盐湖区小型农田水利工程设计方案浅析

廉 纳

(山西省运城市盐湖区水务局, 山西 运城 044000)

盐湖区小型农田水利工程设计方案浅析

廉 纳

(山西省运城市盐湖区水务局, 山西 运城 044000)

受地理位置、自然气候等影响，近年来盐湖区旱灾频繁发生，探讨盐湖区小型农田水利工程设计迫在眉睫。本文依托小型农田水利实施方案，选定灌区规划范围，设定项目建设内容，选定2014年为设计基准年，采用轮灌的灌溉方式。从灌溉制度拟定、灌溉水量计算、水资源供需平衡分析三个方面进行需水量核定。对类似小型农田水利工程设计具有借鉴意义。

小型农田水利工程； 设计基准年； 灌溉制度拟定； 灌溉水量计算； 供需平衡分析

1 概 况

运城市盐湖区位于山西省南部，受地理位置、自然气候等影响，该地区旱灾频繁发生，经常导致农田大面积减产，直接影响粮食生产，严重制约农村经济发展。为改善农业生产条件，盐湖区先后修建和配套了大量水利工程设施，引黄灌区末级渠系配套和各小型灌区的节水灌溉工程建设速度明显加快。为进一步扩大、巩固小型农田水利建设成果，提高地下水资源和现有水井的利用率，特进行盐湖区小型农田水利建设工程设计方案编制工作，本文依托《盐湖区2015年度小型农田水利重点县建设项目实施方案》进行深入分析，探讨盐湖区小型农田水利建设工程设计中的经验和亮点，对加快新农村建设具有重要意义[1]。

2 工程规划

2.1 建设内容

盐湖区规划发展农田高效节水总面积3.443万亩，其中：黄灌区管灌2.303万亩，井灌区管灌1.09万亩，大棚滴灌0.02万亩，大田喷灌0.03万亩。工程涉及泓芝驿镇的余林、乔阳、寨头、寨里、西翟底，北相镇的南相、西张贺、西曲马、北相、相庄、寨庄、小店，席张乡的席张、南贾及龙居镇的雷家坡村，共计4个乡镇15个村。

工程主要建设内容包括：预应力混凝土压力管道铺设、农用灌溉移动水带购置、水泵购置与安装、水井管理房建设、喷灌管道设施铺设与安装、地下式钢筋混凝土调蓄池建设等。

2.2 规划标准

盐湖区灌区属缺水地区，主要农作物为小麦、玉米、果树和蔬菜等，灌溉方式有管灌、微灌、喷灌等，根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288—1999)、《微灌工程技术规范》(GB/T 50485—2009)、《喷灌工程技术规范》(GB/T 50085—2007)，管灌工程的灌溉设计保证率取75%，微灌工程的灌溉设计保证率取85%，喷灌工程的灌溉设计保证率取85%。工程设计基准年为2014年[2-3]。

2.3 总体布置

根据盐湖区《小型农田水利重点县建设方案(2013—2015年)》，规划建设任务主要分为中部和西南两个片区，共发展高效节水总面积3.443万亩，包含大棚滴灌、大田喷灌、管道输水灌溉3种灌水方式。中部区为泓芝驿镇、北相镇2个镇12个自然村，为黄灌区管灌和喷灌，发展管灌面积2.303万亩，喷灌0.03万亩；西南区包括席张乡、龙居镇2个乡镇3个村庄，任务为大棚滴灌0.02万亩、管道输水灌溉1.09万亩。结合当地灌溉现状，工程采用地下管道输水，灌溉方式采用轮灌。一般情况以每眼井为一个独立的灌水单元。干、支管根据地形坡度、作物种植方向和田间道路等因素布置，支管垂直干管布置，间距一般为80m。

