节水灌溉实施方案

*****县

2012年**乡规模化节水灌溉增效示范项目

实 施 方 案

***农业科学院

二〇一一年十一月

项目组成员

项目负责： 所长/高级工程师

技术负责：

主任/高级工程师 编 写：

目 录

第一章 建设内容 ........................................................................................................................... 1

一、节水灌溉技术选型及建设面积 ....................................................................................... 1 二、建设的指导思想和原则 ................................................................................................... 2 第二章 基本资料 ........................................................................................................................... 3

一、地理交通条件 ................................................................................................................... 3 二、自然特征 ........................................................................................................................... 3 三、动力概况 ........................................................................................................................... 3 四、作物种类 ........................................................................................................................... 4 第三章 技术设计方案 ................................................................................................................... 5

一、总体设计 ........................................................................................................................... 5

（一）水源 ....................................................................................................................... 5 （二） 首部枢纽 ............................................................................................................. 5 （三）分区 ....................................................................................................................... 7 （四）水量平衡计算 ....................................................................................................... 7 （五）灌溉制度和工作制度 ......................................................................................... 11 （六）总体布置图 ......................................................................................................... 13 二、典型设计 ......................................................................................................................... 13

（一）低压管道输水灌溉 ............................................................................................. 13 （二）微灌 ..................................................................................................................... 15 三、管网材料 ......................................................................................................................... 19 第四章 投资概算与资金筹措 ..................................................................................................... 20 一、投资估算 ................................................................................................................................. 20

（一）编制说明 ..................................................................................................................... 20 （二）估算结果 ..................................................................................................................... 21 二、资金筹措 ......................................................................................................................... 23 第五章 经济效益分析 ................................................................................................................. 25

一、示范区经济效益分析 ..................................................................................................... 25 二、社会效益分析 ................................................................................................................. 27 三、生态环境效益分析 ......................................................................................................... 27 第六章 示范区建设组织与管理 ................................................................................................. 28

一、项目建设组织 ................................................................................................................. 28

二、项目实施计划 ................................................................................................................. 28 三、组织管理 ......................................................................................................................... 28 四、运行管理 ......................................................................................................................... 29

第一章 建设内容

一、节水灌溉技术选型及建设面积

该项目高效节水灌溉示范片面积为7000亩，该示范灌区位于***县双河乡，具体分布在双河乡木根村白果园、木鱼堡、熊家湾和杨柳坝灌区。其中：白果园示范灌区面积270亩，熊家湾、杨柳坝和木根铺4030亩，马坝子及木鱼堡共2970亩，主要种植作物为蔬菜（茄果类及叶菜类蔬菜（苕尖、儿菜等））、中药材，露天种植。各灌区根据位臵分布及水源情况又可划分为5个示范灌区，结合灌溉作物的生长特点以及项目示范区的地形条件，考虑节水灌溉技术模式选择的先进性和实用性，具体实施地点及灌溉形式设计见图集“灌溉分区平面布臵图”。

表1-1 示范区节水工程主要建设内容表

二、建设的指导思想和原则

坚持发展高产优质的高效农业，以增产、增收、增加农业收入、提高农业的经济效益为目的，在搞好水源基础建设的同时，结合本区内自然条件、经济状况、土地管理经营方式，吸收国内外在节水灌溉中的成功经验，把该示范区建设成为“高起点、高质量、高科技、高效益”的节水灌溉示范区。

第二章 基本资料

一、地理交通条件

***县双河乡位于地处******县北部。距***40公里，辖8个村，1个居委会。幅员面积227.8平方公里。东邻接龙乡，南接仙女山镇、土坎镇，西靠涪陵大木乡，北与丰都三坝乡相连，平均海拔1300米，属中山地区。双河乡垫道路纵贯其境，硬化公路横贯各村，形成支系发达的交通网络。

