臨潼區(qū)高效節(jié)水灌溉工程設計分析

宋紅陽

(西安市臨潼區(qū)零河水庫管理站，陜西 西安 710600)

高效節(jié)水灌溉是發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的有效途徑，也是節(jié)約水資源的重要舉措[1,2]。本文以臨潼區(qū)2018年高效節(jié)水灌溉工程為例，對項目區(qū)概況、存在問題、項目建設的必要性及可行性、項目的建設任務進行了闡述，并對工程取得效益進行分析，可為類似工程提供參考經(jīng)驗。

1 工程概況

1.1 項目區(qū)基本概況

臨潼區(qū)是陜西省重要的糧、棉、油生產(chǎn)基地之一。農(nóng)作物以小麥、玉米為主，棉花、蔬菜、瓜果等經(jīng)濟作物為輔。臨潼區(qū)境內(nèi)有大小河流10條，均屬渭河水系。其中，境內(nèi)河流7條，界河1條，入境河1條，過境河1條。南岸有零河、戲河、玉川河、沙河、五里河、臨河、三里河、韓峪河等8條河流匯入渭河，北岸有石川河匯入渭水。黃河2大支流之一的渭河似帶環(huán)繞，境內(nèi)河道長36.5km，年過境徑流總量94.4億m3，提供水量1310萬m3，屬過境河道。

臨潼區(qū)2018年農(nóng)田水利設施建設項目涉及新市街道梁幸果蔬示范園，徐楊街道宏達種植合作社、綠康泰生態(tài)園，交口街道郭陽村，北田街道月掌村4個街道2個行政村3個園區(qū)460hm2耕地，全部實施高效節(jié)水灌溉。其中，糧食種植面積300hm2，占耕地面積的65.22%；蔬菜種植113.33hm2，占耕地面積的24.64%；果林種植46.67hm2，占耕地面積的10.14%；年糧食總產(chǎn)量277.20萬kg，蔬菜產(chǎn)量351.0萬kg。

1.2 項目區(qū)水文地質(zhì)情況

臨潼區(qū)境內(nèi)有大小河流10條，均屬渭河水系。項目區(qū)徐楊、新市、交口、北田街道位于渭河平原區(qū)，徐楊街道項目區(qū)地勢平坦，地層主要以粘土、粗砂、細砂層等為主，地下水補給充足，農(nóng)用灌溉機井成井深度80～150m，出水量為15～40m3·h-1。新市街道項目區(qū)地層主要以粘土、細砂、粗砂、粗砂夾礫等地層為主，地下水補給很好，一般農(nóng)用灌溉機井成井深度80～150m，出水量為25～40m3·h-1；交口街道項目區(qū)地層主要以粘土、細砂、粗砂、粗砂夾礫等地層為主，地下水補給很好，一般農(nóng)用灌溉機井成井深度30～80m，出水量為15～30m3·h-1；北田街辦項目主要地層以粘土、細砂、粗砂、細粉砂、粉土夾細粉砂為主，一般農(nóng)用灌溉機井成井深度80～180m，出水量為25～50m3·h-1，出水量穩(wěn)定；項目區(qū)地下水補給情況良好，水質(zhì)情況良好，符合農(nóng)業(yè)灌溉用水要求。

1.3 存在主要問題

項目區(qū)地處涇惠灌區(qū)末端，渠系大多數(shù)為土渠，損毀嚴重，配套不完備，地表水僅能滿足小麥冬灌溉需求，如遇到春旱則難以保障夏季灌溉。項目區(qū)內(nèi)地下水資源量豐富，但可利用機井僅40眼，井深80m，出水量為25m3·h-1，無法滿足工程建設的需要。且機井缺乏相應的田間配套，田間灌溉方式多采用土渠灌溉或移動軟管灌溉，漏滲嚴重，灌溉效率低，浪費大量的水資源和勞力。項目區(qū)現(xiàn)有的灌溉條件和設施不能做到足量、及時地供給灌溉用水，應充分利用現(xiàn)有的農(nóng)田水利工程設施，利用項目區(qū)原有灌溉機井為灌溉水源，對機井進行配套修復，提高節(jié)水工程建設標準，滿足工程建設的需要，徹底解決當?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉問題。

