西北地区农业节水灌溉工程规划与设计

2017-01-28王涛张磊甘肃省张掖市甘州区水利建设管理站甘肃省张掖市甘州区花寨水利管理所

科学中国人 2017年24期

王涛，张磊甘肃省张掖市甘州区水利建设管理站；甘肃省张掖市甘州区花寨水利管理所

西北地区农业节水灌溉工程规划与设计

王涛1，张磊21甘肃省张掖市甘州区水利建设管理站；2甘肃省张掖市甘州区花寨水利管理所

水是万物生命的源泉，对于农业的发展来说，水更是掌握农业发展的命脉。甘肃省十年九旱，做好农业节水灌溉工程意义重大。节水灌溉技术在我国推广应用已有约30年的历史，经过引进、消化、吸收和科研攻关，取得了较快发展。本文结合张掖市甘州区的实际情况，分析了目前农业节水灌溉工程所取得的成就以及制约农业节水灌溉工程发展的相关问题，提出了应对问题的具体策略，以供参考。

节水工程；灌溉；规划；设计

引言

张掖市甘州区地处甘肃省河西走廊中部，位于东经100°6′～100°52′，北纬38°32′～39°24′之间，西靠临泽县，东与山丹、民乐县相依，南为肃南裕固族自治县马蹄区，北依合黎山与内蒙古自治区接壤，东西长65km，南北宽98km，总面积4240km2。区内地形东南高，西北低，海拔在1410～3100m之间，平均海拔1474m。总地势为南北高中间低，南（祁连山）北（合黎山）两山环抱，中部为冲洪积扇形成的张掖盆地。全区14.4%是山区、51.1%是平原，34.5%是荒漠区。南部祁连山地是祁连山的浅山地带，山峰海拔高程为1900～3100m之间。北部合黎山系天山余脉，山体低矮，一般海拔1600～3100m。中部的倾斜平原海拔1410～2230m，由东南向西北敞开，是河西走廊的重要组成部分。走廊平原南高北低，高差820m，坡降百分之一左右。

其张掖市甘州区安阳乡、花寨乡柏杨树村的平均海拔较高，属河灌漫灌农业区，该区所处位置海拔较高，土地贫瘠，农作物抗旱耐旱能力差，年均降雨量100毫米，是典型的冷凉灌区，省列重点贫困村较多。水资源的短缺对张掖市甘州区的经济发展造成严重的影响。在农业发展过程中灌溉要使用大量的水资源，大约占据全市水资源总用量的75%。进行农业节水灌溉工程规划与设计是缓解张掖市甘州区水资源供需矛盾的主要方法，张掖市甘州区在这节水灌溉方面已经取得了突出的成绩，但伴随工业生活用水总量的日益增加以及农业的可持续发展对农业节水灌溉提出了更高的要求，因此张掖市甘州区的农业节水灌溉规划与设计面临着新的形式。

1、农业节水灌溉工程所取得的成就

1.1 农业节水灌溉的面积

在积极构建全国水生态文明试点市和节水型社会建设进程中，张掖市各级水务部门抢抓水利改革发展机遇，立足张掖农业实际，突出发展高效农业节水灌溉项目。至目前，张掖市全市累计发展高效节水灌溉面积117.98万亩（其中：管灌45.10万亩，滴灌66.68万亩，喷灌6.20万亩）。张掖市紧紧围绕水利部关于西北节水增效和甘肃省关于建设河西走廊高效节水示范区的总体部署，加大水利基础设施和小型农田水利建设力度，以点带面，整体推进，狠抓落实，全面完成了年度高效节水灌溉项目建设任务。

张掖市甘州区自黑河节水工程以来截至2016年年底，利用黑河节水改造工程、日结贷款项目、河西走廊高效节水示范项目，以及中央财政小型农田水利建设项目、补助项目共发展高效节水面积58.31万亩（管灌37.12万亩、滴灌20.06万亩、喷灌1.13万亩），新增节水能力5344万立方米，取得了显著的节水效益、经济效益和生态效益。

