浅析小型农田水利节水灌溉工程管理——以农田水利重点县节水方案为例

于丽君

(包头市水利事业发展中心，内蒙古 包头 014030)

小型农田水利设施作为农业基础设施的重要组成部分，是农业生产能力提高的重要前提，也是乡村全面振兴和农业农村现代化的重要基础保障。针对我国小型农田水利设施发展滞后的问题，2005年中央财政设立了专项补助资金，支持各地进行小型农田水利设施建设。2009年起以县域为单位进行整体推进，开展小型农田水利重点县建设，重点解决影响农业综合能力提升的“最后一公里”，示范作用显著，有效提高了农业抗御自然风险的能力。

1 小型农田水利工程作用

1.1 提高水资源利用效率

农田水利工程建设目的是对灌溉用水进行合理调配，充分发挥水资源价值，防止大规模农田灌溉产生的水资源浪费情况，缓解淡水资源不足和环境污染的问题。同时，建设小型农田水利工程能产生很好的宣传效果，通过完善节水灌溉工程基础设施，增强农民节水意识，提高农民自发节水的主动性，提升生产经济效益。

1.2 加快农村经济建设

农田水利工程对于促进农村发展、提高农民收入方面具有显著作用。农田节水灌溉工程提升了农田灌溉技术水平，满足农业灌溉需求，提高灌溉水资源利用效率；小型农田水利工程推动新型农业技术的投入，能够有效提升农业生产的效率、质量和产量，为农业农村经济发展打下基础。

1.3 改善区域生态环境

农田水利工程能够满足农田灌溉需求，缓解淡水资源浪费及水生态环境的破坏，不仅有效提高了防洪排涝的保障能力、减少区域旱涝灾害数量，还能通过合理灌溉，减少农田水灌溉量，全部或部分退还生态用水，有效改善生态环境质量。

2 农田水利节水设计标准

小型农田水利工程设计的标准对实际用水程度具有决定作用，工程标准的设计水平决定了工程最终能够保证实际灌溉用水的程度，因此需要在工程设计阶段充分考量各方面的复杂情况，以当地的农业生产需求、经济实力、现有的农业基础设施状况以及水生态环境质量作为参考标准，做好统筹谋划和系统设计。

2.1 水利节水设计保证率

农田水利工程节水设计标准中有一个指标为“P百分数”，即农业水利灌溉运行中农田用水能够完全满足需求的年份占全部年份的比例，如果占比达到80%则表明该水利工程在100a内能满足农田80a内的灌溉需求，余下20a有缺水的可能，因此农田水利工程的节水保证率P值即为80%。因此，工程设计前应对灌溉条件、农作物种植情况、基础设施条件等状况进行综合评估，根据不同的农作物需水量要求，因地制宜地设计节水保证率。

2.2 挨过旱季的最低标准

除了节水保证率，还需要考虑水资源分布状况以及现有水利基础设施情况，如水库、河塘等蓄水设施的水量供给。结合这些现有水利设施补水量的测算，考量该水利工程在旱季降雨减少的情况下能够维持生产的具体天数，把能够挨过旱季的最低标准作为当地最少灌溉需求的灌溉量设计。如，旱季本地水利基础设施能够提供60d的灌溉，就应把节水灌溉的标准定为旱季60d。

3 包头市小型农田水利重点县工程设计标准确定

3.1 项目区灌溉条件

2014年度包头市小型农田水利重点县的专项资金项目涉及1个乡镇。经深入调查研究发现，项目区北靠大青山，南临黄河，土壤肥沃，土地平整，因大青山的天然屏障遮挡住了来自西伯利亚的寒冷空气，使当地形成独特了的小气候，非常适合发展蔬菜、果树、葡萄等高效农业。

项目区属于典型的大陆性季风气候，最大冻土层深1.60m，多年平均风速3.4m·s-1，最大风速23.3m·s-1。黄河是包头市过境河流，流经项目区长度为32.4km，河面平均宽度300m左右。水深5～7m，河道比降1/10000，平均流速1.4m·s-1，平均流量830m3·s-1，年平均径流量262亿m3。项目区地下水资源十分丰富，有供水意义的含水层分布很广，地下水主要来源于山麓冲、洪积湖积层承压水，地下水埋深20～40m，水质矿化度小于0.5g·L-1的超淡水，适宜饮用和灌溉。