3 需水量核定

3.1 灌溉制度拟定

2015年盐湖区高效节水工程由黄灌区管灌、井灌区管灌、大棚滴灌、大田喷灌四部分组成。

3.1.1 灌溉水利用系数

灌溉水利用系数是根据灌区大小、水源情况、管渠系布置以及管渠道长度、土质、防渗措施和管理水平等因素综合确定[4]，根据国家和水利行业的有关规定和规范，管道输水利用系数取0.95，管灌田间水利用系数取0.9，管灌水利用系数取0.85，滴灌灌溉水利用系数取0.9。

3.1.2 灌溉定额计算

农田灌溉用水量一般应根据灌区内灌溉试验资料确定，参照尊村引黄灌区30多年的灌溉经验，根据运城市农业发展规划的产量指标及作物需水量、有效降水量，并考虑灌区的节水措施，按水量平衡原理综合分析确定各种作物的灌溉定额。

a.作物产量指标及田间耗水量。根据运城市农业发展规划和《山西农业节水理论与作物高效用水》，灌区亩产量确定为小麦400kg/亩，棉花80kg/亩，玉米430kg/亩，果蔬1500～3500kg/亩。结合项目区群众多年高产灌水的经验，项目区主要作物产量指标及全生育期耗水量见表1。

表1 项目区作物产量指标及田间总耗水量

b.作物设计年生长期。小麦生长期(首年10月至次年5月)，苹果生长期(4—10月),玉米生长期(6—9月)。

c.不同灌溉设计保证率的设计降雨量。考虑年降雨量在时间分配上的差异以及对作物灌溉需水的影响，为避免出现作物生长期降雨频率和灌溉设计保证率相差较大的情况，灌溉设计保证率采用作物生长期降雨资料进行频率计算，选择降雨频率和灌溉设计保证率相同的年份作为设计代表年。

由年降雨量表可推求多年平均降雨量，年降雨量变差系数CV=0.3。根据《山西省水文计算手册》附录表Ⅰ-2，Cs= 2CV，可求得不同灌溉设计保证率的设计年降雨量Pp，见表2。

表2 灌溉设计保证率的设计年降雨量

对1980—2012年全年降雨量分别在小麦生长期、苹果生长期、玉米生长期进行排频分析，灌溉设计保证率按75%，确定2006年为设计代表年。

d.主要作物有效降雨。农作物生长期降雨有效利用系数按0.8～0.9考虑。项目区作物代表年及设计年生长期有效降雨资料见表3。

表3 设计年降雨量月分配 单位：mm

e.灌溉定额核定。作物灌溉水量采用水量平衡分析法确定，在作物全生育期中任何一个时段，土壤计划湿润层H内储水量的变化采用如下水量平衡方程表示：

(1)

式中Wt，W0——任一时段t和时段初的土壤计划湿润层内储水量，m3/亩或mm；

Wr——由于土壤计划湿润层增加而增加的水量，在把作物整个生育期看作一个时段时，相当于土壤储水量按一个深度计算，取Wr=0；

P0——保存在土壤计划湿润层内有效雨量，m3/亩或mm；

K——时段t内的地下水补给量，项目区地下水埋深在3m以下，不予考虑；

M——作物时段t内的灌溉水量，m3/亩或mm；

ET——作物时段t内的田间需水量，m3/亩或mm。

作物灌溉水量可根据式(1)由式(2)计算推求：

(2)

计算得各种作物灌溉制度见表4。

表4 灌溉制度

续表

灌溉保证率75%的情况下，大田作物管道灌溉制度见表5。

表5 管灌区作物灌溉制度(P=75%)

M毛综=(180×59%+120×41%+115×35%)/0.85=230.18m3/亩

q毛=0.24/0.85=0.28m3/(s·万亩)

3.2 灌溉用水量计算

项目区高效节水灌溉面积3.443万亩，其中黄灌区管灌2.303万亩，井灌区管灌1.09万亩，大棚滴灌0.02万亩，大田喷灌0.03万亩，详见表6。

表6 盐湖区2015年高效节水灌溉规划

根据作物种植面积及灌溉制度，计算可得：黄灌区作物毛灌水率为0.28m3/(s·万亩)，项目区管灌面积2.303万亩，需要流量为0.64m3/s。项目实施区年共需水796.2万m3，其中黄灌区530.1万m3，井灌区266.1万m3。灌溉用水量见表7。