1.2 农业节水灌溉的资金投入

黑河节水改造工程、日结贷款项目（2001至2010年）完成总投资29683万元，完成高效节水灌溉面积28.53万亩（管灌21.82万亩、滴灌5.71万亩、喷灌1.0万亩）；规模化节水灌溉增效示范项目（2012至2015年）完成总投资9511.45万元，完成高效节水灌溉面积7.73万亩（管灌3.43万亩、滴灌4.17万亩、喷灌0.13万亩）；第四批高效节水重点县项目项目（2012至2014年）完成总投资8988.71万元，完成高效节水灌溉面积6.64万亩（管灌3.36万亩、滴灌3.28万亩）；第五批高效节水灌溉示范项目（2013至2015年）完成总投资7277.02万元，完成高效节水灌溉面积7.38万亩（管灌4.71万亩、滴灌2.67万亩）；第六批高效节水灌溉示范区项目（2014至2016年）完成总投资5555.27万元，完成高效节水灌溉面积5.18万亩（管灌2.51万亩、滴灌2.67万亩）；2016年中央财政农田水利设施建设补助资金（高效节水灌溉）项目完成总投资3262万元，完成高效节水灌溉面积2.86万亩（管灌1.3万亩、滴灌1.56万亩）；同时，全面完成中央财政统借统还以色列政府贷款项目投资12715.47万元，完成滴灌面积3.55万亩。

以甘州区花寨乡柏杨树村（祁连山）为例，该地海拔2180米，是省里列重点的贫困村，依托2015年、2016年甘州区高效节水灌溉项目建设，于2015年10月至2016年12月，先后投资310万元，群众自筹70万元，利用现有两座塘坝（其中：1.4万立方一座、4.0万立方一座）建成高效节水自压式河水滴灌示范工程2100亩（利用两用给水栓可实现滴灌、管灌两种灌溉方式），使该区域成为甘州区典型的高原夏菜试验示范基地。

1.3 农业节水灌溉的管理

在项目建设中，水务部门团结协作，立足区域实际，按照“因地制宜、量力而行、成熟一片、实施一片”的原则，认真做好项目选点、科学规划设计等前期工作，强化管理，健全机制，从六个方面多措并举确保项目顺利实施。实行“统一组织领导，统一技术标准、统一落实土地，统一作物品种，统一使用化肥，统一播种灌溉，分户承包种植”六统一分的管理经营措施，强化了全过程节约管理，大幅降低了水、肥、地等的消耗强度。通过土地平整土地利用率提高10%，水的利用率达95%以上，比传统漫灌节水50%，节能45%（自压，无动力设备），节省劳力35%（除耕种、收割期间，灌溉期间1000亩，灌溉人员仅需要3人），节约肥料45%，可使农作物增产20%左右。

1.4 农业节水灌溉的主要设备

以甘州区花寨乡柏杨树村（祁连山）为例，1号水源至首部过滤系统落差为20米，2号水源至首部过滤系统落差35米，埋设各类PVC管道24.15公里（Φ315PVC-U*0.63MPa、Φ200PVC-U* 0.4MPa、Φ160PVC-U*0.63MPa、），铺设各类PE管4420公里（Φ75* 1.1mmPE管及Φ16*0.2*300*2L单翼式滴灌带），安装各类管件2.4万个（三通、弯头等主要为Φ315、Φ200、Φ160等，数量不多；数量较多的为Φ75、Φ16小型管件），修建检查井、排水井等建筑物56座，管理房2座面积52平米。

1.5 农业节水灌溉对产业结构的调整

张掖市甘州区以甘州区花寨乡柏杨树村（祁连山）为例，原种植作物单一，多为高寒冷凉作物，小米、小麦、小豆、马铃薯为主要作物，年灌溉2至3次，施肥100斤/次，灌溉120立方左右/次，且产量低，成本在200元左右/亩，产值仅在800至950元左右/亩。西兰花、花菜（菜花）年灌溉4次，年施肥1次，且40斤/次，灌溉22立方左右/次，且产量高，成本在5500元左右/亩，产值在9000元左右/亩。娃娃菜年灌溉4次，年施肥1次，且40斤/次，灌溉22立方左右/次，且产量高，成本在4500元左右/亩，产值在7000元左右/亩。同时，原种植作物，年耕作历时较长，灌溉无法保证，年种植一次；现陆地蔬菜，虽年种植一次，但可不间断采收供应，效益显著。同时，利用钢屋架拱棚种植，年种植次数可达二次，效益十分明显。

目前，以西兰花、甘蓝、娃娃菜、花菜等为主的高原夏菜已真正成为供不应求的区域主要种植作物。当地光照充足，昼夜温差大，蔬菜的有机物含量很高，尤其是蛋白质和维生素C含量高于外地蔬菜31%和28%，造就了优异的先天品质；沿山阴产区夏季气温较低，使冷凉型蔬菜营养丰富口感极佳；干燥少雨，使蔬菜病虫害少，农药使用量、使用次数极低，又成为质量安全的先天保障；营养丰富、色泽鲜亮、菜香浓郁、口味纯正、口感甜脆、使高原夏菜色、形、味俱佳，深受地方乃至全国消费者喜爱。同时，依靠地形条件梯次蔬菜播种，使作物梯次上市，形成了较长的采收上市期，可从每年5月下旬到10月初持续不断的供应，很好地弥补了地方及东南沿海夏季蔬菜供应的缺口。