二、自然特征

1、气候

项目区气候温湿，四季分明，年平均气温15℃～18℃，年极端最低气温零下3.5℃，最高41.7℃，无霜期240天至285天。海拔800米以上的山区， 日照少，气温低，霜期长。山上山下温差10度左右，立体气候较显著。

2、降雨

年降水量1000～1200mm，四至六月降水量占39%，海拔800米以上的山区，每年约有五个月的多雨季节，雨雾蒙蒙，在600米以下的地区，易遭旱灾。

3、地形、地质

项目区属渝东南边缘大娄山脉褶皱带，多深丘、河谷中，以山地为主。自然概貌为八分山，分半地，半分水。地势东北高，西南低。

4、土壤资源

项目区除高山和河谷有少而小的平坝外，绝大多数为坡地梯土。土壤多属黄壤、黄棕壤，其次紫色土。

三、动力概况

项目区域有35千伏变电站，具有树枝状结构（除城镇外）的10KV

配电网络，为项目区运行提供有力保障。

四、作物种类

项目区主要种植作物为蔬菜，其中茄果类蔬菜为起垄种植，叶菜类为密植种植；有270亩的中药材，主要位于白果园灌区。

第三章 技术设计方案

一、总体设计

本节水灌溉示范工程选取蔬菜为灌溉对象，采用低压管道输水灌溉及微喷（滴）灌系统进行节水灌溉示范；同时依托***农业科学院对各种作物的科学灌溉方式、灌溉制度等进行有针对性地研究，指导农业高效用水。 （一）水源

工程水源主要来自山顶蓄水池，并配套有提灌增压水泵及动力设备。项目区共有三处蓄水池（有效库容2700m3），分别位于马坝子（有效库容900m3）、大坟堂（有效库容900m3）和木根铺（有效库容900m3）。根据项目区总种植面积7000亩，区内现有配套水泵最大流量100m3，可实现连续向蓄水池供水，因此，可满足项目区一次最大灌水的要求。 （二） 首部枢纽

1、基本情况

本次规划实施微灌和低压管灌溉形式，种植作物主要为蔬菜，根据现场地形高差最大为200m，可实现自压灌溉，因此，系统组成包括水源供水部分、首部系统、施肥部分、输水管网部分和灌水部分等组成。采用管道有压流理论进行管网水力计算，确定管材口径。

（1）系统组成

首部组成：由过滤器、施肥罐、测压表、流量计量和逆止阀组成。 输水管网部分：由主、干、支各级管道等组成。 控制部分：由田头配水阀、排水阀组成。 灌水器部分：由灌水器和各种连接组成。 系统安全保护部分：测压表、控制阀组成。 （2）布臵原则

微灌系统的布臵在保证灌水质量、运行安全可靠和管理方便的前提下，尽可能降低工程造价和运行费用，提高设备利用率，本工程的布臵主要按以下原则进行：

a、工程规划与当地农业区划和水利规划协调一致； b、所用设备安装方便，运行操作安全可靠；

c、尽量使水量分配均匀一致，不使管道之间出现流量过于集中和过于分散的情况；

d、管道一般顺坡或平坡布臵，尽量减少逆坡布臵的管道数量，有利于减小水头损失，改善流动性能，使管道间压力较为均衡。

2、灌溉形式

分区配建3处蓄水池，均采用山顶蓄水作为主要水源。用以下首部枢纽形式：

（1）微灌部分

水源来自山顶蓄水池，已经水质沉淀及澄清处理。

以中药材为灌溉对象，结合微喷头选型，设计选用喷嘴直径1.2 mm，压力2.0 Bar，流量75 L/h，喷洒直径3.6 m的喷头，其喷头间距为6 m，喷距6 m。

该项目区土壤均为中壤土，根据市场需要将栽培各种蔬菜。对于茄果类蔬菜，灌水器选择和布设必须满足栽种不同蔬菜的要求，以便根据季节倒茬种植当季蔬菜。毛管间距采用1.2m间距，根据现场地形地势高差及土壤类型，为达到满意的土壤湿润比要求并降低工程造价，灌水器选用16mm滴灌带，滴头间距0.3m、滴头流量1.0L/h。

