武威市凉州区节水增效高效节水灌溉发展项目设计要点

刘雪萍

（甘肃省武威市凉州区清源水利管理所，甘肃 武威 733000）

武威市凉州区节水增效高效节水灌溉发展项目配套实施高效节水灌溉面积0.966万hm2，其中地表水管灌面积0.233万hm2、地表水滴灌面积0.201万hm2、地下水滴灌面积0.532万hm2。修建20 m2管理房259座，配套首部系统259套。铺设地埋输水PVC干、支管道620.60 km，铺设地面输水PE管道478.91 km，配套滴灌带19.875万km（三年用量）。修建检查井1295座，排水井1354座。

1 项目区基本概况

1.1 地理位置

武威市凉州区位于甘肃省河西走廊最东端的武威盆地中部平原绿洲区，地理位置为东经101°59′～103°23′、北纬37°23′～38°12′。全区辖西营河灌区、金塔河灌区、杂木河灌区、黄羊河灌区4个井河水混合灌溉区和金羊灌区、永昌灌区、清源灌区3个纯井水灌溉区。

1.2 水文气象

凉州区属温带干旱半干旱气候区，气候依地势由西南向东北局地差异较大、变化幅度较为明显，具有干旱少雨、风沙频繁、气候干燥、日照时间长、昼夜温差大的气候特点。根据武威市气象站历年的水文气象观测资料，全区年干旱天数达120 d，多年平均降水量150 mm左右，年蒸发量2020 mm，最大冻土层深度1.5 m左右。

1.3 地形地貌

西营河灌区、金塔河灌区、杂木河灌区、黄羊河灌区4个井河混灌区大部分区域位于山前洪积扇区；清源灌区、永昌灌区、金羊灌区3个纯井水灌区属典型的细土平原区；黄羊河农场地处黄羊河灌区三干八支渠下游，上游河水灌溉区域属于山前洪积扇区，下游井水灌溉区域属于细土平原区。

1.4 地质概况

项目区位于甘肃省河西走廊最东端的武威盆地，武威盆地南部为石羊河流域主要的水源涵养区—祁连山山脉，海拔高程2100～2200 m；武威盆地北部由鹿沟山、馒头山、红崖山等组成，海拔高程1750～1870 m。南北两山之间为武威盆地，海拔高程1450～1600 m，地势呈西南高、东北低的态势。石羊河流域凉州属区内自西向东依次主要发育形成西营河、金塔河、杂木河、黄羊河4条河流，河流经祁连山山脉出山口流出汇流后，自西南流向东北，流经武威盆地中部细土平原区后最终汇入石羊大河。

1.5 高效节水灌溉现状

石羊河流域重点治理建设项目发展高效节水灌溉面积2.062万hm2，节水灌溉示范建设项目发展高效节水灌溉面积58.667 hm2，中央财政小型农田水利重点县建设项目发展高效节水灌溉面积814.667 hm2，河西走廊高效节水建设项目发展高效节水灌溉面积1.379万hm2，规模化节水灌溉增效示范项目发展高效节水灌溉面积0.356万hm2。

1.6 水资源利用现状

发源于祁连山北麓的黄羊河、杂木河、金塔河、西营河4条河流及沙沟河、马蹄河等21条沿山小沟小河，是凉州区城镇及农村生活、农业、生态、工业等各行业用水主要的地表水资源供给来源。3个纯井灌区和4个井河混灌区累计建成地下水机电井取水工程4847处，其中清源灌区1495处，永昌灌区1163处，金羊灌区1107处，西营河灌区104处，金塔河灌区292处，杂木河灌区490处，黄羊河灌区196处，主要以提取地下水资源作为项目区农业灌溉高效节水灌溉工程供水水源。全区多年平均可利用水资源总量为9.53亿m3，人均水资源占有量927 m3，为全国平均水平2200 m3的42%；耕地水资源占有量8160 m3/hm2，为全国平均水平21450 m3/hm2的38%。全区实际总用水量为10.224亿m3，其中地表水6.692亿m3，地下水3.532亿m3，全区水资源开发利用率高达112%，为河西走廊内陆河石羊河流域典型的资源型缺水地区。

2 项目总体布局

坚持以“相对集中连片、规模推进、建成一片、见效一片”为原则，大力改善项目区农业灌溉条件和生态条件，发展高效节水灌溉农业，提高农业生产能力，促进农民增产增收。地表水灌溉区主要以种植大田粮食作物为主，重点推广高标准管道输水灌溉技术，利用项目区现有干支渠进行输配水，在干支渠分水口处设置进水池，以干支渠配水作为灌溉供水水源，实施“管代渠”输水方案，充分利用项目区地形自然落差实现自压供水灌溉。在缺水比较严重的地表水灌溉区重点推广大田滴灌技术，鉴于地表水灌溉区实施大田滴灌工程的特殊性及局限性，计划对大田滴灌工程实施区域进行一次性总体规划、分年度分步实施，充分利用项目区现有渠系建筑和地形自然落差，修建高标准、大容积调蓄沉淀池，实现自压输水灌溉。地下水灌溉区大力发展大田滴灌技术，通过对项目区现有机井进行机电井更新改造，将每眼机井作为一个独立的灌溉供水系统，将地下水依次输送至干管、支管、辅管、毛管和作物。

3 项目建设规模

按照“供水水源有保障、符合农业发展规划、地方组织管理有力、集中连片积极性高、农民增收效益显著”等原则，充分考虑高效节水灌溉发展条件、未来发展趋势、发展潜力需求，依据低压输水管道、大田滴灌技术特点及其适应性，合理确定高效节水灌溉发展规模。按照“不新增灌溉面积，不新增灌溉用水量，不突破相关流域规划控制指标”的原则，在石羊河流域重点治理规划确定的农田灌溉配水面积上发展高效节水灌溉工程，计划发展节水灌溉面积0.966万hm2，其中地表水管灌面积0.233万hm2、地表水滴灌面积0.201万hm2、地下水滴灌面积0.532万hm2，使管灌片区灌溉水利用系数提高到0.80，滴灌片区灌溉水利用系数提高到0.90。