3.2 项目区地下水可开采量

3.2.1 降水入渗补给量

降水入渗补给量计算公式：

Q降=0.1αFP

式中，Q降为降水入渗补给量，万m3·a-1；α为年平均降水入渗系数，取0.12；F为降水入渗面积，km2；P为年降水量，mm，P=310mm。

3.2.2 地下水侧向补给量

地下水侧向补给量计算公式：

Q侧=0.0365KIBH

式中，Q测为地下水侧向补给量，万m3·d-1；K为含水层渗透系数，m·d-1，K=20m·d-1；I为地下水水力坡度；B为计算断面宽度，m；H为计算断面含水层厚度，m。

3.2.3 地下水资源量计算

本次评价以项目区补给总量评价项目区地下水资源量为451.72万m3·a-1。

3.2.4 地下水资源可开采量

地下水可开采资源量采用可开采系数法进行计算，公式：

Q开=Q资t

式中，Q开为计算区内地下水资源可开采量，万m3·a-1；Q资为计算区内地下水资源量，万m3·a-1；t为可开采系数，取0.75。

经计算，项目区地下水资源量为451.72万m3·a-1，可开采量为338.79万m3·a-1。

3.3 项目区需水量分析

项目区实施后，发展高效节水灌溉面积907.07hm2，其中，建设大田玉米膜下滴灌工程686.33hm2，建设设施农业滴灌工程220.73hm2。经过计算，大田玉米膜下滴灌的灌溉定额为118m3·667m-2，设施农业滴灌的灌溉定额为403m3·667m-2，项目区需水量为254.58万m3。

3.4 项目区水资源平衡分析

项目区地下水可开采量为338.79万m3，灌溉需水量为254.58万m3，灌溉需水量小于项目区地下水可开采量，项目实施水量得到保障。

4 小型农田水利工程设计

4.1 节水取水灌溉方式确定

农田水利灌溉工程设计水源及取水方式会直接影响最后取水方式的设计方案，在设计之初必须先弄清当地水源对取水方式选择的影响。一般情况下，依据水源取水方式不同分为提水取水方式、自留取水方式2种。使用河流作为灌溉来源的设计方式称为自留取水，自留取水也可分为有坝取水和无坝取水2种类型。在设计过程中，有坝取水需要注意的是，要能保障水位的高度，取水方式的设计能否成功最关键的就是引水位置的选择，必须要在水位较高的河流上游位置进行引水、开渠、建水闸。修建过程中，实际需要添加的土石方具体耗工量、需要修建的水渠的实际长度，以及整个修建过程中水头和水量的损耗，都和引水位置有直接关系，除此以外周围建筑数量也会有差别。设计无坝取水根据实际情况也可以分成有闸以及无闸2种类型。无闸引水口最大缺点就是在发生洪水时无法对出水量进行有效控制，也会对新建的渠道存在一定的威胁甚至是被冲毁，造成农田受灾的严重后果，所以正常情况进行无坝取水方案有闸的渠道设计是设计人员首先考虑的。

项目区主要种植作物为大田玉米，根据作物适宜的灌溉方式，结合当地地形条件和管理水平，确定采用滴灌这一高效节水灌溉方式。

4.2 灌溉制度设计

项目区建设高效节水灌溉为906.67hm2，土壤容重为1.4g·cm-3，田间持水量重量百分比为23%，滴灌工程设计保证率为85%，设计耗水强度取4mm·d-1。

经计算，最大净灌水定额mmax=25.1mm，设计灌水周期T=6d，设计灌水定额md=24mm，一次灌水延续时间t=4.0h。

4.3 水源设计

共设水源井57眼，井深110m，成孔孔径600mm，终孔深度110m，混凝土井壁管规格为Φ300×50mm，含水层位置为40～57m、60～104m，静水位埋深10m，动水位埋深40m，单井涌水量80m3·h-1。

4.4 量水设施设计

对项目区内每眼机电井都设计配套量水设施，新安装流量计进行用水量量测，所安装流量计量设备均计入系统首部构件中。

4.5 滴管设计

4.5.1 灌水器水头偏差率计算公式

式中，hv为灌水器水头偏差率；qv为灌水器流量偏差率，为0.2；x为灌水器流态指数，取0.6。

经计算得，hv=0.34。

4.5.2 毛管允许的极限长度公式

式中，Lm为毛管允许的极限长度，m；qa为滴头设计流量，L·h-1，为1.8L·h-1；S为毛管上出水孔间距，m，为0.3m；D为毛管内径，mm，为16-0.2×2=15.6mm；K为毛管局部水头损失加大系数，取1.1。