（2）低压管灌部分

低压管灌的出水口设为Φ25，每个出水口控制面可达半径13m的灌面。因其口径较大，一般只在水泵取水口设臵拦物栅。

3、施肥

施肥系统是将施肥罐里的肥料通过与主管道并联连接，采用管道输水压力混合进入管网，随灌溉水同时进入作物的根部。本系统面积达7000亩，流量较大，按照分区控制配备施肥装臵，可结合灌溉水源每个系统选用150L的施肥罐，以使用固体可溶性肥料为主，也能兼用液体肥料。施肥方式采用外加可调节施肥泵。肥料液体在首部系统前注入，通过调节出口流量完成施肥控制。

4、保护装臵

系统控制面较散，但灌溉农作物主要为蔬菜，其生产长期由人工操作，故其灌溉控制也主要由人工控制方式。保护装臵主要有控制阀、压力表、闸阀等。 （三）分区

本示范工程农作物主要为蔬菜，按照其地形和灌溉形式进行分区设计和布臵管道系统。本示范区覆盖面积为7000亩，分5个灌区，其中1个灌区为微喷灌，1个灌区为滴灌，3个为低压管道输水灌溉。结合灌溉作物的生长特点以及项目示范区的地形条件，考虑节水灌溉技术模式选择的先进性和实用性，灌溉形式设计分区详见图集“首部泵房控制系统运行图”。 （四）水量平衡计算

1、来水量

作为主要水源, 蓄水池有效池容2700m3，根据项目区目前配备的水泵及动力情况，可实现连续供水。能够满足灌区微灌和微喷灌对用水的水量和水质的要求。

2、作物用水量估算

本次对节水灌区进行规划时，根据当地气象资料采用改进彭曼法

进行参照作物需水量计算，并依此进行灌溉制度计算，以确定该灌区的最优灌溉制度。

彭曼公式：

ETo

0.408 （Rn G）

900

U（2ea ed）

（1）

(1 0.34U2)

式中：ET o ——参照作物需水量，mm/d；

Rn ——在作物表面的太阳净辐射，MJ/m2d； G ——土壤热通量，MJ/m2d ； T ——平均气温，℃； U2 ——2 米处的风速，m/s；

(ea -ed ) ——饱和蒸汽压与实际蒸汽压差，hPa；

Δ——平均气温时饱和水汽压与温度曲线上的斜率，hPa/℃； γ ——湿度计常数，hPa/℃。 （1）设计耗水强度

根据项目区气象资料，多年平均降水量为1000mm，多年平均年蒸发量为1370mm。多年平均最大蒸散量月份为7月，日平均参照作物蒸散量为4mm；项目区最低相对湿度70%，风速在5m/s内，因此蔬菜的作物系数应取0.9；项目区土壤为黄壤土，与土壤有关的损失系数取1.05；蔬菜生长盛期地面覆盖率按90%考虑，覆盖率影响系数取1.0。因此，根据参考作物蒸散量计算公式：

Ic=Kr×Ks×Kc×E0 （2）

式中：Ic——滴管设计耗水强度，mm/d；

Kr——覆盖率影响系数； Ks——与土壤有关的损失系数； Kc——作物系数。

计算得蔬菜：Ic=1.0×1.05×0.9×4=3.78（mm/d）。

根据《规范》规定，蔬菜微灌设计耗水强度为3～6 mm。考虑到

蔬菜基地空气较湿润，蒸发量较小，此处取Ic=3 mm/d。

该项目区作物耗水全部来源于灌溉，因此Ia =Ic，故设计灌溉补充强度蔬菜：Ia =3mm/d。

（2）设计土壤湿润比

微灌系统面积共1000 亩，对于微喷头，其湿润比用下式来计算：

p

nSeDW

100% (3) StSr

A、茄果类蔬菜

p

nSeDW1 0.3 0.5

100% 50% (4) StSr0.3 1.0

B、叶菜类蔬菜

P=100% (5)