2 項目建設的必要性及可行性

2.1 項目建設的必要性

2.1.1 發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的需要

根據(jù)臨潼區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，項目區(qū)位于高效生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)，臨潼農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)大布局對設施農(nóng)業(yè)提出了發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的要求，長期以來水利設施投資嚴重不足，造成供水設施配套困難，加之水資源缺乏，嚴重制約了項目區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。項目建設可從根本解決限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的問題，為發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)奠定堅實的基礎[3]。

2.1.2 緩解項目區(qū)水資源供需矛盾的需要

項目區(qū)普遍存在水資源開采程度和開采效率不高的問題。項目區(qū)地表水保證率低，不能滿足農(nóng)業(yè)灌溉需水量的要求，現(xiàn)有水源井大多為群眾自打的土井，標準低、壽命短、出水量低，且田間配套差，部分地段地下水質(zhì)差，無法滿足高效農(nóng)業(yè)發(fā)展對水質(zhì)和水量的要求。因此，發(fā)展以村為單位的高效節(jié)水灌溉工程，既可解決項目區(qū)水源不足的問題，又可改善田間配套差的現(xiàn)狀。

2.1.3 有利于節(jié)水增效

項目區(qū)地下水資源量豐富，但灌溉方式多采用井水漫灌、移動軟管灌溉，灌溉效率低，浪費大量的水資源和勞力，且勞動強度高。實施高效節(jié)水工程可有效減輕勞動強度，促進項目區(qū)增產(chǎn)增收。

2.2 項目建設的可行性

2.2.1 組織機構健全，管理制度完善

臨潼區(qū)于2015年成立了小型農(nóng)田水利項目建設管理處，負責工程的質(zhì)量管理、進度管理和資金管理。臨潼區(qū)80%以上的小型水利工程推行了產(chǎn)權制度改革，并為經(jīng)營者配發(fā)證書，使小型農(nóng)田水利工程管理得到加強。通過總結多年農(nóng)田水利重點縣項目的建設經(jīng)驗，從前期規(guī)劃、設計、施工管理、建設管理、建后管護形成一套完整的運行機制，為高效節(jié)水灌溉工程的建設提供強有力的技術管理和保障。

2.2.2 具有建設高效節(jié)水灌溉工程的自然條件

項目區(qū)內(nèi)土地平整，水資源可以保證灌溉需要，現(xiàn)有變壓器等供電設施可滿足項目供電需要，農(nóng)田水利建設潛力大，高效節(jié)水工程的建設可有效提高灌溉保證率，達到節(jié)水增產(chǎn)的目標。項目區(qū)地下水資源較為豐富，可以滿足工程需水量。

3 水資源供需平衡分析

項目區(qū)屬渠井雙灌區(qū)，地表水資源量來自涇惠灌區(qū)的客水水量。因為地處灌區(qū)末端渠水供給很不平衡而且保證率不高，農(nóng)田灌溉主要依靠地下水，不足部分用地表水資源來補充。特別是徐楊街道和北田街道地處涇惠四支渠和九支渠末端，渠系破壞嚴重，只能解決冬灌用水，夏灌全靠地下水進行農(nóng)田灌溉，地表水灌溉保證率低。另外，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和土地流轉(zhuǎn)的深入，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園逐漸興起，更加有利于高效節(jié)水灌溉工程的實施，渠水的水質(zhì)和水量都不能滿足滴灌或微噴的要求，應當適當開采地下水源，作為高效灌溉的主要水源。

3.1 現(xiàn)狀年水資源供需平衡分析

現(xiàn)狀年，北田、交口暗管項目區(qū)主要種植小麥和玉米，徐楊、新市項目區(qū)內(nèi)主要種植經(jīng)濟果木及各類蔬菜，地表水僅能解決苗期或花期灌溉，其余灌溉用水全部依靠地下水。經(jīng)計算，項目區(qū)現(xiàn)狀年農(nóng)業(yè)地下用水量140.14萬m3，農(nóng)業(yè)地表用水量59.14萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉總需水量199.29萬m3。地表水供水量為59.14萬m3。由于機電井帶病運行，單井出水量僅為25m3·h-1，單井開機時間為600h左右，40眼機電井供水量為60.10萬m3。因此，項目區(qū)現(xiàn)狀年可供水量為119.38萬m3。現(xiàn)狀年水量供需平衡分析見表1。從分析可知，項目區(qū)現(xiàn)狀年總?cè)彼?9.95萬m3。

