农田水利工程高效节水灌溉发展路径探究

杨慧芬

（樟树市水利局,江西 樟树 331200）

樟树市为解决当地水资源短缺矛盾、满足农业浇灌需求，通过建设水利工程来实现节水。由相关单位成立专项小组进行方案规划工作，合理分布水资源供给路径、实现水资源供给节能最优化管理等，方案要遵循成本管控原则，尽可能避免成本浪费等现象。

1 樟树市概况

1.1 地理位置及地形地貌

樟树市地处江西省中部，辖区面积1291 km2，地区水资源总量较大，属于江西省全省水路要道，其东西方向较长（58 km），南北方向较窄（31 km），内部水体从城市中部穿行而过，将城市分为河东、河西两部分。就该市地形地貌来看，地处赣中丘陵与鄱阳湖平原的过渡地带，地势略呈横置的马鞍形，中部为河谷冲积平原，东西两翼隆起，分别向中部倾斜，东部为低山高丘区，西部为低丘岗阜区[1]。

1.2 水文气象

根据樟树市地质勘察部门以及气象部门的监测报告得知，该市区域内的气候温度相对温和，且具有较大的降雨量，多年来的气温均值在17.8 ℃，最高值为40.9 ℃，最低值为-11.7 ℃，多年平均相对湿度为79%；风力最大值为8 级，最大风速数值为17 m/s。庞大的降雨量使樟树市内存在很多水体流域，在整体上所有流域的年降雨量均值为1506.6 mm，最大值为1944.3 mm，最小值为987.0 mm，根据多年监测曲线，该市每年的降雨量变化值较大，季度内降雨水体分布极度不平衡，例如该地区某年4 月～6 月雨量占全年雨量的45.6%，而9 月～次年2 月仅占全年的27.63%。

1.3 用水情况

樟树市的所有水资源均属于赣江水系，分为多个河道流域，且相互连接，而所有河道流域的总长为263.65 km，水面78456 亩。该市水资源总量为21.16 亿m3，其中地表水资源量16.95亿 m3、地下水资源4.21 亿m3；人均拥有水资源量约为3200 m3；全市用水总量3.75 亿m3，其中农业用水量26210 万m3、工业用水量6700 万m3、生活用水量2960 万m3、生态用水量132 万 m3。樟树市项目区用水情况见表1。

表1 樟树市项目区用水情况

2 节水规划方案分析

2.1 项目施工组织方案

在整体规划方案当中，项目施工组织方案是重要的组成部分，是项目施工的基础。樟树市相关单位的项目施工组织方案分为2 个部分。

（1）施工条件配置

①对项目区域进行勘察。勘察目的：获取工程位置资料及对外交通条件、水电供应条件。②根据施工计划，做好材料供应工作。该工程的位置及对外交通条件为：项目区域位于樟树市吴城乡、店下镇、中洲乡及观上镇，赣粤高速公路和沪瑞高速公路从项目区穿过。施工项目需求区域内道路通畅，满足施工材料运输、人员走动要求，施工条件良好[2]。

（2）水电供应条件

①通过区域勘察结果确认，项目范围内存在3 处大型山塘、3 处中小型山塘、1 处中型水库（原有工程），说明区域内的水资源较为丰富，所以在施工用水方面，可以遵循就近取水原则，以水库或山塘水作为施工用水；②因施工范围较大，导致工期较长，施工人员生活用水需要借助附近居民生活用水取水设施来满足，例如原有井管设施，通过抽取方式来获得生活用水；③用电方面主要借助附近居民区域，采用搭电方式来满足需求，同时针对生活用电部分，采用发电机来实现供电[3]。

2.2 主体工程施工方案

主体工程施工方案规划分为3 个部分，即导流施工、主体工程施工方法、施工道路及施工布置。

（1）导流施工

因项目中除水泵站工程以外，其他部分均实现了污水作业，所以方案内容只针对水泵站进行规划。具体来说，针对水泵站的取水口，在其周围建设围堰，以实现挡水、水流规划目的，同时因为水泵站设立于岸堤处，所以围堰设置时需要针对其内外边坡，采用编织袋装土围堰进行封堵，封堵层数为2层，且对内部进行防渗土料回填操作。根据该工程围堰工程测量结果得知，该工程顶宽达2.0 m，迎水面边坡为1∶1.5，背水面边坡为1∶1.0，同时顶部高程按施工水位加1.0m超高确定，考虑泵站水下部分施工范围较小，施工时间较短，本次施工水位按照死水位加0.5 m计。此外，为了满足抽水、抽排需求，在围堰内部设置了抽水设备，且根据计算结果，工程抽、排水量总体较大，但不频繁，因此将选择2 台抽水设备来组成主备模式进行运作。抽水设备参数见表2。