该项目设计土壤湿润比按《规范》表3.0.2选取，取露地蔬菜设计土壤湿润比为75%。

（3）最大净灌水深度mmax计算

由项目区土壤资料，土壤干容重约为1.45g/cm3，田间持水量约为22%（重量），所以田间持水量（体积比）θmax=γθ’max=1.45×22=31.9（%）；取凋萎系数为含水率下限，查土壤相关资料可知，中壤土凋萎系数（体积比）平均值为11.5%，因此，θ=θmax-θmin=31.9-11.5=20.4（%）；蔬菜的计划湿润层深度采用30cm；土壤湿润比蔬菜的为75%。因此最大净灌水深度由下式：

mmax=βθZP/1000 (6)

式中：mmax——最大净灌水深度，mm；

β——土壤中允许消耗水量占土壤有效持水量的比

例，%，其值大小取决于土壤、作物及其生育阶段和经济因素，较小的水分亏缺用于对水分敏感的作物，较大的水分亏缺用于对水分不敏感的作物，参照《微灌工程规划设计原理及应用》，选蔬菜β=30%；

θ——土壤有效持水量，%； θmax——土壤田间持水量，%； θ’max——土壤田间持水量，%；

θmin——作物的土壤含水量下限（占土壤重量的百分

比），%；

θ’min——作物的土壤含水量下限（占土壤体积的百分

比），%；

γ——土壤容重，g/cm3；

Z——根系活动层深度（蔬菜0.3m），m； P——土壤湿润比（蔬菜75%），%； 计算得出最大净灌水深度为：

蔬菜mmax=30×20.4×0.3×75/1000=13.77（mm）。

净灌水深度m净应小于等于最大净灌水深度mmax，因为勤浇灌有利于蔬菜及猕猴桃的生长，此处取净灌水深度m净为m净=13mm。由公式：

m毛= m净/η（mm） (7)

这里η取0.95，可得毛灌水深度为m毛=13.68mm。 （4）最大设计灌水周期 最大设计灌水周期由下式：

T= m净 /Ia（d） (8)

计算得出：蔬菜T=13/3≈5（d），根据项目区多年蔬菜种植管理经验，灌水周期一般取6d。

（5）设计一次灌水延续时间 设计一次灌水延续时间由下式：

t= m毛SeSL/qa（h） (9)

式中：Se同前，SL为毛管间距，m；qa为喷头流量，L/h。计算得出t=12.63×6×6/75=6.06≈6（h）。

3、微灌区水量平衡计算

根据本区的作物需水估算结果，进行微灌工程区的水量平衡计算。高峰期灌溉用水量可按最大综合灌水定额与用水时间确定，一次最大灌水定额出现在7～8 月，灌水深度以13.68mm计，项目区最大毛灌溉用水量为：0.91万m3，小时最大用水量Q=V/t=9100/6=1520（m3/h），蓄水池完全能够满足微灌区作物灌溉保证率为P=85%的高标准要求。

4、低压管灌区水量平衡计算

低压管灌区需水量占水源的比例很大，但水源为地表水，来水与用水自然平衡。灌区内品种多样繁杂、茬口交错，一年四季有收有种。每月、每旬均需用水，在其用水定额拟定时，除主汛期各月除了自然降水灌溉之外，因其重庆天气气候影响夏天蓄水量也较大，其余月份均给水。

灌区土壤计划湿润层深为0.3 m，土壤平均干容重γ＝1.45t／ m3 ，田间持水量β田＝22％，即得蔬菜灌水定额。

m = 667 Hγ(β1-β2) /η (10)

= 667×0.3×1.45(0.198-0.154)/0.90 =14.18(m3/亩)

