分析小型农田水利高效节水灌溉项目建设与效益

徐 俊

(陕西省西咸新区秦汉新城农业农村局，陕西 西咸新区 712000)

随着农业经济的发展，传统水利灌溉设施存在明显落后问题，灌溉质量以及灌溉面积无法达到生产作业需求，致使灌溉效益出现严重下滑趋势，粮食产量以及人均耕地均出现明显下降问题。为妥善解决该地区灌溉问题，保证水利工程应用质量，国家增加了投资力度，开始对地区小型农田水利工程实施改造。

1 工程基本情况

本次工程主要以对辖区内小型农田水利工程改造为主，是以提升各地区灌溉能力以及灌溉基础设施水平为目标的。按照地区水环境承载能力以及水资源情况，结合经济社会全面协调和可持续发展目标要求，对田间输水工程进行配套，保证农田灌溉问题处理质量。

2 喷灌工程典型设计

本次以项目区作为典型区进行设计，设计灌溉面积235亩。主要种植作物为薰衣草。

2.1 灌溉制度的确定

(1)最大净灌水定额

最大净灌水定额计算公式为：

mmax=0.1γH(θmax-θmin)

(1)

式中：mmax为最大净灌水定额，mm；γ为土壤容重，g/cm3；γ=1.36 g/cm3；H为计划湿润层深度，cm；h=65 cm；θ田为田间持水量；θ田=27%；θmax为适宜土壤含水量上限；θmax=85%θ田；θmin为适宜土壤含水量下限；θmin=65%θ田。

经计算得mmax=45 mm。

(2)最大灌水周期

最大灌水周期计算公式为：

Tmax=mmax/Ea

(2)

式中：Tmax为最大灌水周期，d；Ea为作物设计日耗水强度，mm/d；Ea=4.5 mm/d。

经计算得Tmax=10.61 d。

(3)设计灌水周期(T)

T≤Tmax

(3)

取T=10 d。

(4)设计净灌水定额

设计净灌水定额计算公式为：

md=T×Ea

(4)

式中：md为设计净灌水定额，mm。经计算得md=45 mm，即md=30.0 m3/亩。

(5)设计毛灌水定额

设计毛灌水定额计算公式为：

m′=md/η

(5)

式中：m′为设计毛灌水定额，mm；η为灌溉水利用系数，η=ηG·ηp；ηG为管道水利用系数；ηG=0.96；ηp为喷洒水利用系数；ηp=0.83。

经计算得η=0.8，m′=56.3 mm，即m′=37.5 m3/亩。

2.2 喷头的选择与喷灌参数的确定

(1)喷头的选择

根据典型区种植的作物为薰衣草，为减少喷射水流受风和树冠的影响，采用低仰角喷头；为降低系统能耗，采用低压喷头。由于以上原因选择中压摇臂式全圆喷头，喷头型号为P3106型，喷嘴直径4 mm，工作压力250 kPa，流量q=1 m3/h，喷洒半径R=15 m。

(2)喷头组合间距确定

根据《喷灌工程技术规范》(GB/T 50085-2007)表4.2.4确定，典型区的平均风速为2.4 m/s，喷头间距a=0.8R=12 m，支管间距b=1.2R=18 m。

(3)控制喷管质量参数确定

①喷灌强度

计算公式为：

ρs=1000×q×η×A有效

(6)

式中：ρs为喷灌强度，mm/h；q为喷头流量，m3/h；A有效为有效湿润面积，A有效=a×b。

ρs=1000×1×0.87/(12×18)=4.03 mm/h<[ρ允]=12 mm/h

②水击打击强度

喷头雾化指标计算公式为：

Pd=1000×hp/d

(7)

式中：Pd为雾化指标；hp为喷头工作水头，m；d为喷嘴直径，mm。Pd=1000×25/4=6250

雾化指标为[Pd]=3000～4000，6250>[Pd]，满足要求。

2.3 灌溉工作制度和流量确定

(1)一次灌水延续时间

(8)

式中：t为次灌水延续世间，h；a为喷头间距，m；b为支管间距，m；q为喷头设计流量，m3/h。经计算得t=11.05 h，取t=11 h。

(2)轮灌组数目

轮灌组数目的计算公式为：

N≤CT/t

(9)

式中：N为轮灌组数目，个；C为系统设计日工作小时数，h，C=22 h。

经计算得N≤20个，取N=20。

通过计算可知，在灌水周期10天内分20组即可灌完单井控制的面积。喷灌典型区轮灌组的划分见表1。

表1 喷灌典型区轮灌组的划分表

3 项目效益分析

3.1 经济效益

项目的实施使得秦汉新城水利基础设施得到了进一步完善，当地水分生产率以及农业综合生产能力均得到了显著提升，实现了对区域内作物种植结构的切实调整与优化，取得了良好的增收、增产以及节水、节地等方面经济效益，对地区农村经济以及农业产业化发展形成了有效的推动作用。根据统计结果，项目实施后，低压管道灌溉设计保证率为75%，灌溉水利用系数为0.83，喷灌设计保证率为85%，灌溉水利用系数为0.80，滴灌设计保证率为85%，灌溉水利用系数为0.9，微喷灌设计保证率为85%，灌溉水利用系数为0.88。

3.2 社会效益

高效节水灌溉项目的建设，实现了对水之源的有效保护，减少了不必要的消耗与浪费，使得地区水资源供需矛盾得到了有效缓解。在项目建成之后，不仅对秦汉新城当地农业产业结构调整形成了有效助力，同时也达到了增加农民经济收益以及农业产值的目标，农业灌溉条件得到了切实改善，劳动力以及水资源等得到了有效节约，对当地其他行业发展也产生了积极影响，这对于社会生活稳定以及民众生活水平提升而言，都是极为有利的。同时，项目的建设也对示范区投资环境优化形成了有效助力，对节水型社会建设形成了积极推动，这对于农业循环经济以及节水型农业建设而言，都是十分重要的，对我国农村社会经济发展以及农业现代化发展都产生了积极影响。

3.3 环境效益

节水灌溉项目的投入，达到了有效提高水资源利用率的目标，不仅满足了农作物正常生长发育要求，实现了对水土资源的有效调配，同时也对当地生态环境形成了有效改善，农业生态系统在农业结构得到调整之后得到了切实改观，保肥、保水以及保湿效益变得更加突出，可对田间小气候形成有效调节，保证农业可持续发展质量以及生态系统稳定性。此外，土地平整等措施的实施，也会对农田水土流失问题形成有效治理，能够达到切实改善生态环境的目标，环境效益较为显著。

4 结语

鉴于节水灌溉项目在水利工程应用中所取得的各种效益，有关部门需要进一步加强对类似项目的关注力度。应对地区水利工程具体情况展开详细调查与分析，并结合小型水利工程特点，按照地方农作物生产情况以及灌溉需求，制定出可行性较高的节水灌溉项目建设方案，做好一系列计算以及操作规划，从而实现高质量项目建设目标，保证小型农田水利工程应用可以达到最优化效果，进而为地区经济以及生态等效益提升提供可靠支持与助力。