武威市涼州區節水增效高效節水灌溉發展項目設計要點

劉雪萍

（甘肅省武威市涼州區清源水利管理所，甘肅 武威 733000）

武威市涼州區節水增效高效節水灌溉發展項目配套實施高效節水灌溉面積0.966萬hm2，其中地表水管灌面積0.233萬hm2、地表水滴灌面積0.201萬hm2、地下水滴灌面積0.532萬hm2。修建20 m2管理房259座，配套首部系統259套。鋪設地埋輸水PVC干、支管道620.60 km，鋪設地面輸水PE管道478.91 km，配套滴灌帶19.875萬km（三年用量）。修建檢查井1295座，排水井1354座。

1 項目區基本概況

1.1 地理位置

武威市涼州區位于甘肅省河西走廊最東端的武威盆地中部平原綠洲區，地理位置為東經101°59′～103°23′、北緯37°23′～38°12′。全區轄西營河灌區、金塔河灌區、雜木河灌區、黃羊河灌區4個井河水混合灌溉區和金羊灌區、永昌灌區、清源灌區3個純井水灌溉區。

1.2 水文氣象

涼州區屬溫帶干旱半干旱氣候區，氣候依地勢由西南向東北局地差異較大、變化幅度較為明顯，具有干旱少雨、風沙頻繁、氣候干燥、日照時間長、晝夜溫差大的氣候特點。根據武威市氣象站歷年的水文氣象觀測資料，全區年干旱天數達120 d，多年平均降水量150 mm左右，年蒸發量2020 mm，最大凍土層深度1.5 m左右。

1.3 地形地貌

西營河灌區、金塔河灌區、雜木河灌區、黃羊河灌區4個井河混灌區大部分區域位于山前洪積扇區；清源灌區、永昌灌區、金羊灌區3個純井水灌區屬典型的細土平原區；黃羊河農場地處黃羊河灌區三干八支渠下游，上游河水灌溉區域屬于山前洪積扇區，下游井水灌溉區域屬于細土平原區。

1.4 地質概況

項目區位于甘肅省河西走廊最東端的武威盆地，武威盆地南部為石羊河流域主要的水源涵養區—祁連山山脈，海拔高程2100～2200 m；武威盆地北部由鹿溝山、饅頭山、紅崖山等組成，海拔高程1750～1870 m。南北兩山之間為武威盆地，海拔高程1450～1600 m，地勢呈西南高、東北低的態勢。石羊河流域涼州屬區內自西向東依次主要發育形成西營河、金塔河、雜木河、黃羊河4條河流，河流經祁連山山脈出山口流出匯流后，自西南流向東北，流經武威盆地中部細土平原區后最終匯入石羊大河。

1.5 高效節水灌溉現狀

石羊河流域重點治理建設項目發展高效節水灌溉面積2.062萬hm2，節水灌溉示范建設項目發展高效節水灌溉面積58.667 hm2，中央財政小型農田水利重點縣建設項目發展高效節水灌溉面積814.667 hm2，河西走廊高效節水建設項目發展高效節水灌溉面積1.379萬hm2，規模化節水灌溉增效示范項目發展高效節水灌溉面積0.356萬hm2。

1.6 水資源利用現狀

發源于祁連山北麓的黃羊河、雜木河、金塔河、西營河4條河流及沙溝河、馬蹄河等21條沿山小溝小河，是涼州區城鎮及農村生活、農業、生態、工業等各行業用水主要的地表水資源供給來源。3個純井灌區和4個井河混灌區累計建成地下水機電井取水工程4847處，其中清源灌區1495處，永昌灌區1163處，金羊灌區1107處，西營河灌區104處，金塔河灌區292處，雜木河灌區490處，黃羊河灌區196處，主要以提取地下水資源作為項目區農業灌溉高效節水灌溉工程供水水源。全區多年平均可利用水資源總量為9.53億m3，人均水資源占有量927 m3，為全國平均水平2200 m3的42%；耕地水資源占有量8160 m3/hm2，為全國平均水平21450 m3/hm2的38%。全區實際總用水量為10.224億m3，其中地表水6.692億m3，地下水3.532億m3，全區水資源開發利用率高達112%，為河西走廊內陸河石羊河流域典型的資源型缺水地區。

