淺析小型農田水利節水灌溉工程管理
——以農田水利重點縣節水方案為例

于麗君

(包頭市水利事業發展中心，內蒙古 包頭 014030)

小型農田水利設施作為農業基礎設施的重要組成部分，是農業生產能力提高的重要前提，也是鄉村全面振興和農業農村現代化的重要基礎保障。針對我國小型農田水利設施發展滯后的問題，2005年中央財政設立了專項補助資金，支持各地進行小型農田水利設施建設。2009年起以縣域為單位進行整體推進，開展小型農田水利重點縣建設，重點解決影響農業綜合能力提升的“最后一公里”，示范作用顯著，有效提高了農業抗御自然風險的能力。

1 小型農田水利工程作用

1.1 提高水資源利用效率

農田水利工程建設目的是對灌溉用水進行合理調配，充分發揮水資源價值，防止大規模農田灌溉產生的水資源浪費情況，緩解淡水資源不足和環境污染的問題。同時，建設小型農田水利工程能產生很好的宣傳效果，通過完善節水灌溉工程基礎設施，增強農民節水意識，提高農民自發節水的主動性，提升生產經濟效益。

1.2 加快農村經濟建設

農田水利工程對于促進農村發展、提高農民收入方面具有顯著作用。農田節水灌溉工程提升了農田灌溉技術水平，滿足農業灌溉需求，提高灌溉水資源利用效率；小型農田水利工程推動新型農業技術的投入，能夠有效提升農業生產的效率、質量和產量，為農業農村經濟發展打下基礎。

1.3 改善區域生態環境

農田水利工程能夠滿足農田灌溉需求，緩解淡水資源浪費及水生態環境的破壞，不僅有效提高了防洪排澇的保障能力、減少區域旱澇災害數量，還能通過合理灌溉，減少農田水灌溉量，全部或部分退還生態用水，有效改善生態環境質量。

2 農田水利節水設計標準

小型農田水利工程設計的標準對實際用水程度具有決定作用，工程標準的設計水平決定了工程最終能夠保證實際灌溉用水的程度，因此需要在工程設計階段充分考量各方面的復雜情況，以當地的農業生產需求、經濟實力、現有的農業基礎設施狀況以及水生態環境質量作為參考標準，做好統籌謀劃和系統設計。

2.1 水利節水設計保證率

農田水利工程節水設計標準中有一個指標為“P百分數”，即農業水利灌溉運行中農田用水能夠完全滿足需求的年份占全部年份的比例，如果占比達到80%則表明該水利工程在100a內能滿足農田80a內的灌溉需求，余下20a有缺水的可能，因此農田水利工程的節水保證率P值即為80%。因此，工程設計前應對灌溉條件、農作物種植情況、基礎設施條件等狀況進行綜合評估，根據不同的農作物需水量要求，因地制宜地設計節水保證率。

2.2 挨過旱季的最低標準

除了節水保證率，還需要考慮水資源分布狀況以及現有水利基礎設施情況，如水庫、河塘等蓄水設施的水量供給。結合這些現有水利設施補水量的測算，考量該水利工程在旱季降雨減少的情況下能夠維持生產的具體天數，把能夠挨過旱季的最低標準作為當地最少灌溉需求的灌溉量設計。如，旱季本地水利基礎設施能夠提供60d的灌溉，就應把節水灌溉的標準定為旱季60d。

3 包頭市小型農田水利重點縣工程設計標準確定

3.1 項目區灌溉條件

2014年度包頭市小型農田水利重點縣的專項資金項目涉及1個鄉鎮。經深入調查研究發現，項目區北靠大青山，南臨黃河，土壤肥沃，土地平整，因大青山的天然屏障遮擋住了來自西伯利亞的寒冷空氣，使當地形成獨特了的小氣候，非常適合發展蔬菜、果樹、葡萄等高效農業。

項目區屬于典型的大陸性季風氣候，最大凍土層深1.60m，多年平均風速3.4m·s-1，最大風速23.3m·s-1。黃河是包頭市過境河流，流經項目區長度為32.4km，河面平均寬度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，年平均徑流量262億m3。項目區地下水資源十分豐富，有供水意義的含水層分布很廣，地下水主要來源于山麓沖、洪積湖積層承壓水，地下水埋深20～40m，水質礦化度小于0.5g·L-1的超淡水，適宜飲用和灌溉。

