长只有10.07km，是东部边际过境客水。澜沧江由北向南进出县境，境内流长153.9km，水能资源丰富。

2 项目建设的必要性和可行性

维西县现有饲草料主要来源于天然草地，农副秸秆少，由于牧区气候寒冷、耕地少、农作物品种单一，复种指数低，产量低，牲畜冬、春饲料缺乏严重，同时项目区的水利基础设施相当薄弱，灌溉用水的有效利用率又比较低，迫切需要发展牧区节水灌溉，建立节水、高产、优质、高效灌溉饲草料地，促进项目区经济发展。项目区自2009年以来连续实施小型农田建设，在节水灌溉方面有着良好的基础，因此在项目区发展饲草料节水灌溉是必要的，也是可行的。

3 项目建设

本项目建设内容：建设牧区牧草地节水灌溉项目区745.67hm2，项目区位于维西县维登乡、中路乡、白济汛乡，共分为6个灌区，区内作物种类为玉米、小麦、荞麦、土豆、青饲料和绿肥等饲草料作物。项目区共修建6个取水坝，修建管道133.562km，新建300m3水池1个，100m3水池6个，50m3水池17个，沉砂池6个，给水栓3184个，水表87个，闸阀154个，阀门井161个，减压阀10套，补气阀6套，修复渠道5.575km。

根据SL334—2005《牧区饲草料地灌溉与排水技术规范》，0.33万hm2以下为小型工程，本工程的工程等别为V等，主、次要建筑物等级均为5级。项目区供水水源均为山溪径流，灌溉设计保证率大于等于85%。

4.1 工作制度

为减少系统总供水管网投资，同时便于作物的种植，采用多出水口同时出流的分组轮灌方式工作。根据轮灌组编组因素，并结合实际情况，每根干管作为一个独立的灌溉系统，一次灌水延续时间22h。

4.2 管网设计流量

管网流量计算顺序按给水栓—支管—分干管—干管进行。

4.2.1 给水栓流量

按种植单一作物计算，给水栓设计流量如式（1）：

式中 Q设为灌溉设计流量（m3/h）；η为灌溉水利用系数；t为每天灌水时间（h），取22h；m为设计净灌水定额（mm），取24.8mm；A为系统设计灌溉总面积（每个给水栓的控制面积）（m3）；T为设计灌水周期（d），取8d。

4.2.2 支管流量Q支

支管流量Q支等于其所控制的给水栓流量之和，支管流量Q支的计算如式（2）：

4.2.3 分干管流量Q分干

分干管流量Q分干等于其所控制的支管的最大流量Q支。

4.2.4 干管流量Q干

干管流量Q干等于其所控制的支管的最大流量Q分干。

4.3 管道系统布置

4.3.1 取水构筑物（取水坝）

为使管道能够正常取水，在部分管道首部共布置取水坝6座，采用M7.5浆砌块石挡墙式取水坝，溢流坝坝体表层包裹C20混凝土护面，最大坝高2m，坝长8～14m不等。

4.3.2 管网布置

4.3.2.1 给水栓位置

田间灌水系统由给水栓放水至田间灌沟灌溉，根据灌水沟沟距，给水栓在支管上每隔40m布置1个给水栓，每个给水栓控制面积0.25hm2。

4.3.2.2 支管布置

支管基本沿等高线布置，支管行距根据地形及灌水沟长度确定，大致为50m。

4.3.2.3 干管、分干管布置

干管、分干管沿地势较高的位置布置，支管与分干管尽量垂直布置。

4.4 管材比选

管材选择本着安全、可行、经济的原则和在满足设计要求条件下，尽量减少管材类型，经综合比选，本工程干管、分干管、支管均采用PE管。

4.5 管网水力计算

根据GB/T 20203—2006 《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》，项目工程设计末级支管以轮灌的最不利管路管网水力计算。

4.5.1 管径选择

管径按式（3）计算：

式中 D为管径（m）；Q为流量（m3/s）；V为流速（m/s）。

管径D的选择在管道允许流速范围0.5～3m/s内，以充分利用地形高差为原则。由于灌区是轮灌的方式灌溉，供水管与输水管根据干管的大小决定，选择干管中最大的管径。

4.5.2 水头损失计算

水头损失按项目灌片轮灌组最不利管路计算。

4.5.2.1 沿程水头损失

干管、支管均选用PE管，沿程水头损失按式（4）计算。

式中 Q为流量（m3/s）；d为管道计算内径（mm）；f为沿程水头损摩阻系数，取0.000915；m为流量指数，取1.77；b为管径指数，取4.77。

4.5.2.2 局部水头损失

局部水头损失按沿程损失的10%计算。管道末端出口的工作压力应满足干管工作压力，干管高1m，自由水头控制在2m以上。

4.6 管网建筑物

根据GB50288—99《灌溉与排水工程设计规范》，以及水利水电工程等级划分及设计标准规定，取水建筑物设计洪水标准为10年，校核洪水标准为20年，均为小型建筑，各取水建筑物结构型式为重力式取水建筑，结构采用梯形实用堰，采用实用堰流的水力计算公式复核其过洪能力。具体计算如式（5）：

式中 Q为过流量（m3/s）；ε1为侧收缩系数；m为堰流量系数；n为堰孔数；b′为一个堰孔净宽（m）；H0为堰顶全水头（m）。

取水建筑物设置有溢流段实用宽顶堰型式，坝高根据取水建筑物的高程要求和堰顶水头来确定，过水断面边墙高度根据堰高和堰顶全水头确定，基础埋深根据实际地形埋深为1.5～2.0m；取水建筑物后设厚0.5m的M7.5浆砌石护坦。

5 项目实施后效益

项目实施后，项目区作物种植结构优化调整，灌溉方式由原来的渠道灌溉变成管道灌溉，灌溉水利用系数由现状的0.45提高到0.86，综合用水净定额2217万m3/万hm2。项目区规划745.67hm2耕地。现状灌溉需水量598.52万m3，工程实施后灌溉需水量192.23万m3，年节水量406.29万m3，水价按0.2元/m3计，工程年节水效益81.26万元，节水效益十分显著。项目实施后收益2933.9万元，项目区增加粮食产量2450t，增加草料2899t，增加产值912.5万元。项目实施后增加草料2899t，按每公顷天然草场年产2.46t干草计算，保护草场0.12万hm2，生态效应明显。

与传统灌溉模式相比，在节水、增产优质饲草料、扩大牲畜饲养量上，都有着明显提高和改善，促进牧区生态效益、经济效益和社会效益的协调统一，推动了维西县农村经济的发展，为周边畜牧业发展也提供了可靠的发展模式。

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