表1 項目區(qū)現(xiàn)狀年水量供需平衡表

3.2 規(guī)劃水資源供需平衡分析

灌溉項目區(qū)通過采用高效節(jié)水，可減少滲漏損失和蒸發(fā)損失，與土壟溝相比，管道輸水損失可減少5%，水的利用效率比土渠提高了30%～40%，從而使灌溉水有效利用系數(shù)由0.70提高到0.80。徐楊、新市項目區(qū)種植大棚蔬菜，采用滴灌、微噴灌溉方式，灌溉水利用系數(shù)由0.70提高為0.90。規(guī)劃年實施高效節(jié)水后，項目區(qū)全部依靠地下水進行管灌、滴灌或微噴等高效節(jié)水灌溉方式灌溉。規(guī)劃年農(nóng)業(yè)灌溉需水量177.94萬m3，其中，地表水灌溉需水量48.86萬m3，地下水灌溉需水量129.09萬m3。

項目實施后，維修舊機井40眼，新打機井33眼，使項目區(qū)完好機井數(shù)量達到73眼，單井流量達到30～40m3·h-1，單井開機時間為700h左右，機井工程年供水量為170.10萬m3，地表水可供水量48.86萬m3，主要用于作物的冬灌。從分析結果可知，項目區(qū)規(guī)劃年可供水量為218.96萬m3。規(guī)劃年水量供需平衡分析見表2。

表2 項目區(qū)規(guī)劃年水量供需平衡表

從表2可知，項目實施后余水41.01萬m3，項目區(qū)水資源供需緊張局面已緩解，水資源可利用量滿足項目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。

4 工程建設任務

4.1 工程建設范圍及布局

臨潼區(qū)2018年農(nóng)田水利設施建設項目區(qū)分布在徐楊、新市、交口、北田4個街道2個村3個園區(qū)，實施高效節(jié)水灌溉460hm2，其中交口街道郭陽村、北田街道月掌村、新市街道梁幸果蔬示范園、徐楊街道宏達種植合作社、綠康泰生態(tài)園，實施管道灌溉工程418hm2，作物類型為小麥、玉米、大田蔬菜、櫻桃、葡萄等；徐楊街道宏達種植合作社、綠康泰生態(tài)園、新市街道梁幸果蔬示范園，實施滴灌工程35.33hm2，作物類型為櫻桃、大棚蔬菜、草莓；新市街道梁幸果蔬示范園，實施微噴灌工程6.67hm2，作物類型為西紅柿等大棚蔬菜。

4.2 工程建設內(nèi)容

4.2.1 水源井工程

在徐楊、新市、交口、北田4個街道2個村3個園區(qū)共新打機井33眼，修復配套機井40眼。其中，在徐楊街道宏達種植合作社、綠康泰生態(tài)園，新市街道梁幸果蔬示范園，交口街道郭陽村，北田街道月掌村新打150m深機井28眼，交口街道郭陽村新打200m深機井2眼，新市街道梁幸果蔬示范園新打280m機井3眼。修建井房12座，井臺40座，安裝智能井房16座，配套水泵33臺，鋪設地埋線14.282km，安裝HI-1型IC卡管理計費儀26臺，安裝IC卡灌溉管理儀管理機5套。

4.2.2 低壓管道輸水工程

建設低壓管道工程418hm2。共鋪設PVC管道40.731km，安裝出水樁647座。

4.2.3 滴灌工程

建設滴灌工程35.33hm2。共鋪設、安裝各類管道326.988km，安裝首部5套，安裝蓄水罐4個，修建管理房5座。

4.2.4 微噴工程

建設微噴工程6.67hm2。共鋪設、安裝各類管道26.486km，安裝倒掛旋輪噴頭8960套，安裝首部1套，安裝蓄水罐1個，修建管理房1座。

5 投資概算及效益分析

5.1 投資概算及資金籌措

工程總投資1247.85萬元，其中，建筑工程投資843.77萬元，機電設備及安裝工程投資176.10萬元，金屬結構設備及安裝工程投資73.77萬元，臨時工程投資21.87萬元，其它費用95.99萬元，預備費36.35萬元。