3.2 項目區地下水可開采量

3.2.1 降水入滲補給量

降水入滲補給量計算公式：

Q降=0.1αFP

式中，Q降為降水入滲補給量，萬m3·a-1；α為年平均降水入滲系數，取0.12；F為降水入滲面積，km2；P為年降水量，mm，P=310mm。

3.2.2 地下水側向補給量

地下水側向補給量計算公式：

Q側=0.0365KIBH

式中，Q測為地下水側向補給量，萬m3·d-1；K為含水層滲透系數，m·d-1，K=20m·d-1；I為地下水水力坡度；B為計算斷面寬度，m；H為計算斷面含水層厚度，m。

3.2.3 地下水資源量計算

本次評價以項目區補給總量評價項目區地下水資源量為451.72萬m3·a-1。

3.2.4 地下水資源可開采量

地下水可開采資源量采用可開采系數法進行計算，公式：

Q開=Q資t

式中，Q開為計算區內地下水資源可開采量，萬m3·a-1；Q資為計算區內地下水資源量，萬m3·a-1；t為可開采系數，取0.75。

經計算，項目區地下水資源量為451.72萬m3·a-1，可開采量為338.79萬m3·a-1。

3.3 項目區需水量分析

項目區實施后，發展高效節水灌溉面積907.07hm2，其中，建設大田玉米膜下滴灌工程686.33hm2，建設設施農業滴灌工程220.73hm2。經過計算，大田玉米膜下滴灌的灌溉定額為118m3·667m-2，設施農業滴灌的灌溉定額為403m3·667m-2，項目區需水量為254.58萬m3。

3.4 項目區水資源平衡分析

項目區地下水可開采量為338.79萬m3，灌溉需水量為254.58萬m3，灌溉需水量小于項目區地下水可開采量，項目實施水量得到保障。

4 小型農田水利工程設計

4.1 節水取水灌溉方式確定

農田水利灌溉工程設計水源及取水方式會直接影響最后取水方式的設計方案，在設計之初必須先弄清當地水源對取水方式選擇的影響。一般情況下，依據水源取水方式不同分為提水取水方式、自留取水方式2種。使用河流作為灌溉來源的設計方式稱為自留取水，自留取水也可分為有壩取水和無壩取水2種類型。在設計過程中，有壩取水需要注意的是，要能保障水位的高度，取水方式的設計能否成功最關鍵的就是引水位置的選擇，必須要在水位較高的河流上游位置進行引水、開渠、建水閘。修建過程中，實際需要添加的土石方具體耗工量、需要修建的水渠的實際長度，以及整個修建過程中水頭和水量的損耗，都和引水位置有直接關系，除此以外周圍建筑數量也會有差別。設計無壩取水根據實際情況也可以分成有閘以及無閘2種類型。無閘引水口最大缺點就是在發生洪水時無法對出水量進行有效控制，也會對新建的渠道存在一定的威脅甚至是被沖毀，造成農田受災的嚴重后果，所以正常情況進行無壩取水方案有閘的渠道設計是設計人員首先考慮的。

項目區主要種植作物為大田玉米，根據作物適宜的灌溉方式，結合當地地形條件和管理水平，確定采用滴灌這一高效節水灌溉方式。

4.2 灌溉制度設計

項目區建設高效節水灌溉為906.67hm2，土壤容重為1.4g·cm-3，田間持水量重量百分比為23%，滴灌工程設計保證率為85%，設計耗水強度取4mm·d-1。

經計算，最大凈灌水定額mmax=25.1mm，設計灌水周期T=6d，設計灌水定額md=24mm，一次灌水延續時間t=4.0h。

4.3 水源設計

共設水源井57眼，井深110m，成孔孔徑600mm，終孔深度110m，混凝土井壁管規格為Φ300×50mm，含水層位置為40～57m、60～104m，靜水位埋深10m，動水位埋深40m，單井涌水量80m3·h-1。

4.4 量水設施設計

對項目區內每眼機電井都設計配套量水設施，新安裝流量計進行用水量量測，所安裝流量計量設備均計入系統首部構件中。

4.5 滴管設計

4.5.1 灌水器水頭偏差率計算公式

式中，hv為灌水器水頭偏差率；qv為灌水器流量偏差率，為0.2；x為灌水器流態指數，取0.6。

經計算得，hv=0.34。

4.5.2 毛管允許的極限長度公式

式中，Lm為毛管允許的極限長度，m；qa為滴頭設計流量，L·h-1，為1.8L·h-1；S為毛管上出水孔間距，m，為0.3m；D為毛管內徑，mm，為16-0.2×2=15.6mm；K為毛管局部水頭損失加大系數，取1.1。