2、农业节水灌溉存在的主要问题

2.1 农业节水灌溉技术推广力度小

目前随着科学技术的发展，新的农业节水灌溉技术以及设备相继被研发出来，但是由于各种因素的制约这些技术和设备的推广力度较小，在张掖市甘州区诸如喷、滴灌等先进的农业节水灌溉技术只是用作灌溉经济作物，在示范节水灌溉工程中应用。再加上农业节水综合规划设计能力有待提高，目前尚缺乏具有节水灌溉专业经验的设计人才和能力较强的设计机构。

因此新型灌溉技术和设备需要在更大的范围内进行推广和应用，使当地农民接受新型的节水设备和技术，带来更大的经济效益。

2.2 农业节水灌溉工程规划管理不利

目前我国还没有一套完备的农业节水补偿机制。水利部在1999年就提出了从工程水利向资源水利、可持续发展水利和现代水利转变的治水思路。现阶段还存在农业节水的准入问题和农业节水的运行长效激励问题，农业节水补偿机制尚未形成。目前张掖市甘州区的灌区以及节水灌溉工程大多数都有产权关系模糊、管理职责混淆以及政事企界限不明确的问题，再加上没有农业节水灌溉的相关管理和激励机制，在管理过程中手段较为粗放，经常会出现调度不灵活的情况。

2.3 农业节水灌溉的资金投入短缺

由于受到经济利益等因素的影响，一些地区的农民没有充分认识到农业节水灌溉的积极性较低。政府在节水灌溉方面的资金投入不够。已经建成的农业节水灌溉设备存在着重农业节水灌溉工程建设、轻工程管理的现象，灌溉设备后续维护资金短缺，而且年久老化失修，这也就导致了农村灌溉面积减少，使用节水灌溉的效益不断降低，这也就打消了的农民使用节水灌溉设备的积极性；在新建节水灌溉设备的过程中，政府投入的建设资金不足，尤其是配套的资金通常情况下到位困难，还没有达到应有的规模。

2.4 农业节水灌溉技术的可行性较差

目前农业节水灌溉技术应用基础理论研究较为薄弱，水资源利用系数不高，农业节水灌溉自动化程度低。而且某些地区在推广和应用农业节水灌溉技术时往往是仅仅借鉴其他地区的经验和模式，不是因地制宜的进行规划，而是生搬硬套，缺乏可行性和针对性，这也就造成当地的节水工程灌溉效益较低，除此之外农业节水灌溉的标准体系有待完善，关于节水灌溉技术的国家标准体系尚未建立。

2.5 农业节水灌溉设备的质量没有保障

目前农业的节水灌溉的设备存在着质量参差不齐以及设备不配套的情况。节水器材大多数生产企业规模小、产品单一、质量合格率低，市场不规范。目前在我国节水灌溉市场上活跃着5000多家各类企业，节水灌溉设备生产企业达到500多家，但真正实现专业化、系列化生产的规模大、实力强的企业不超过20家。这也就导致设备的标准化、系列化程度相对较差，配套的维修服务无法跟进。有许多节水灌溉工程中的灌溉设备就是因为质量问题或者是不能及时的维护和维修，造成灌溉设备的老化过快寿命较短，这在很大程度上影响了农业节水灌溉技术的大范围推广。

3、农业节水灌溉的相关对策

3.1 重视项目前期，严把申报立项关口

在工程规划设计上，统筹考虑灌溉水源、地势地貌、作物种植、产业布局等综合因素，把高效节水与脱贫攻坚、改善农业生产条件、发展现代农业相结合，认真复核项目区基础条件，将土地规模集中经营、农业种植结构调整、群众意愿和节水效益作为高效节水灌溉项目实施的先决条件，严格水资源管理，努力做到高起点规划、规模化发展，科学合理确定灌溉方式及工程布局，优化工程设计方案。

3.2 规范建设程序，严格实行“四制”管理

各县区都要均成立项目建管处，认真落实项目法人制，招标投标制，建设监理制和合同管理制“四项制度”。严格履行招投标程序，实行设计施工总承包的模式，所有项目均在张掖市交易中心进行公开招标，做到公正、公开、透明。严格执行监理各项规定，加强对高效节水工程监理的监督检查，切实履行监理“三管三控一协调”的职责，强化合同管理，项目法人在与设计、施工、监理等单位签订合同时，明确质量标准和质量责任，实行质量责任追究制度。