2 項目總體布局

堅持以“相對集中連片、規模推進、建成一片、見效一片”為原則，大力改善項目區農業灌溉條件和生態條件，發展高效節水灌溉農業，提高農業生產能力，促進農民增產增收。地表水灌溉區主要以種植大田糧食作物為主，重點推廣高標準管道輸水灌溉技術，利用項目區現有干支渠進行輸配水，在干支渠分水口處設置進水池，以干支渠配水作為灌溉供水水源，實施“管代渠”輸水方案，充分利用項目區地形自然落差實現自壓供水灌溉。在缺水比較嚴重的地表水灌溉區重點推廣大田滴灌技術，鑒于地表水灌溉區實施大田滴灌工程的特殊性及局限性，計劃對大田滴灌工程實施區域進行一次性總體規劃、分年度分步實施，充分利用項目區現有渠系建筑和地形自然落差，修建高標準、大容積調蓄沉淀池，實現自壓輸水灌溉。地下水灌溉區大力發展大田滴灌技術，通過對項目區現有機井進行機電井更新改造，將每眼機井作為一個獨立的灌溉供水系統，將地下水依次輸送至干管、支管、輔管、毛管和作物。

3 項目建設規模

按照“供水水源有保障、符合農業發展規劃、地方組織管理有力、集中連片積極性高、農民增收效益顯著”等原則，充分考慮高效節水灌溉發展條件、未來發展趨勢、發展潛力需求，依據低壓輸水管道、大田滴灌技術特點及其適應性，合理確定高效節水灌溉發展規模。按照“不新增灌溉面積，不新增灌溉用水量，不突破相關流域規劃控制指標”的原則，在石羊河流域重點治理規劃確定的農田灌溉配水面積上發展高效節水灌溉工程，計劃發展節水灌溉面積0.966萬hm2，其中地表水管灌面積0.233萬hm2、地表水滴灌面積0.201萬hm2、地下水滴灌面積0.532萬hm2，使管灌片區灌溉水利用系數提高到0.80，滴灌片區灌溉水利用系數提高到0.90。

4 工程設計要求

4.1 管網設計

4.1.1 干支管材質及規格 灌溉系統干支管均采用PVC管道，各級管道規格及承壓能力依據灌溉控制系統設計流量及地形地貌情況綜合確定，管道末端水頭壓力必須達到0.1 Mpa。

4.1.2 給水栓型號及規格 給水栓選用玻璃鋼多功能給水栓，上下栓體由中間法蘭連接成型，給水栓設外保護措施。

4.2 灌溉系統設計

4.2.1 過濾系統 根據項目區灌溉供水水源水質調查分析資料，水體含沙量在10 mg/L以下，按照滴灌工程設計規范要求，水質處理設施配置模式宜采用“旋流水砂分離器+篩網或疊片過濾器”兩級過濾裝置。本次項目設計過濾器要求能實現自動反沖洗功能，過濾系統采用“離心+網式過濾器”兩級自動反沖洗過濾裝置，過濾器產品型號及產品規格根據水源水質情況及滴灌帶灌水器灌水要求合理確定。

4.2.2 施肥裝置 根據單個灌溉系統單井控制面積和施肥均勻度確定施肥罐類型及結構尺寸，使灌溉系統控制范圍內種植作物均達到精準施肥的要求。

4.3 控制、量測和保護設備選型

4.3.1 閘閥、快速空氣閥 在灌溉控制系統干管入口和各支管入口處均需設置閘閥，在滴灌系統過濾器和管線最高處均需安裝快速空氣閥，規格型號依據所選干支管尺寸綜合確定。

