高效节水在南疆地区高标准农田建设中的应用

吴 红

（新疆瑞昶设计有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

项目区灌溉面积0.96 万亩。根据引水渠道位置不同，划分为7 个地块。平均面积在1000 亩～1700 亩之间。根据现场调查，项目区种植作物均以小麦、玉米为主。现状以地表水为水源，从项目区邻近的防渗斗渠引水，田间农渠为土渠，田间灌溉采用常规灌溉，根据工程总体规划，拟实施设施高效节水灌溉，作物统一调整为冬小麦，灌溉方式采用滴灌。

2 工程实施的原因

项目区灌溉水平落后，土地利用率相对较低，农业技术还停留在十几年前。从现场调查情况发现，农业技术落后主要表现在：①耕地亩产量较低；②农业用水量过大，水资源相对紧缺；③田间配套设施落后，无法满足现代化生产、作业要求；④农业发展缓慢，农民收入不高。

3 设计方案

3.1 灌溉方式

项目区以小麦种植为主，滴灌具有节水效益明显，经济效益突出，节省劳力的特点，为提高区域内的高标准农田建设标准，完成节水增效目标，本次项目区采用滴灌的灌溉形式。

3.2 节水量计算

灌溉面积0.96 万亩，项工程实施后，灌溉水利用系数由0.55 提高到0.62，农业灌溉用水量由现状年的633.7 万m3减少到410.3 m3，农业灌溉节约水量为223.4 万m3。

4 工程设计

4.1 滴灌工程设计

4.1.1 基本资料

①种植模式

毛管布置采用一管四行，0.18 m+0.12 m+0.18 m+0.12 m，行间距0.6 m，株距0.1 m，毛管平均铺设间距0.6 m。布置见图1。

图1 滴灌带布置示意图

②土壤特性指标

土壤为壤土，田间持水率25%，适宜土壤含水率上限θmax取田间持水量的90%，下限θmin取田间持水量的65%。

③灌溉水利用系数

灌溉水利用系数η=0.90。

④设计供水强度Ia

参照作物蒸发蒸腾量Ec=5.90 mm/d，作物遮荫率对耗水量的修正系数kr=1.0。设计耗水强度Ea=kr×Ec=5.9 mm/d。设计供水强度Ia=Ea-P0-S0。

⑤其他参数

（1）系统日有效工作时间C，根据规范取C=22h。

（2）计划湿润土层深度z=0.4m，设计土壤湿润比：

式中：Sw为湿润带宽度，0.5 m；SL为滴灌带间距，0.6 m。

4.1.2 灌水器的选择

参照《滴灌工程设计图集》（国家节水灌溉工程技术研究中心顾烈烽）中灌水器选型方法，滴灌带参数见表1。

表1 滴灌带参数表

4.1.3 灌溉系统设计参数取值及计算结果（表2）

表2 设计参数汇总表

根据地块分布情况，每个地块布置系统一个。单系统面积在1000 亩～1700 亩之间。根据《微灌工程技术标准》（GB/T 50485-2020），用公式3.2.3-1 计算项目区总需水流量，本项目滴灌系统水源为地表水，从邻近内斗渠引水，渠道设计流量大于系统引水流量，不存在水源不能满足灌溉系统的设计流量问题，设置沉淀池，然后再通过离心泵加压输至系统各级管道。

式中：A 为系统控制面积，hm2；Qs为系统供水量；td为水源每日供水时数，20h；η 为灌溉水利用系数，取0.9；Ia为设计供水强度，Ia=Ea-Po，Po为有效降雨量，本地区取0 mm/d。

结果见表3。

表3 系统控制面积及流量计算表

4.1.4 工作制度

根据条田滴灌带和支管铺设情况，每次开启同组编号的支管。棉花轮灌组延续灌水时间4 h，每天开启5 个轮灌组，每天工作22 h，4.5 天灌完。

①灌水小区

其中，Yi是在问卷中对于工作是否匹配询问(您觉得现在这份工作与您的能力相匹配么)的自评结果的被解释变量，X1代表了将人口统计学特征和工作状况等的控制变量，X2代表了核心解释变量新媒体使用的代理变量：每周社交媒体使用时间以及APP种类的下载数量。其中，社交媒体使用时间代表了新媒体使用的深度，而APP种类数量则代表了新媒体使用的广度。α1表示了新媒体使用对于农民工工作匹配的影响系数和方向。

依据《微灌工程技术标准》（GB/T 50485-2020）中以同一个轮灌区的支管控制灌溉范围为一个灌水小区，并进行水力设计。项目区的灌水小区组成为毛管+支管。

毛管按作物种植方向布置，支管垂直于毛管布置，毛管进口通过按扣三通与支管连接，毛管管径de16 mm，滴头额定流量2.1 L/h，支管管径de90 mm。

根据上述计算成果，结合灌水小区工程布置情况确定，一对毛管设计铺设长度不超过110 m。支管单侧铺设长度确定为不超过55 m。

②各级管道设计

根据灌水器和毛管的流量、数量依次可以计算出毛管、支管的流量，进而得出分干管、干管各级管道的流量。

按照《灌溉与排水工程设计标准》（GB 50288-2018）第6.3.2 条规定，干管管道设计流速应控制在0.9 m/s～1.5 m/s，干管和分干管计算选用v=1.5 m/s。支管设计流速通常应限制在1 m/s～2 m/s 以内，支管计算选用v=2.0 m/s。拟定系统干管、分干管、支管经济管径。

根据上述计算结果，干管、分干管的初选管径小于de160～de315，根据类似工程经验，PVC-M 管材作为地下输配水管网较为经济，因此选择PVC-M 管材作为地埋管道管材，压力等级初选0.63 MPa。

支管管径de90，铺设在地面，灌溉季节长期在日光下暴晒，PE 管抗老化能力好，根据类似工程经验，选用薄壁PE 管，压力等级初选0.25 MPa。

4.2 水源工程设计

4.2.1 沉砂池设计

本工程水源为地表水，根据各地块引水位置不同，布置沉砂池6 座。新建引水闸7 座，引水渠道7 条。通过引水渠道引水进入沉砂池进行沉淀。

按照《水利水电工程沉砂池设计规范》（SL/T 269-2019），并参照《大田滴灌图集》，确定本项目使用平流式沉砂池，有效容积8000 m3。

4.2.2 首部枢纽设计

项目区水源采用地表水，杂质主要有泥沙、有机质等。本次灌溉首部系统设计选用砂石+网式自动反冲洗过滤器，过滤精度不小于80 目。每个系统布置敞口式钢板施肥箱容积1000 L（1 m×1 m×1 m，壁厚3.2 mm）1 套，共6套。新建泵房1 座，砖混结构，建筑面积250 m2。

4.2.3 电气设计

根据工程区用电负荷等级情况，设计采用1 回10 kV电源供电即可满足要求。每座泵站室外设杆上变压器一座，10 kV 电源采用1 回线路T 接至附近的10 kV 农用输电线路。

5 工程投资和效益分析

项目总投资1440 万元，亩均投资1500 元。工程实施后，实现了水肥的统一管理，亩产量增加10%左右，种植面积扩大了5%左右。耗水量减少了20%以上。效益明显，说明南疆水资源紧缺地区发展高效节水的重要性，为后期土流流转和现代化农业发展奠定了基础。

6 结语

该项目的实施提高了水资源利用率，发展高效节水灌溉面积9600 亩。项目建成后，提高了项目区耕地质量，对于保护和改善区域生态环境具有重要作用。