3.3 健全管理机制，强化质量监督检查

以396t/h高压、高温大容量pyroflow型自然循环CFB 蒸汽锅炉为例进行讨论。其燃烧方式为2种，一种是纯燃煤；另一种是掺烧30%生物质的直接共燃。所掺烧生物质依次为：松木屑、稻秆、棉秆、玉米秆。其固体燃料的工业分析和元素分析如表1所示。

项目法人对高效节水灌溉工程质量负总责，实行施工单位保证，监理单位控制和政府部门监督相结合的质量管理体系，对工程规模、效益、质量、投资进行严格控制，按设计要求完成全部建设任务。市县质量监督部门加大对工程质量的监督检查力度，定期不定期深入工地，对工程质量进行检查和抽查，及时协调解决工程建设中的各种问题，确保工程质量。

3.4 建立公示制度，实行项目“四至坐标”管理

工程建设过程中，在项目区设立公示牌，对项目的基本情况发布公示公告，接受社会公众监督。将项目片区“四至坐标”录入“甘肃省高效节水灌溉信息化管理系统”，不得随意调整项目建设地点和高效节水灌溉形式等，对确需调整变更的，按相关管理办法变更，并及时更新信息。

3.5 强化审计检查，确保项目资金安全

充分发挥财政、审计、检察、监察等监管部门的监督作用，市政府要组织督查考核局和水务局组成联合督查组对水利重点工程质量、进度和资金进行专项督查；市上审计部门对已经实施的高效节水项目分年度进行专项审计，特别是对变更项目进行重点审计监管；水利部、黄委会和省水利厅稽查组对高效节水灌溉项目进行全面稽查；通过运用以上综合措施，加强项目资金监管，确保项目资金安全，着力打造阳光工程、廉洁工程。

3.6 创新管理模式，落实工程管护主体责任

在项目建设和运行过程中，选择以土地流转经营大户或大型农场主、农民用水者协会、公司+农户等管理模式，明确产权归属，实行“自建、自有、自用、自管”。项目建设完成并验收合格后，签订工程管护移交协议书，建立台账，落实管护责任，并接受各级水管机构和群众的监督；从而探索一种符合地域特点和作物特性的灌溉方式，建立科学合理的运行管理制度。

4、“十三五”张掖市甘州区高效节水灌溉工程规划

4.1 指导思想

4.2 规划原则

一是统筹规划、规模发展、适当超前；二是因地制宜、科学规划、突出重点；三是总量控制、以水定地；四是突出重点、效益优先规模适中；五是高效利用、注重节水、保护生态、科学发展；六是政府主导、完善机制、建管并重、良性运行；七是深化改革、创新发展。

4.3 建设内容及规模

张掖市甘州区“十三五”高效节水规划计划发展高效节水灌溉工程面积34.96万亩，其中管灌10.72万亩，滴灌24.24万亩（地表水滴灌2.01万亩，地下水滴灌22.23万亩），依据近年来已实施完成的高效节水工程的典型设计工程量推算各类工程的亩指标，计划总投资46774万元。

4.4 预期效益

“十三五”高效节水项目实施后，项目区形成较为完善的灌溉工程体系，提高了灌溉保证率，达到农业生产条件明显改善、农业综合生产能力明显提高、抗御自然灾害能力明显增强的效果。将有效缓解地下水的压力，改善区域生态环境，使灌溉条件得到显著改善，保灌面积显著提高，农产品产量增加、品质得以提高。

作为26个国家级杂交玉米种子生产基地之一的甘肃省张掖市甘州区为国家级杂交玉米种子生产基地实现适时、适量灌溉得以保证，对加快提升基地规模化、机械化、标准化、集约化水平，打造现代化种子生产基地，保障农业生产用种安全发挥重大作用。同时，在带动区域特色主导产业的形成、周边区域农业科技水平的提高、劳动力就业等方面起到了积极的推动作用。在生态方面，高效节水灌溉措施的实施，灌溉用水减少可使项目区内地下水排补趋向平衡，节约水量除用于改善灌溉面积外，一部分水量用于生态建设，促进生态恢复、保护和发展；开采地下水减少，有效控制地下水位下降，恢复地面生态植物，生态恶化趋势得到遏制和好转；另外，大力实施高效节水工程，节约的水量可缓解灌区用水矛盾，提高保灌程度，有利于落实黑河干流分水方案，改善下游生态环境，对促进黑河中下游生态恢复、保护和发展都将产生积极的作用。