离石区小型农田水利高效节水项目分析

[摘要] 介绍了离石区2016年度小型农田水利高效节水项目建设的基本概况和基础设施状况，提出项目区存在的地下水位下降、投入不足、灌溉水利用率低、管理薄弱、争水矛盾等问题，分析了项目区水资源的供需情况，论证了项目实施的经济、社会效益。

[关键词] 农田水利；高效节水；离石区

l 项目区基本情况

l.1 地理概况

吕梁市离石区位于山西省中西部，吕梁山脉中段西侧，全区总面积1 324 km²,全境东西宽约44 km,南北长约30 km。地势总体特征为东北高、西南低，最高点为其东北端的骨脊山，海拔高程2 535 m,最低点位于其西南三川河出境处，海拔高程889 m，相对高程1 650 m。地貌类型可划分为高中山、中山、低中山，梁峁状黄土丘陵及山间河谷区。属暖温带大陆性干旱半干旱季风气候，年平均气温8.9℃，多年平均降水量507.5 mm。

l.2 社会经济及农业生产状况

离石区共辖2镇3乡7个街道办，194个行政村，378个自然村。总人口33.08万人，其中城镇人口27.14万人，农业人口5.93万人。2015年地区生产总值67.91亿元，财政总收入18.67亿元，城镇居民可支配收入24 975元，农民人均纯收入5 135元，农业总产值1.31亿元，粮食总产量22 514t。

全区耕地面积21 093.33 hm²，有效灌溉面积2 086.67 hm²，2015年实际灌溉面积完成2 286.67 hm²，人均耕地面积0.064 hm²，人均有效灌溉面积0.007 hm²。2015年农作物总播种面积16 048.2 hm²，总产量1.628 8万t。

离石区2016年度小型农田水利高效节水项目涉及田家会街道办的穆问村、田家会、上楼桥3个行政村和7个自然村，1 690户，4 379人，其中贫困户260户，贫困人口871人。

灌溉范围涉及7个村的4座山，共计1 133.33 hm²。其中管道灌溉工程933.33 hm²，半固定式喷灌工程200 hm²。项目区主要有玉米、核桃等种植作物。

项目总投资1 862万元，其中，中央财政1 000万元，省级财政750万元，自筹112万元。2016年3月15日开工建设， 目前基本完工，正在组织法人验收。项目实施后，新增高效节水灌溉面积1 133.33 hm²，改善灌溉面积1 133.33 hm²。新增节水能力280.3万m³。灌区年灌溉效益943.1万元。

l.3 水资源情况

水资源总量及可利用量。依据《吕梁市第二次水资源评价》，全区水资源总量7 991万m³，水资源可利用量4 390万m³，2015年离石区水资源用水总量为3 273.33万m³。

可供水量预测。通过对现有农田水利工程设施现状的供水能力和工程长远发展规划分析计算，到2020年可供水量11 827万m³，到2030年可供水量12 247万m³。

2 存在的主要问题

工程设施陈旧老化、渠道淤积、渠系建筑破损，井灌区地下水位下降；投入不足，农村水利投入不足，地方财力薄弱，农村劳力大量外出，农民主动投入的积极性不高；节水灌溉普及程度低，大部分工程不是节水型灌溉，渗漏损失大，灌溉水利用率低，农民水资源节水意识淡薄；管理薄弱，基层水利服务体系不健全，管理能力弱，除了吴城镇灌区有专管机构管理外，其它均交由村集体管理，水费收取难，灌溉设备常被破坏，灌溉效益降低，不能正常运行；工业发展与城镇化建设加快，工业与农业争水矛盾日益显现。

3 项目区水量供需平衡分析

3.1 水资源开发利用状况

灌溉水源为吴城水库，通过水库已建成的引水工程DN 500主干管引水，设计引水流量为0.58 m³/s。吴城水库位于离石区境内东川河上，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉、工业供水和水产养殖的年调节中型水库。2004年经除险加固后总库容为1 982万m³，兴利库容465万m³，防洪库容1 123万m³，淤积库容694万m³，最大坝高33.16 m，坝长580 m，水库多年平均径流量为681万m³，年平均可供水量436万m³。其中，工业和城市供水按95%保证率供水需水量122.6万m³，农业灌溉按50%保证率供水需水量313万m³。在农业供水方面，除保证解决吴城灌区666.67 hm²灌溉年用水量150万m³，还剩年用水量163万m³可为本项目供水，不足部分可由太中银铁路补水工程提供年补充供水量200万m³。本项目区灌溉面积1 133.33 hm²，需水量为195.7万m³/a。年供水量363万m³大于年需水量，满足项目用水的要求。

3.2 灌溉制度的拟定

在充分考虑气候、土壤、水资源及作物种类等因素的前提下，结合《山西省灌溉用水定额编制评价报告》等资料，总结近年来当地成熟的种植丰产经验及相关科研成果，拟定项目区作物的灌溉制度。

