阿克加孜克灌区高效节水灌溉工程方案分析

贾永生

（深圳市水务规划设计院股份有限公司新疆分公司 新疆乌鲁木齐 830000）

推行高效节水灌溉工程是缓解水资源短缺矛盾的重要手段，也是农业现代化发展的必然选择[1-2]。新疆巩留县水资源丰富，原则上可满足农业需水量，但受地形地质条件限制开发难度大，属于工程性缺水[3]。为有效缓解当地水资源供需矛盾，修建阿克加孜克水库及配套水利工程，阿克加孜克灌区高效节水灌溉项目为阿克加孜克水库配套项目，主要建设内容为输水管线工程、减压调蓄池工程、自动化控制系统工程、附属建筑工程、田间输水工程和田间灌溉工程。

1 工程概况

阿克加孜克灌区位于巩留县西部阿克加孜克村阿克加孜克水库下游，设计灌溉面积2 380 hm2。现状年2018年灌区总人口2 223 人，年末牲畜存栏总数3.42 万标准头，保灌面积373 hm2。阿克加孜克水库工程位于巩留县境内，水库总库容535.3 万m3，正常蓄水位1 424.7 m，相应库容445.7 万m3，承担下游灌溉兼顾防洪及供水任务，水库建成后，可满足下游2 380 hm2灌区灌溉用水，解决0.25 万人及5.44 万只标准畜的饮水安全水源问题。灌区种植作物分为粮食作物、经济作物和林地，可通过对作物种植结构调整，增加经济作物和饲草料地种植面积提高当地农牧民经济收入。

2 工程建设的必要性

2.1 项目实施是巩留县经济发展的需要

阿克加孜克灌区现状灌溉面积573 hm2，其中373 hm2由河道取水口引水灌溉，其余200 hm2靠山泉水灌溉，灌溉保证率低。灌区在可代克萨依河上现有2处取水口，左、右岸各有一处，其中右岸取水口位于坝址下游0.9 km，采用简易溢流堰引水。左岸取水口位于坝址下游1.4 km，为无坝引水，修建于上世纪60年代，经不断加固改建，工程已运行了几十年。目前工程设施简陋，存在引水能力不足、渠系渗漏严重、灌溉方式落后等问题，严重影响了灌区发展。通过建设灌区输水工程和田间工程，将水库水采用管道输送至灌区，有效增加灌溉面积，保障灌区2 380 hm2灌溉用水，提高灌区居民经济收入和生活水平。

2.2 项目实施是保障牧区生态环境可持续发展的需要

多年来，阿克加孜克村的畜牧业基本上沿袭着传统落后的游牧生产经营方式，畜牧业主要靠扩大天然草地使用规模和强度、增加牲畜头数谋发展，直接后果为草场超载过牧严重、天然草场产草量下降、草场退化萎缩、土地沙化现象明显，导致草场涵养水源功能下降、水土流失现象加剧，生态环境恶化等。据统计，可利用草地的产草量由上世纪80年代初期的1 200 kg/hm2，减少到目前的750 kg/hm2。牧民为了谋求自身的生存，还在不断地增加牲畜数量，进一步加大对草地的使用程度。

通过建设高产的人工饲草料基地，提高单位面积产量。实行冬春舍饲圈养、夏秋放牧，变四季放牧为两季放牧，对荒漠草地实行封禁，恢复草原生态，走向良性循环。通过灌区饲草料地的建设，可置换出1.33 万hm2天然草场实行封禁、轮牧，提高草场自我修复能力，起到“建设小绿洲，保护大生态”的作用，是保护和改善草原生态环境的需要。

3 水资源评价

灌溉水源为水库水，按照“以水定地”的原则确定新增灌区面积。现状灌溉面积373 hm2作为老灌区，现状水源为阿克加孜克河无坝取水口，设计采用重新铺设管道，建设滴灌灌溉系统，由1#蓄水池供水，种植结构大体维持现状不变，以小麦及油料为主，保障农牧民生活所需粮、油。现状灌溉面积200 hm2老灌区水源为山泉水灌溉，灌溉保证率低。

设计水平年为2022年，新增灌区采用高效节水灌溉，新增灌区灌溉面积为2 007 hm2（包含200 hm2的泉水灌溉的老灌区），项目实施后灌区灌溉面积达到2 380 hm2，作物灌溉方式为滴灌。

