靖会灌区节水改造工程设计

马晓燕

（杭州水利水电勘测设计院有限公司兰州分公司，甘肃兰州 730050）

农业是国民经济中的用水大户，但其发展过程中普遍存在用水效率低、浪费严重的现象。根据“十三五”统计，全国灌溉面积共0.668亿hm2，中型以上灌区灌溉面积0.34亿hm2，占全国灌溉面积的50.90%。由此可见，灌区节水潜力巨大。通过积极实施灌区节水改造并采用现代化技术实现农业节水，保护和利用现有水资源，充分挖掘现有水利设施的潜力，大幅提高水利用率是农业节水的必经之路。

甘肃省地貌复杂、气候多样、经济发展相对落后。水资源紧缺是甘肃省农业、农村乃至整个社会经济发展最大的问题。靖会灌区位于甘肃省靖远县南部、会宁县北部地区，地理位置为东经 104°45′～105°05′、北纬 35°45′～36°35′。 靖会灌区是全国大型灌区之一，建成于20世纪70年代，也是全国高扬程灌区，共建成大中型泵站38座、小型泵站102座，泵站梯级多，提水扬程高，灌区分布范围分散，能耗大，工程运行费用较高，水费成本高。1999年经水利部审定，投资19 498万元，于2004—2011年对灌区7座泵站、机组设备进行了更新，对部分渠道进行防渗改造，并配套了田间工程，完成了灌区水利信息化工程建设，实现了灌区水源调度、运行监控、水费计收等。

靖会灌区海拔高程1 400～1 900 m，地势较为平坦，土层深厚，土壤疏松肥沃，质地好，适宜农作物生长，具有发展灌溉农业、保障区域粮食安全的优越条件。灌区土地面积8.47万hm2，耕地面积约6万hm2，其中川、塬地约2.53万hm2，灌区原设计灌溉面积为2.03万hm2，截至2018年底实灌面积1.69万hm2。现对该灌区节水改造工程设计内容进行介绍，以期为灌区节水农业发展提供参考。

1 作物种植比例

项目区是靖远县南部、会宁县北部主要的粮、油、蔬菜、瓜果生产基地，现状以小麦、玉米等粮食作物为主，经济作物主要有蔬菜、籽瓜等。粮经林比为6.15∶2.25∶1.60。 节水改造参照地方经济发展规划，通过农业产业结构调整、优化种植业布局，发展特色节水农业，促进传统农业向现代化农业、特色高效节水型农业转变。以提高经济效益为目标，适当提高经济作物种植比例，降低粮食作物种植面积，制定项目区设计水平年作粮经林比为 5.5∶2.5∶2.0。

2 节水改造方式及灌溉设计保证率

基于靖会灌区原有水系网络特征，在充分结合原有骨干工程水利设施的基础上，总体基本实现从源头至田间作物的闭合管网系统，以减少渠道输水损失。同时，改革灌溉模式，将传统漫灌全部改为滴灌，提高灌溉水利用系数和水资源效益，节约水资源[1]。滴灌系统包括首部枢纽和田间工程。首部枢纽包括水泵、过滤器、施肥罐、测量设施及保护装置等；田间工程由干管、分干管、出地管、支管、毛管及滴头组成，干管、分干管、支管均为地埋管，埋深位于历年冻土层以下，出地管在分干管上接三通出地，出地后连接三通或弯头并安装控制球阀后接支管，支管再连接毛管进行灌溉。毛管沿作物种植方向布置，间距与作物种植行距相适应，灌水器间距与株距相适应[2]。根据《灌溉与排水工程设计标准》（GB 50288—2018）、《节水灌溉工程技术标准》（GB/T 50363—2018）等规定，喷灌、微灌灌溉设计保证率为85%～95%，确定滴灌工程灌溉设计保证率为90%。

3 灌溉制度

3.1 现状水平年灌溉制度

通过调查，靖会灌区内粮食作物生长期一般灌水 3～4 次，灌水定额为 750～900 m3/hm2，冬泡定额为1 200 m3/hm2，春泡定额为1 050 m3/hm2。对于泡地方式而言，可尽量利用春泡，以减少冬季长时间的蒸发损失，但春季泡地客观上只适宜种植秋粮作物，小麦实施春季泡水有误农时。综合分析，靖会灌区现状综合净灌溉定额为3 780 m3/hm2。

3.2 设计水平年灌溉制度

靖会灌区设计灌溉总面积为2.03万hm2。依据相关设计规范中最大灌水定额、灌水周期、净灌水率等计算公式，计算确定灌溉制度制定需要的参数，并据此制定各种作物充分灌溉制度。设计水平年灌区灌溉制度详见表1。

表1 靖会灌区设计水平年灌溉制度

《水工设计手册》（第二版）规定：以累计30 d以上的最大灌水率为设计灌水率，短期峰值不应大于设计灌水率的120%，最小灌水率不应小于设计灌水率的30%。因此，确定灌区设计灌水率为0.136 m3/（s·100 hm2）。

4 灌溉需水量

4.1 灌溉水利用系数

灌溉水利用系数包括以下几点。①现状灌溉水利用系数。现状水平年农田灌溉供水系统主要由总干渠、干渠，以及田间斗、农、毛渠组成，各级渠道水利用系数均采用灌区实际测量值。经计算，灌区灌溉水利用系数为0.556。②设计水平年农业灌溉水利用系数。设计水平年农田灌溉供水系统主要由总干渠及输配水管道组成，渠系水利用系数取0.97，管道水利用系数取0.98，田间水利用系数取0.92。经计算，设计水平年灌区灌溉水利用系数为0.875。

4.2 毛需水量

根据靖会灌区的灌溉制度和灌溉水利用系数，计算灌区1.69万hm2实灌面积现状年灌溉需水量为11 466.9万m3；设计水平年灌区2.03万hm2农田灌溉需水量为7 623.36万m3。

由上述分析可知，靖会灌区节水改造工程的实施，单位面积毛灌溉节水率可达44.76%，水资源有效利用率显著提高。

5 结语

灌区是保障农业和粮食生产的主战场，是农业农村现代化重要组成部分。对灌区进行节水技术改造，可提高灌溉保证率，促进农业种植结构调整，提高粮食产能，增加农民收入，促进农村经济发展；同时，也可有效节约水资源，减少灌溉用水[3-4]，缓解水资源供需矛盾，将节约的水量用作生态用水，对保护生态环境具有重要作用；对灌区进行节水改造，在促进灌区农业发展的同时，减轻了管理单位的维护难度，解放了劳动力，为促进农业农村现代化夯实了基础。