臨潼區(qū)農(nóng)田水利設施建設項目所需投資由中省財政投資、地方財政配套及群眾投勞折資、自籌資金構成。工程概算總投資為1247.85萬元，其中，中央資金1000萬元，市級資金200萬元，群眾投勞折資、自籌資金47.85萬元。

5.2 效益分析

高效節(jié)水工程建成后，將有效提高灌溉保證率，保障糧經(jīng)作物增產(chǎn)，在節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能、省工、增產(chǎn)等方面產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益[4]。

項目實施后可新增高效節(jié)水灌溉面積460hm2，高效節(jié)水灌溉面積占全區(qū)有效灌溉面積比例提高1.27%，達到38.33%。灌溉水利用系數(shù)提高到0.80以上，其中，低壓輸水管道工程0.80，微灌0.90。

項目建設年可節(jié)電8.21萬kW，每度電按0.2元計，共可產(chǎn)生節(jié)能效益為1.64萬元。工程建成后，項目區(qū)年可節(jié)水21.35萬m3，減少工程占地5.48hm2。

項目建成后農(nóng)田灌溉方式發(fā)生重大變化，能夠把勞動力從土渠畦灌的傳統(tǒng)模式中解放出來，從而節(jié)省相當數(shù)量的灌溉用工。參照已建成的節(jié)水灌區(qū)在不同灌溉方式下單位面積用工指標調(diào)查資料，本項目高效節(jié)水項目區(qū)年667m2均節(jié)約灌溉用工日0.69萬個，工日單價以38元/工日計算，省工效益為26.22萬元。

項目建設后，將新增暗管輸水灌溉面積418hm2，現(xiàn)狀產(chǎn)量9900kg·hm-2·a-1，項目建設后產(chǎn)量達到12300kg·hm-2·a-1，年增產(chǎn)糧食2400kg·hm-2；微灌工程面積42hm2，現(xiàn)狀產(chǎn)量19500kg·hm-2·a-1，項目建成后產(chǎn)量達到22500kg·hm-2·a-1。

綜上所述，該項目建成后，可改善節(jié)水灌溉面積460hm2，年節(jié)水21.35萬m3，節(jié)地5.48hm2，省工0.69萬個，新增糧食生產(chǎn)能力67.2萬kg，新增經(jīng)濟作物54萬kg。以上各項共產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益406.04萬元。

5.3 國民經(jīng)濟評價

節(jié)水改造工程屬于社會公益事業(yè)，故項目經(jīng)濟評價只作國民經(jīng)濟評價。經(jīng)分析計算本項目國民經(jīng)濟評價的固定資產(chǎn)投資為1035.72萬元，年度運行費為659.60萬元。主要國民經(jīng)濟評價指標的計算結果為，項目回收期5.2a，經(jīng)濟凈現(xiàn)值ENPV=662.6萬元>0，內(nèi)部收益率EIRR=12.08%，大于社會折現(xiàn)率(ic=12%)，說明該項目在經(jīng)濟上可行。

6 結論

臨潼區(qū)農(nóng)田水利設施建設項目區(qū)分布在徐楊、新市、交口、北田4個街道2村3園區(qū)，實施高效節(jié)水灌溉460hm2，其中，低壓管道輸水工程418hm2，滴灌工程35.33hm2，微噴灌工程6.67hm2；新打機井33眼，修復配套機井40眼；規(guī)劃工程總投資1247.85萬元。項目建成后，可改善節(jié)水灌溉面積460hm2，年節(jié)水21.35萬m3，節(jié)地5.48hm2，省工0.69萬個，新增糧食生產(chǎn)能力67.2萬kg，新增經(jīng)濟作物54萬kg，共產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益406.04萬元。