表2 抽水设备参数

（2）主体工程施工方法

节水方案分为提水泵站工程、管网铺设、设备安装3 个步骤，施工流程为：①土方开挖。针对施工范围内的水池土方进行开挖，形成管网铺设结构，各管网与农田灌溉点连接，由此实现水资源供给；②土方回填。针对已完成的施工结构，将土方回填至坑槽内，随后进行压实，保障各施工结构质量；③混凝土浇筑。先进行混凝土拌和，确认混凝土质量达标之后，进行结构浇筑（钢筋混凝土水池浇筑、水泵房混凝土结构），最后依照指定流程完成施工（施工放样→开挖→拆除→立模→（立筋）→混凝土拌制→运输入仓→振捣→成活→拆模→养护）；④砌石作业。选择性能优良的的石料，运输进场后由人工进行砌筑，砌筑需要围绕设计要求先开挖基槽，同时做好垫层、反滤层铺筑工作，随后由低向高进行铺砌、嵌紧、整平操作，最终通过砂料制作砂浆，完成后进行铺浆、勾缝操作即可；⑤管道铺设。依照设计要求，首先需要管道埋于地下0.7 m左右（局部区域可以加深至0.9 m，如果遭遇公路，则埋深需要保持在1.2 m左右），所以要先进行沟槽开挖，开挖依照管道规格，其底部宽度需要大于管径0.2 m、边坡标准为1∶0.5，由此即可进行管道埋设。在管道埋设完毕之后，针对干管末端或较低处进行排水阀门安设，同时针对支管首、末端，分别安装控制阀门、冲洗阀门，针对管道高度较大处则安设排气阀，同时配以阀门井，即针对阀门井设置点进行开挖，宽度不能低于0.4 m，再采用砂性土进行填筑。

地下水源工程来水量分析，主要地点为荷陂库塘枳壳基地、乌溪和溪基地项目区，针对目标地面，设计抗旱井及抗旱井口径。

管井出水量计算公式为：

式中：Q为管井出水流量，m3/d；K为渗透系数，m/d，地勘建议值0.43 m/d；H为潜水含水层厚度，m；S为稳定水位降落，m；R为影响半径，200 m；r为管井半径， m。

式中：Sθm为土壤含水量；W%为重量%；R为原土重；D为烘干土重；W为水重。

经计算管井出水量计算成果见表3。

（3）施工道路及施工布置

因为该工程约90%以上的地段都处于山区，所以不会对交通造成太多影响，而针对剩余10%与交通公路有一定冲突的地段，在征得当地相关部门的许可下，进行了道路封堵，以免出现安全施工。此外，为了满足工程建设本身的交通需求，针对所有山区地段，进行了临时道路修建工作，过程当中严格遵循因地制宜、有利生产、方便生活、经济合理的原则要求，尽可能的降低施工影响。

2.3 方案效益分析

不同于常规的整治方案，樟树市整治面积庞大，无法直接改变其地形，但因为山塘工程具有良好的蓄水功能，利用

表3 管井出水量计算成果表

同时，各管井水泵选型与配电结果见表4。这一点，规划方案提高山塘蓄水能效，随之将其作为供水点，将塘内水体汇集于水利工程当中，满足城市水体供给需求，此举可以替代常规抽水环节，具有良好的经济效益，同时可以对当地原有水资源配置进行优化，例如在农业灌溉方面，借助先进的微灌技术，对灌溉渠的特色种植产业进行浇灌，满足其水资源需求。此外在生态环境方面，充分且合理的利用山塘，强化水资源供给，改善当地生态环境，有效提高其森林覆盖率，并保护原有植被，生态环境得到优化，可以对区域内的气候进行调节，有利于地区自然灾害防治。

表4 水泵选型及配电

通过该项目樟树市约90%农田的水资源供给都得到了满足，对原有农田水利浇灌系统进行了优化，同时其供给水资源中有43%属于山塘蓄水，说明当地供水压力减缓，供水量增加，具有良好的节水效益。另外在供水效益得到优化的条件下，当地农业生产的工作强度、经济产出能力也得到了优化，且水体资源得到了良好管控，避免了水体污染等问题，说明其综合效益良好。根据樟树市2018 年高效节水灌溉工程表现来看，其高效节水灌溉面积3130 亩，受益人口1.3 万人，新增经济作物生产能力75 t、新增经济作物产值570 万元，项目区受益农民年人均增收413 元，同时引进了先进的微灌技术，该项技术的应用条件较低，即无需对农田、荒地进行平整处理，直接就可以投入实际应用，还能有效避免开发初期因作物尚未形成“生物覆盖”效益，消除土壤风蚀、沙化等问题。

3 结语

本文主要对农田水利工程高效节水灌溉发展路径进行分析，以樟树市水利工程项目为例，根据樟树市地形地貌条件，存在部分山塘工程，而山塘具有良好的蓄水功能，但早期水利工程建设并没有利用这一点，导致当地水体供给资源极为不平衡，同时因为该地区的水体资源十分丰富，但其中大部分水体资源都没有被利用，代表地区供水单位工作压力较大，节水效果表现不佳，存在改善必要；为了实现高效节水，且满足农田供水需求，对樟树市节水规划方案进行了分析，分析主要针对项目施工组织方案、主体工程施工方案两个部分开展，介绍了各方案的具体内容、应用方法以及注意事项，随后针对整体方案的效益进行分析，结果显示该方案综合效益良好，不但有利于当地节水，还能够推动地区经济发展。