經計算得，Lm=83m。

4.6 管網系統布置與輪灌組劃分

大田玉米膜下滴灌系統共布置四級管道，即干管、分干管、支管和毛管(滴灌帶)。干管南北向布置，分干管垂直干管東西向布置，支管平行分干管布置，毛管垂直支管平行種植方向布置。干管選用dn160/0.63MPaPVC-U管，分干管選用dn90/0.63MPa PVC-U管，共布置6條分干管，每條分干管上按60m間距布置出水口，出水口雙側連接支管，支管雙向分水，支管選用Φ63/0.25MPa PE管，支管單側長30m。

4.7 水泵及動力確定

系統首部水頭損失按10m計，機井動水位30m，地形高差為0m。所以，水泵的設計揚程為54m，設計流量為72.16m3·h-1，選擇井用潛水泵，水泵型號為200QJ80-54/3。

5 小型農田水利工程管理措施

5.1 構建節水灌溉工程管理體系

小型農田水利工程是與農民息息相關的民生工程，對于水資源的有效利用、提升農業農村經濟發展、改善生態環境等方面都具有重要作用。因此，完成小型農田水利工程設計與施工建設后，還需有完備的管理措施，構建管理人員和施工方共同參與的完善管理體系，制定并嚴格遵守管理規定，避免因管理失當造成損失，確保農田水利工程運行良好，發揮成效。

5.2 培養生產主體節水灌溉意識

農田水利灌溉的服務主體是參與農業生產的農民，農民是否具有良好的節水灌溉意識對于水資源的高質高效利用發揮著關鍵影響。因此，要加強農民對節水灌溉器具的使用，加強對農民節水灌溉意識的宣傳和培養，引導其認識到節水灌溉在農業增產增收、農民經濟水平提升等方面的重要作用。

5.3 完善管理法律法規

政府主管部門應加強各職能部門間的配合協作，在做好群眾動員的基礎上加強溝通交流，促進相關管理條例的制定，完善法律法規，明確責任主體，有效避免農田水利工程管理中遇到的多頭管理、權責不清等問題。

5.4 加強技術研發推廣

為有效推動小型農田水利工程的順利實施和進一步發展，應對農田灌溉技術進行深入研究和試點建設，在全面分析梳理我國農業生產狀況的基礎上，加強對國外先進灌溉技術的研究和引進，制定研究鼓勵措施，對富有成效的節水灌溉技術增設獎勵措施，促進節水灌溉技術的全面推廣和有效應用。

5.5 加強對管理人員的培訓

管理者的管理水平和能力對于農田水利工程的作用效果有最直接的影響，農田水利工程的管理者不僅需要具備實際工程的操作能力，還應具備提前發現問題、分析問題和解決問題的能力。因此，要加強對農田水利工程管理者的培訓力度，增強其能力水平和責任意識，充分發揮田間灌溉中的管理作用。同時，還應做好專業技能操作和突發狀況的應急處置能力培訓，暢通意見反饋渠道，讓管理人員能夠把管理過程中發現的問題及時反饋，對遇到的難題和棘手問題也能及時進行咨詢溝通，從而解決工程實施中遇到的多變復雜的問題。

5.6 完善農田水利工程監督管理體系

小型農田水利工程的有效實施，需要建立完善的監督機制，設置完備的監督管理體系。用好“抽調、三方、媒體”“三位一體”的監管管理辦法，即從生產隊伍和工程管理隊伍中共同抽調精干力量組建相應監督管理團隊，加強并引入第三方監督管理，借助媒體輿論宣傳形成社會的廣泛監督，多個渠道共同發力，形成監督管理的合力，促進農田水利工程高質量發展。

6 結語

小型農田水利工程是一項長期性和綜合性并存的工程項目，對農業農村經濟發展、水資源的合理調配以及生態環境的發展都具有重要作用，是實現鄉村振興和農業農村現代化的重要基礎。應全面做好農田水利工程標準確立，做好區域水資源、農作物等環境信息的分析研究，做好農田水利灌溉工程的方案制定和實施，提升工程項目管理水平，切實把農田水利灌溉技術對農業農村發展的推動作用落到實處。