4 工程设计要求

4.1 管网设计

4.1.1 干支管材质及规格 灌溉系统干支管均采用PVC管道，各级管道规格及承压能力依据灌溉控制系统设计流量及地形地貌情况综合确定，管道末端水头压力必须达到0.1 Mpa。

4.1.2 给水栓型号及规格 给水栓选用玻璃钢多功能给水栓，上下栓体由中间法兰连接成型，给水栓设外保护措施。

4.2 灌溉系统设计

4.2.1 过滤系统 根据项目区灌溉供水水源水质调查分析资料，水体含沙量在10 mg/L以下，按照滴灌工程设计规范要求，水质处理设施配置模式宜采用“旋流水砂分离器+筛网或叠片过滤器”两级过滤装置。本次项目设计过滤器要求能实现自动反冲洗功能，过滤系统采用“离心+网式过滤器”两级自动反冲洗过滤装置，过滤器产品型号及产品规格根据水源水质情况及滴灌带灌水器灌水要求合理确定。

4.2.2 施肥装置 根据单个灌溉系统单井控制面积和施肥均匀度确定施肥罐类型及结构尺寸，使灌溉系统控制范围内种植作物均达到精准施肥的要求。

4.3 控制、量测和保护设备选型

4.3.1 闸阀、快速空气阀 在灌溉控制系统干管入口和各支管入口处均需设置闸阀，在滴灌系统过滤器和管线最高处均需安装快速空气阀，规格型号依据所选干支管尺寸综合确定。

4.3.2 压力表 压力表安装在闸阀前和过滤器出口处，每个灌溉控制系统安装2个压力表。

4.3.3 水表 在机井出水口与灌溉系统首部中间部位安装水表1块，水表型号及规格根据干管尺寸综合确定。

4.4 闸阀材质要求

本项目灌溉控制系统所有闸阀均选用塑钢闸阀，闸阀型号、公称尺寸及压力等级等参数，根据工程安全性、耐久性及合理性综合考虑确定。

5 典型片区选定

根据灌溉水源、种植作物、灌溉模式计划发展地表水管灌、地表水滴灌、地下水滴灌3种节水灌溉模式。地表水管灌工程在西营河灌区实施，选择康宁乡山湾村新三支斗渠、康宁乡头牌村头牌支渠控制灌溉面积进行典型设计；地表水滴灌工程在黄羊河灌区实施，选择黄羊镇土塔村一干五支渠控制灌溉面积进行典型设计；地下水滴灌工程选取永昌灌区四坝镇寨子、南仓、北仓3个村22眼机井进行典型设计，本工程典型片区选取时所选取典型片区设计面积均符合典型片区面积不小于总面积5%的设计要求。

6 高效节水工程典型设计（以地下水滴灌工程为例）

6.1 设计概要

地下水大田滴灌工程供水水源为机电井，水源工程设计采用更换新泵方案，灌溉系统自机电井提水加压，将水流依次输送至干管、支管、出地竖管、辅管、毛管、灌水器和作物等。干支管和竖管作为灌溉系统地下管网均埋设于地面以下，辅管和滴灌带作为灌溉系统地上管网均铺设于地面以上，干支管和竖管采用PVC管材，辅管采用PE薄壁管，毛管选用一次性薄壁滴灌带，滴头间距0.3 m，滴头流量2.1 L/h，沿制种玉米种植方向一膜两管四行布置。

6.2 管网系统设计

根据灌溉系统选定的供水水源工程机电井出水量确定干支管设计流量，灌溉系统控制面积在26.667 hm2以下时，选用潜水泵额定流量为80 m3/h；灌溉系统控制面积在26.667 hm2以上时，选用潜水泵额定流量为100 m3/h。灌溉控制系统干管流量与系统流量保持一致，按照灌溉系统控制面积分别取80 m3/h或100 m3/h，灌溉控制系统支管流量按照管网系统一次开2条支管综合考虑确定。

6.3 首部泵房设计

灌溉系统设首部泵房1座，为一层砖混结构，泵房建筑结构尺寸为4.0 m×5.0 m×3.0 m，主体采用M10水泥砂浆砌砖结构，墙厚240 mm，水泥砂浆抹面20 mm，泵房基础垫层采用C20现浇混凝土，圈梁采用C25钢筋砼现浇结构，屋面板采用C25钢筋砼现浇结构。泵房内安装闸阀、逆止阀、离心+网式过滤器、压力表、排气阀、施肥罐等首部设备。

6.4 附属建筑物设计

6.4.1 管沟开挖 干、支管均埋设于项目区最大冻土层以下，埋深为冻土层以下加0.2 m，管沟开挖底宽0.5 m，边坡比为1∶0.2。

6.4.2 闸阀井 灌溉系统干管上设闸阀井，闸阀井选用圆形C20混凝土结构预制件，直径1.2 m、深2.0 m、厚24 cm，安装PVC闸阀，井内设钢制爬梯。

6.4.3 排水井 灌溉系统支管末端（最低处）设排水井，排水井选用圆形C20混凝土结构预制件，直径1.2 m、深2.0 m、厚24 cm，井底铺筑0.5 m厚砂砾石层，井内设钢制爬梯。

6.4.4 镇墩 依据灌溉系统管网铺设情况，在干管和支管两级管道转弯处均设置镇墩，镇墩为C20现浇混凝土结构。