经计算得，Lm=83m。

4.6 管网系统布置与轮灌组划分

大田玉米膜下滴灌系统共布置四级管道，即干管、分干管、支管和毛管(滴灌带)。干管南北向布置，分干管垂直干管东西向布置，支管平行分干管布置，毛管垂直支管平行种植方向布置。干管选用dn160/0.63MPaPVC-U管，分干管选用dn90/0.63MPa PVC-U管，共布置6条分干管，每条分干管上按60m间距布置出水口，出水口双侧连接支管，支管双向分水，支管选用Φ63/0.25MPa PE管，支管单侧长30m。

4.7 水泵及动力确定

系统首部水头损失按10m计，机井动水位30m，地形高差为0m。所以，水泵的设计扬程为54m，设计流量为72.16m3·h-1，选择井用潜水泵，水泵型号为200QJ80-54/3。

5 小型农田水利工程管理措施

5.1 构建节水灌溉工程管理体系

小型农田水利工程是与农民息息相关的民生工程，对于水资源的有效利用、提升农业农村经济发展、改善生态环境等方面都具有重要作用。因此，完成小型农田水利工程设计与施工建设后，还需有完备的管理措施，构建管理人员和施工方共同参与的完善管理体系，制定并严格遵守管理规定，避免因管理失当造成损失，确保农田水利工程运行良好，发挥成效。

5.2 培养生产主体节水灌溉意识

农田水利灌溉的服务主体是参与农业生产的农民，农民是否具有良好的节水灌溉意识对于水资源的高质高效利用发挥着关键影响。因此，要加强农民对节水灌溉器具的使用，加强对农民节水灌溉意识的宣传和培养，引导其认识到节水灌溉在农业增产增收、农民经济水平提升等方面的重要作用。

5.3 完善管理法律法规

政府主管部门应加强各职能部门间的配合协作，在做好群众动员的基础上加强沟通交流，促进相关管理条例的制定，完善法律法规，明确责任主体，有效避免农田水利工程管理中遇到的多头管理、权责不清等问题。

5.4 加强技术研发推广

为有效推动小型农田水利工程的顺利实施和进一步发展，应对农田灌溉技术进行深入研究和试点建设，在全面分析梳理我国农业生产状况的基础上，加强对国外先进灌溉技术的研究和引进，制定研究鼓励措施，对富有成效的节水灌溉技术增设奖励措施，促进节水灌溉技术的全面推广和有效应用。

5.5 加强对管理人员的培训

管理者的管理水平和能力对于农田水利工程的作用效果有最直接的影响，农田水利工程的管理者不仅需要具备实际工程的操作能力，还应具备提前发现问题、分析问题和解决问题的能力。因此，要加强对农田水利工程管理者的培训力度，增强其能力水平和责任意识，充分发挥田间灌溉中的管理作用。同时，还应做好专业技能操作和突发状况的应急处置能力培训，畅通意见反馈渠道，让管理人员能够把管理过程中发现的问题及时反馈，对遇到的难题和棘手问题也能及时进行咨询沟通，从而解决工程实施中遇到的多变复杂的问题。

5.6 完善农田水利工程监督管理体系

小型农田水利工程的有效实施，需要建立完善的监督机制，设置完备的监督管理体系。用好“抽调、三方、媒体”“三位一体”的监管管理办法，即从生产队伍和工程管理队伍中共同抽调精干力量组建相应监督管理团队，加强并引入第三方监督管理，借助媒体舆论宣传形成社会的广泛监督，多个渠道共同发力，形成监督管理的合力，促进农田水利工程高质量发展。

6 结语

小型农田水利工程是一项长期性和综合性并存的工程项目，对农业农村经济发展、水资源的合理调配以及生态环境的发展都具有重要作用，是实现乡村振兴和农业农村现代化的重要基础。应全面做好农田水利工程标准确立，做好区域水资源、农作物等环境信息的分析研究，做好农田水利灌溉工程的方案制定和实施，提升工程项目管理水平，切实把农田水利灌溉技术对农业农村发展的推动作用落到实处。