计算可得，蔬菜易少量多次灌溉，这里灌水定额取10 m3／亩，低压灌溉区总面积6000亩，则灌区总用水量为Q总=10×6000=60000 m3。

灌区蔬菜日需水量Ep=3 mm/d，同期灌水定额10 m3／亩，根据10 m3／亩=15mm，则灌水周期T＝m/Ep =15/3＝5（d），取T＝6d。 （五）灌溉制度和工作制度

灌溉制度是根据作物需水特性和当地气候、环境、生产及灌水技术等因素而制定的灌水方案。

本工程农作物主要是各种各样的蔬菜，******县气候适宜于种植山地蔬菜，蔬菜种植受气候和品种影响，需水量差异大，各灌水要求不同，生长期短的特点。因此本项目考虑采用微灌和低压管灌溉形式解决蔬菜灌溉问题。本次蔬菜的灌溉制度主要是综合参考各地的科学试验成果资料，并结合项目区的具体特点，编制而得。

计算采用数据：

表3-1 ***农业用水定额汇总表

（六）总体布臵图

各分区位臵、边界、面积详见工程总平面布臵图。

二、典型设计

（一）低压管道输水灌溉

1、需水量计算 作物：蔬菜。

低压管道输水灌溉系统，根据各部分承担的功能由：水源（河水）、输水管道、给配水装臵(出水口、给水栓)、安全保护设施(安全阀、排气阀)、田间灌水设施等部分组成。出水口（给水栓）是低压管道输水灌溉工程的重要组成部分，影响着整个管网的运行和投资，应合理规划出水口布局，选择结构合理、性能可靠的给水设备，使灌溉系统更加可靠。管网设计应尽量保证各给水栓出水压力均衡。工程技术方案应严格执行《节水灌溉工程技术规范》、《低压管道输水灌溉工程技术规范》等。

在确定规划地区作物需水量时，可以采用近似地区灌溉试验所提供的需水量值(通常称为需水系数)．根据规划区计划产量计算作物需水量，见下式：

E＝KY

式中

E — 作物需水量(m3/亩)； K — 需水系数(m3/亩)；

Y — 作物单位面积上的产量(kg／亩)。

结合当地情况，取系统每天运行时间C=16 h，系统控制面积A=400 hm2（6000 亩），设计耗水强度Ia=3 mm/d，η=0.9，代入式(1)

计算满足该区蔬菜需水的流量至少应为：Q=10IaA/ηc

=10×3×400÷0.95÷16=789.47（m3/h）。

低压管灌系统面积共6000亩，系统设计流量取790 m3/h，系统管道最大设计流量100 m3/h，则分为8个轮灌分区灌溉，即可满足蔬菜灌溉要求。

2、管道系统布臵的基本原则

（1）管道系统布臵应做到排水、道路、林带、供电等系统紧密结合，统筹安排，并充分利用原有水利和其他工程设施。

（2）根据当地的交通、能源、材料供应等条件及经济、技术、劳力等情况。因地制宜地选择管材。

（3）管网布臵力求管线总长度短．控制面积大、并作到管线平顺，减少拐弯、起伏等现象。达到投资少效益高的目的。

（4）支管(田间末级地埋管道)走向应与作物种植方向及地形坡度相适应。

（5）根据现行生产管理体制，确定出水口间距、使之适用于用户管理、有利于轮灌、达到省水、节能的目的。

3、管网类型

（1）设计低压管输水灌溉为固定式，即是指输水、配水管道均固定。根据水源位臵、控制范围、地面坡度、田块形状、作物种植方向等条件，管网布设成树枝状单控制灌溉面积约35亩，田块的长宽比(1／b)不大于3，设距离50 m留一处出水口。

（2）丘陵区管网的布臵

1）对于谷深坡平、耕地相对集中、相对高差在50m以内水低田高的山丘，可利用管道逆坡远距离输水灌溉。该灌溉系统由水源、机泵、管路系统、田间工程四部分组成，工作压力一般在0.2～0.4MPa之间，灌溉面积的确定要遵循“以供水能力确定面积”的原则。管网布