表7 灌溉用水量

3.3 水资源供需平衡分析

项目实施后，年灌溉需水量266.1万m3，除雷家坡利用中水50.7万m3外，还需开采地下水215.4万m3。根据《运城市第二次水资源调查评价报告》，该区域地下水可开采模数为15万m3/(km2·a)，年允许开采量为300万m3。项目区内井灌区地下水资源的可开采量和37眼水井的取水能力，完全可满足项目区年开采地下水215.4万m3的需要。

雷家坡灌溉工程水源为城西富斯特污水处理厂中水，日排放量为5万m3/d，中水出厂后，通过DN1800mmm钢筋混凝土排水管排入硝池滩，沿途无用水户。本次雷家坡农田采用中水灌溉，水量完全可得到保证。

尊村引黄灌区孙坞二级站位于盐湖区西张贺村，安装两台SLOW350-380(Ⅰ)型水泵，设计流量为0.86m3/s。黄灌区的管灌灌水率为0.28m3/(s·万亩)，2.303万亩的黄灌面积需要的灌溉流量为0.64m3/(s·万亩)，灌溉水源能满足灌溉要求。

4 结 语

受地理位置、自然气候等影响，近年来盐湖区旱灾频繁发生，严重制约当地经济发展。为改善农业生产条件，本文依托盐湖区小型农田水利建设项目实施方案进行深入分析，探讨盐湖区小型农田水利工程设计方案。

盐湖区规划发展农田高效节水总面积3.443万亩，涉及4个乡镇15个村，主要建设内容包括：预应力混凝土压力管道铺设、农用灌溉移动水带购置、水井管理房建设等。设计中，工程设计基准年选定为2014年，管灌、微灌、喷灌工程的灌溉设计保证率分别取75%、85%、85%。结合灌溉现状，采用地下管道输水，灌溉方式采用轮灌。支管垂直干管布置，间距一般为80m。

设计中，依据行业规范和灌区现状，选定管道输水利用系数、管灌水利用系数等参数；从作物产量指标及田间耗水量、作物设计年生长期、不同灌溉设计保证率的设计降雨量等几个方面进行灌区灌溉定额计算；综合灌溉面积分析灌溉用水量，依据地下水开采和中水回用进行水资源供需平衡分析。

[1] 陈孝琴.小型农田水利工程建设问题的探讨[J].现代制造,2010(6):17-17.

[2] 徐满杰.浅谈小型农田水利工程建设问题及对策[J].科学之友,2010(5):61-62.

[3] 王懋懿.谈小型农田水利工程设计的几点体会[J].科技创新与应用,2012(22):34-34.

[4] 董长青.新时期小型农田水利工程设计相关问题的分析[J].科技展望,2014(11):175-175.

Analysis on design plan of small farmland water conservancy projects in Yanhu District

LIAN Na

(ShanxiYunchengYanhuDistrictWaterBureau,Yuncheng044000,China)

Yanhu District suffers from frequent droughts in recent years due to the influence of geographical location and natural climate, etc. It is urgent to design small farmland water conservancy projects in Yanhu District. In the paper, small farmland water conservancy implementation plans are relied for selecting the irrigation area plan scope. Project construction contents are set. 2014 is regarded as the base year for design. Rotation irrigation mode is adopted. Water demand is checked from three aspects of irrigation system formulation, irrigation water quantity calculation and water resources supply demand balance analysis. The paper has reference significance for designing similar small farmland water conversancy projects.

small farmland water conservancy projects; design base year; irrigation system setting; calculation of irrigation water quantity; supply-demand balance analysis

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.07.020

TV93

A

2096-0131(2017)07- 0070- 05