由表1 计算得，灌区总需水量为1 280.8 万m3，水库50%保证率的来水量为1 365 万m3，除满足总需水量外，尚余84.2 万m3。各月来水量与用水量不平衡由水库调节，多余水量下泄河道。

表1 设计水平年灌区需水量计算表 单位：万m3

4 工程布置

灌区水源为阿克加孜克水库，控制灌溉面积2380 hm2，包括老灌区灌溉面积573 hm2，新增灌溉面积1 807 hm2。采用管道将水库水引至灌区调蓄池，再通过管道将水引进田间首部。主要建设内容为输水管线工程、减压调蓄池工程、自动化控制系统工程及附属建筑工程、田间输水工程和田间灌溉工程。

4.1 输水型式及管材选择

输水工程输水型式可采用明渠输水和管道输水，灌区地处巩留南部前山丘陵区，该区域水资源较短缺，且地形起伏较大，南北向纵坡较陡，若采用明渠渠线长，施工难度大，水量损失大，田间若采用滴灌，还需加压，消耗能源；可利用地面落差，采用管道输水管线短，水量损失小，田间可自压滴灌，既节约投资又节约能源。故选用管道输水方式。

按照工程建设以安全稳定为优先条件，选用耐久性好的材料，输水管道管径大于1.0 m 采用3PE 钢管，输水管道管径小于1.0 m，采用K9 级球墨铸铁管道。对于田间管网，管径小于315 mm，管材选用U-PVC 管0.6～1.0 MPa 压力等级管材。自压滴灌采用减压井和减压阀结合使用，用减压井控制系统静压，从而降低管道等级，减压阀控制系统动压，使系统安全的运行。

4.2 输水路线选择

阿克加孜克灌区按照地形、地貌的天然差异分为5 个供水片区，为充分利用地面高差、避免水头过高或过低，便于选择管材和压力等级，争取管线最短，节约投资的原则选择最佳管线[4-5]，将管道铺设在河谷临时施工道路旁侧。根据灌区用水需求，需要在每块供水片区适当位置设置调蓄池，线路选定方案为在阿克加孜克水库灌溉放水洞出口预留管口，输水管用法兰与预留管连接，起点桩号0+000。引水口处设置闸阀井一座，阀门井后管线沿可代克萨依河左岸布置，在1+249.82 处设一支管沿右岸岸坡爬至右岸1#减压调蓄池（支0+609）处，主管线沿左岸岸坡爬至左岸2# 减压调蓄池（2+820），之后管线沿项目区现状砂石路面平行布置，并依次通过3# 调蓄池（桩号5+385）、4#调蓄池（桩号7+260）、5# 调蓄池（桩号14+093），在桩号5+940、9+440 和11+890 处各设置一座50 m3减压池。

4.3 工程规模及任务

工程灌溉设计流量为1.95 m3/s，主要建筑物和次要建筑物均为5 级，工程使用年限30年。主要工程任务有输水工程和田间高效节水工程，输水工程有输水管道14 660 m，减压调蓄池5 座，自动化系统一套及附属建筑物工程；田间高效节水工程包括田间输水工程和田间灌溉工程，田间输水工程有输水管道342 180 m，闸阀井、排水井、排气井124 座，减压井19 座；田间灌溉工程有田间滴灌系统45 个，U-PVC 地埋管道332.43km，地面支管437.92 km，滴灌带6 686.07 km，闸阀井、排水井、减压阀井1 614 座，过滤器管理房1 080 m2，全自动反冲洗碟片过滤器45 套，压差式施肥罐45 套。

5 效益分析

本次实施2 380 hm2滴灌工程，增产效益计算表见表2。在充分灌溉的情况下，以设计年作物产量为计算依据，采用分摊系数法计算效益，水利分摊系数取0.35，新增效益为1 595.7 万元。

表2 灌溉效益计算表

6 结语

阿克加孜克灌区设计灌溉面积2 380 hm2，因灌溉保证率低，目前保灌面积373 hm2，通过建设灌区输水工程和田间工程，将水库水采用管道输送至灌区，保障灌区2 380 hm2灌溉用水。项目实施后，可以增加灌区灌溉面积、提高灌溉保证率，增加的灌溉面积可建设高产的人工饲草料基地，提高单位面积产量，不仅可以增加农牧民收入，还可以保护和改善当地生态环境，持续为巩留县乡村振兴提供水利保障。