大同市左云县井灌区节水灌溉工程设计

路雁东

（大同市水旱灾害防御中心，山西 大同 037004）

大同市左云县，位于山西最北部，北与内蒙古凉城县毗邻，西邻右玉县，南靠山阴、怀仁两县，东与大同市相连，全县总面积1 314.2 km2。左云县地处黄土丘陵风沙区，属干旱、半干旱大陆性气候，年降雨量409.6 mm，受地形、气候等因素的影响，造成了“十年九旱”，水资源严重贫乏的困境。

随着国民经济的发展，人们已不满足于仅能解决温饱的产业种植结构，进一步加大了农业投入，增加了农业科技含量，逐步对农业种植结构进行调整，向稳产、高产、高效、优质的农业发展。导致水资源需求量不断增大，使有限的水资源更加紧缺，供需水矛盾进一步突出。另一方面，由于现有的灌溉设施老化失修，部分工程损毁严重，灌溉水利用率较低，灌溉成本较高，加重了供水负担。

1 井灌区节水灌溉工程概况

1.1 自然及社会经济状况

本项目区位于左云县境内，十里河两侧，地形较为平坦，属温带干旱半干旱大陆性气候，干旱低温，气温变化幅度较大。多年平均降雨量409.6 mm，多年平均蒸发量1 776.4 mm，年均气温5.4℃，全年无霜期117 d。耕作区土壤为壤土（砂壤、轻壤土），种植作物有豆类、莜麦、山药、谷黍，经济作物葫麻、其它。本项目区涉及人口1.19 万人，总耕地面积2 340 hm2，有效灌溉面积860 hm2，人均纯收入1 095 人。

1.2 工程现状

根据当地的耕地条件，地下水资源量等综合因素，确定节水灌溉面积800 hm2。其中由于本地区风大沙多，井灌区内地形较为平坦，管灌的经验又较为丰富，故确定管灌面积为400 hm2；由于本地群众对节水技术要求比较强烈，鉴于喷灌具有灌溉水利用系数高、节省劳动力等特点，确定喷灌面积为240 hm2；项目区内还穿插有一定的防渗渠道，为充分提高现有设施的利用率，确定渠灌为160 hm2。

管灌建设在不适宜喷灌及防渗渠、离村较远、管理不方便的地方；喷灌建设在矮杆作物（包括经济作物、蔬菜）、离村近、管理方便、群众的管理积极性高、周边绿化好的地方；渠灌建设在现有部分防渗渠道好、管理又较为松散的地方。

1.3 地下水资源计算

《大同市左云县井灌区节水灌溉工程可研报告》对地下水资源量采用水均衡法进行计算。计算对象是与大气降水和地表水有直接或间接水力联系，矿化度小于2.5 g/L 的中浅层地下水，计算深度为现状开采深度，一般在60 m 以内，计算项主要包括补给量、排泄量、天然资源量及可开采资源量等。

计算步骤，首先计算包括井灌区的区域各种地下水资源量，在此基础上计算水文地质分区资源量，最后计算地下水可开采量。为求得不同保证率下的资源量，可研根据降水频率，分别对保证率为25%、50%、85%和95%的丰、平、枯、特枯的多年平均补给量和天然资源量进行了计算。经计算区域地下水总补给量，丰水年为 1 695.06 万 m3，平水年为 1 531.05 万 m3，枯水年为 1 368.10 万 m3，特枯年为 1 273.2 万 m3，多年平均为 1 592.87 万 m3。

因水循环的周期性及多年调节作用，对区域及各水文地质分区的多年平均地下水可开采量，可用开采系数法计算，经过计算，区域地下水多年平均可开采量为 933.69 万 m3。

2 节水工程设计

2.1 喷灌工程设计

本次规划喷灌工程共240 hm2，选用半固定式喷灌系统，由水源枢纽，管路及喷头组成，每眼井构成一个枢纽，单独工作，机井新建下卧式井台，管路系统由干管、支管、竖管组成，干管固定埋入地下，管顶线以上埋深1.8 m，采用塑钢管，在管道末端设渗水井一座。移动支管垂直干管的两侧，采用铝合金管，在每条支管上设一定数量的镀锌钢管，顶部安装喷头，钢立管高度为2.0 m。移动铝管与截阀开关用快接软管连接。截阀开关与移动铝管工作一组，备用一组。

2.2 低压管灌工程设计

管灌形式的选择本次规划低压管灌400 hm2。该节水灌溉项目区的地势比较平坦，土壤肥沃，属一家一户耕种，各户的土地面积均为0.33～0.46 hm2，种植作物以豆类、谷、山药、葫麻、经济作物及其它作物，各种作物的灌水时间不统一，灌水面积不一致，用水量不相同，给用水管理造成了一定的困难。因此，考虑到灌溉的方便和适时，以及资金的投入，拟定采用单井控制，干、支管固定、软管移动的管灌方式。

2.3 渠灌工程设计

共规划渠灌工程160 hm2，除利用原有防渗干渠外，规划新建防渗干渠700 m，沿干渠每隔200 m 设一条支渠，规划新建支渠总长7 470 m。干、支渠型式均采用现浇混凝土“U30”型渠，渠底设一布一膜土工布，每10 m 设一条伸缩缝，伸缩缝用沥青砂浆充填。支渠双向供水，每10 m 设一分水口，渠灌区共设分水口730 个。每条支渠（最末一条除外）首部设分水闸，相应干渠设节制闸，渠灌区共设节制分水闸15 处。节制分水闸、分水口均采用简易木板，外衬自行车内胎充气止水，衬砌渠道预留闸槽，槽宽2 cm，槽深5 cm。每隔50 m 设一过路桥，采用预制钢筋混凝土盖板，渠灌区共设过路桥149 座。

2.4 田面工程设计

由于项目区内地形平坦，所划畦田规划统一，畦宽3～5 m，畦长50～120 m，故不再进行田面工程设计。

3 经济效益及环境影响评价

本工程除了具有显著的经济效益外，还可带来一系列的社会、环境效益。改变局部生态环境，改善小气候，提高作物产量。工程完成后，预计亩增产300 kg，项目区内共增产3 600 t。工程采用喷灌，可以在人工控制下不产生地表径流和深层渗漏，能有效调节土壤水份和附近地面的小气候，促进水肥气热各因素之间的相互转化，有利于作物发育生长和增加作物产量，避免了土壤次生协碱化的产生。

节约水资源对发展乡镇企业，改善居民生活习惯，都有极大的促进作用，工程完成后，灌溉水利用系数由原来的0.45 在喷灌区提高到0.85，在管灌区提高到0.8，年节水量P=50%为 219 万 m3，P=85%为 255 万m3。

可有效保土保肥，防止水土流失。采用先进的节水灌溉技术后，用水量减少，防止了地下水的超量开采，节约水资源向下游排放，为下游水土保持及生态环境的改善提供了水资源保证。