4.3.2 壓力表 壓力表安裝在閘閥前和過濾器出口處，每個灌溉控制系統安裝2個壓力表。

4.3.3 水表 在機井出水口與灌溉系統首部中間部位安裝水表1塊，水表型號及規格根據干管尺寸綜合確定。

4.4 閘閥材質要求

本項目灌溉控制系統所有閘閥均選用塑鋼閘閥，閘閥型號、公稱尺寸及壓力等級等參數，根據工程安全性、耐久性及合理性綜合考慮確定。

5 典型片區選定

根據灌溉水源、種植作物、灌溉模式計劃發展地表水管灌、地表水滴灌、地下水滴灌3種節水灌溉模式。地表水管灌工程在西營河灌區實施，選擇康寧鄉山灣村新三支斗渠、康寧鄉頭牌村頭牌支渠控制灌溉面積進行典型設計；地表水滴灌工程在黃羊河灌區實施，選擇黃羊鎮土塔村一干五支渠控制灌溉面積進行典型設計；地下水滴灌工程選取永昌灌區四壩鎮寨子、南倉、北倉3個村22眼機井進行典型設計，本工程典型片區選取時所選取典型片區設計面積均符合典型片區面積不小于總面積5%的設計要求。

6 高效節水工程典型設計（以地下水滴灌工程為例）

6.1 設計概要

地下水大田滴灌工程供水水源為機電井，水源工程設計采用更換新泵方案，灌溉系統自機電井提水加壓，將水流依次輸送至干管、支管、出地豎管、輔管、毛管、灌水器和作物等。干支管和豎管作為灌溉系統地下管網均埋設于地面以下，輔管和滴灌帶作為灌溉系統地上管網均鋪設于地面以上，干支管和豎管采用PVC管材，輔管采用PE薄壁管，毛管選用一次性薄壁滴灌帶，滴頭間距0.3 m，滴頭流量2.1 L/h，沿制種玉米種植方向一膜兩管四行布置。

6.2 管網系統設計

根據灌溉系統選定的供水水源工程機電井出水量確定干支管設計流量，灌溉系統控制面積在26.667 hm2以下時，選用潛水泵額定流量為80 m3/h；灌溉系統控制面積在26.667 hm2以上時，選用潛水泵額定流量為100 m3/h。灌溉控制系統干管流量與系統流量保持一致，按照灌溉系統控制面積分別取80 m3/h或100 m3/h，灌溉控制系統支管流量按照管網系統一次開2條支管綜合考慮確定。

6.3 首部泵房設計

灌溉系統設首部泵房1座，為一層磚混結構，泵房建筑結構尺寸為4.0 m×5.0 m×3.0 m，主體采用M10水泥砂漿砌磚結構，墻厚240 mm，水泥砂漿抹面20 mm，泵房基礎墊層采用C20現澆混凝土，圈梁采用C25鋼筋砼現澆結構，屋面板采用C25鋼筋砼現澆結構。泵房內安裝閘閥、逆止閥、離心+網式過濾器、壓力表、排氣閥、施肥罐等首部設備。

6.4 附屬建筑物設計

6.4.1 管溝開挖 干、支管均埋設于項目區最大凍土層以下，埋深為凍土層以下加0.2 m，管溝開挖底寬0.5 m，邊坡比為1∶0.2。

6.4.2 閘閥井 灌溉系統干管上設閘閥井，閘閥井選用圓形C20混凝土結構預制件，直徑1.2 m、深2.0 m、厚24 cm，安裝PVC閘閥，井內設鋼制爬梯。

6.4.3 排水井 灌溉系統支管末端（最低處）設排水井，排水井選用圓形C20混凝土結構預制件，直徑1.2 m、深2.0 m、厚24 cm，井底鋪筑0.5 m厚砂礫石層，井內設鋼制爬梯。

6.4.4 鎮墩 依據灌溉系統管網鋪設情況，在干管和支管兩級管道轉彎處均設置鎮墩，鎮墩為C20現澆混凝土結構。