3.2.1 灌溉水利用系数

根据《节水灌溉工程技术规范》,管灌和喷灌灌溉水利用系数均取0.85。

3.2.2 农作物种植比例

项目区农作物种植主要以玉米、核桃等为主。玉米种植比例为17.6%（全为喷灌），核桃种植比例为82.4%（全为管灌）。

3.2.3灌溉定额确定

管灌灌水定额确定。

以设计时段内主要作物核桃的最大灌水定额作为设计灌水定额。根据《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T2003-2006）灌水定额公式计算

式中：m??灌水定额,m³/hm²；

g_s??土壤容重；取13.622kN/m?；

h??计划湿润层深度，取0.3m.

b₁??土壤适宜含水量上限，取90%；

b₂??土壤适宜含水量下限，取65%;

b_田??田间持水量，取24％；

     经计算，灌水定额为245 m³/hm²。根据当地灌水经验，全生育期作物灌水次数为5次，则净灌溉定额为1 252.5 m³/hm², 毛灌溉定额为1 441 m³/hm²。

喷灌灌水定额确定。

根据《喷灌工程技术规范》（GB/T50085-2007）计算公式：

式中：m_r——灌水定额,m³/hm²；

γ——土壤容重，取1.39 g/cm?；

h——土壤计划湿润层深度，取60cm；

β₁——适宜土壤含水量上限，取90%;

β₂——适宜土壤含水量下限，取65%；

b_田??田间持水量，取24％；

经计算,每次灌水定额为：50.1mm，约为501 m³/hm²。根据当地灌水经验，全生育期作物灌水次数为5次，则净灌溉定额为2 505 m³/ hm², 毛灌溉定额为2 947.1 m³/hm²。

3.2.4 项目区用水量计算

W=A*m_毛,

其中：W——用水量，万m?；

A——作物的种植面积，管灌面积933.86万亩 hm²；喷灌面积199.47hm²；

m_毛——毛灌溉定额，m³/ hm²。

经计算，项目区用水总量为193.4万m³。

3.2.5其他用水量

项目区涉及人口生活用水已由地下水提供。项目区工副业、乡镇企业用水量已由其他项目提供。

3.3 水土资源平衡计算

经以上计算分析，项目区年需水量193.4万m³，吴城水库引水工程输水管线和太中银铁路补水工程合计363万m³的年供水能力满足作物用水需求。

需水总流量的计算：根据《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T2003-2006）灌溉系统设计流量公式计算确定：

按  

其中：Q——灌溉系统设计流量，m?/h；

α_i——灌水高峰期第i种作物的种植比例，管灌82.4%，喷灌17.6%；

m_i——灌水高峰期第i种作物的灌水定额，管灌245m?/hm²，喷灌501m?/hm²；

T_i——灌水高峰期第i种作物的一次灌水延续时间，20d；

A——设计灌溉面积，1 133.33 hm²；

t——系统日工作小时数，20h/d；

η——灌溉水利用系数，管灌和喷灌均取0.85；

e——灌水高峰期同时灌水的作物种类。

根据不同灌溉制度的设计灌水定额和设计灌水面积进行计算，经计算项目区设计总流量为966.9 m³/h(0.27 m³/s)，而现状供水流量为0.58 m³/s满足用水要求。

无论从水量还是流量分析均满足要求。

吴城水库库区上游无工业污废水排放，水质符合《农田灌溉水质标准》的要求，可以用于灌溉。

4 效益分析

4.1 节水

节水效益是采用节水灌溉技术与传统农业灌溉技术大水漫灌之后相比较而节约出来的灌溉水量。根据多年的灌溉经验，大水漫灌亩均毛灌溉定额约4 200 m³/hm²左右，实施高效节水灌溉技术后，管灌灌水定额1 473 m³/hm²,喷灌灌水定额为2 911.5 m³/hm²。灌溉水价按 0.25元/m³计算。则项目区节水效益为70.1万元。节水量为280.3万m³。

4.2 节地

节水灌概工程采用节水灌溉技术之后,简化了输水灌溉过程,把灌溉水直接引入田间进行灌溉,这样节省了田间渠系占地面积,同时还能充分利用项目区一些不平整的地块。根据经验，,可节省耕地约66.67 hm² 。

4.3 省工

节水工程，节省了灌溉用工，提高了农业机械化水平和集约化程度，平均每公顷每年可省45个工日，每工日80元，年省工效益为408万元。

4.4 增产

根据本项目的特点,主要效益是灌溉效益。工程从第二年开始受益,当年效益预计可达100%。初步估算项目实施后，每公顷玉米均增加产值2 250元，200 hm²玉米可增收45万元；每公顷核桃增加产值4 500元，933.33 hm²可增收420万元,共计增收465万元。

4.5 环境效益

项目实施后将改变现有土地利用不充分、不合理的状况，使区内环境得到改善。通过实施节水灌溉工程措施，可改善水利灌溉条件，优化作物种植结构，保持水土流失，防止土地退化，增强土壤肥力和抗灾能力，减少水的渗漏流失。

5 结语

通过实施小型农田水利项目，一方面有效的保护和合理利用了水土资源，提高了土地利用率和劳动生产率，增加了人口环境容量。另一方面改善了农村产业结构，提高了人民群众的生活水平，促进了农业生产的发展，可快速增加农民的经济收入。