臵形式有树枝形、马鞍形、鱼骨形等。干管较长，一般在1000m左右，垂直于等高线布臵；支管沿等高线布臵。

2）丘陵区自流管道输水灌溉系统。自渠道取水时，主管(一级管)尽量沿山脊或中间高顺坡布臵，干管(二级管)尽量沿等高线布臵；直接自水库、引水坝取水的，干管尽量沿等高线布臵，支管尽量沿山脊或中间高布臵。支管间距一般为100～200m。 （二）微灌

设计工作压力是微灌灌水器达到最佳工作状态时的水压，在这一压力下，灌水器的各种性能配合最好。最高工作压力是灌水器正常工作时的最高水压，如果灌水器进口处水压大于此值，则灌水器不能正常工作。由此可见，在微喷灌系统的规划设计中，必须通过计算使整个系统所有竖管末端的实际水压都等于或接近设计工作压力，避免竖管末端的实际水压超出起始工作压力和最高工作压力的范围。当然，在选择灌水器时应使起始工作压力和最高工作压力之间有较大的范围，以便增加灌水器的适应性。从节能的角度考虑，应优先采用低压灌水器。

喷头：选用NAANDAN7110型微喷头，其优点是：适应性强，线性射流，小流量，大喷径，大间距，针对不同作物品种可更换不同喷嘴，可实现高效灌溉。其性能如表3-2。

表3-2 微喷头性能参数表

针对此喷头，规划采用微喷头沿毛管纵向铺设，喷头间距为6 m。其布臵结果见总体规划平面布臵图。

滴灌带：灌水器选用16mm滴灌带，滴头间距0.25m、滴头流量1.0L/h。

2. 水力计算 （1）水头沿程损失

hf = fQm/db*L

式中 hf —沿程水头损失，m； L —管长，m； Q—体积流量，m3/h m—流量指数； f —管道摩阻系数；

d—管道内径，mm； b—管径指数。

5

本设计选用硬质塑料管，其f=0.948×10（Q:m3/h，d：mm），m=1.77，

b=4.77。

表3-3 硬质塑料管百米沿程水头损失表

管内径

流速（m/s）

m） 流量（m3/h20

υ 0.87

90

hf 0.16

υ 0.58

110

hf 0.06

160 υ 0.27

hf 0.01

υ

200

hf 0.00

υ

250

hf

0.17

管内径

流速（m/s）

m） 流量（m3/h30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 160

υ

90

hf 0.24 0.32 0.4 0.48 0.58 0.64 0.72 0.80 0.88 0.96 1.04 1.12 1.28

υ

110

hf 0.09 0.12 0.15 0.18 0.21 0.24 0.27 0.30 0.33 0.36 0.39 0.43 0.5

υ

160

hf 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0.05 0.06 0.06 0.07 0.08

υ

200

hf 0.00 0.00 0.00 0.01 0. 01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02

υ

250

hf 0.03 0.04 0.06 0.09 0.11 0.15 0.18 0.22 0.26 0.31 0.36 0.46

1.31 1.74 2.18 2.62 3.05 3.49 3.93 4.36 4.80 5.24 5.67 6.11 6.98 0.87 1.16 1.46 1.75 2.04 2.33 2.63 2.92 3.21 3.50 3.80 4.09 4.68 0.34 0.55 0.6 0.82 0.96 1.10 1.24 1.38 1.52 1.65 1.79 1.93 2.21 0.22 0.35 0.44 0.53 0.61 0.70 0.79 0.88 0.97 1.06 1.14 1.23 1.4 0.22 0.28 0.34 0.39 0.45 0.50 0.56 0.62 0.67 0.73 0.79 0.91

（2）多口出流管水头损失计算

F

NF1 x 1

N x 1

式中 m —所采用的沿程水头损失计算公式中的流量指数； N —管上出水口总数；

X—第一个出水口到管道进口距离l1与出水口间距l的比值，即X= l1/l；

表3-4 硬质料管（流量指数m=1.77）的多口系数

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pn64.html