长子县新增粮食产能建设项目设计研究

1  项目概况

1.1  项目建设地点

项目建设地点为长子县大堡头镇的前西常、后西常、康家庄、南郭村、固益、邹村、沙河、东庄、柳树9个行政村。

1.2  建设内容

结合每个项目村的水井分布和灌溉现状，改造旧井66眼，配套水泵66套，埋设低压地埋线45000 m，埋设低压地埋管道39000 m，修建集控房1座，安装出水口780个，出水口保护装置780个，井台66座等。

1.3  项目总投资

工程预算静态总投资331万元，建筑工程费79.37万元，设备购置安装费217.69万元，施工临时费2.06万元，独立费用25.28万元，基本预备费9.59万元。

2  项目基本情况和建设的必要性

2.1  农业生产和社会经济情况

2013年，长子县的耕地面积为5.67×10⁶ hm²，粮食作物播种面积为4.583×10⁷ hm²，粮食总产量为2.13×10⁶ t，平均亩产464 kg；蔬菜播种面积为1.581×10⁷ hm²，蔬菜总产量6.256×10⁷ t，平均亩产3957 kg。在粮田面积中,玉米播种面积为3.994×10⁷ hm²，玉米总产量为2.06×10⁶ t，玉米平均亩产517 kg；小麦播种面积为1.8×10⁵ hm²；其他作物的播种面积为4.09×10⁶ hm²。全县总人口为35万，其中，农业人口为30.98万，占总人口的88.5%，人均纯收入5 669元。

2.2  项目区的基本情况

2.2.1  农业生产和社会经济状况

本区涉及大堡镇9个行政村，主要种植作物为玉米。农业生产在正常年景自给有余，并能向社会提供较多的商品粮。项目区土地平整、基础设施差、土壤瘠薄、肥力低下、地下水位不高、土壤干旱，亩均玉米单产仅498 kg左右，需要综合治理改善耕地。

2.2.2  农田基础设施和耕地资源利用现状

该项目区现有机井113眼，正常使用的机井有47眼，灌溉类型全部为低压管道。从灌溉现状看，绝大部分灌溉配套设施已经严重损坏，设施完好率低，水利设施利用率大打折扣；水源井分布不合理，单眼井灌溉控制面积仅为20～40 hm²。项目区现有机井的深度为40～60 m，出水量为15～20 m³/h。

2.3  项目建设的必要性

从项目区灌溉现状分析，项目区存在的主要问题有：①绝大部分灌溉配套设施已经严重破损，设施完好率低，水利设施利用率极低；②水源井分布密度不合理，有些地区分布密集，有些地区没有水源井。因此，对该区进行改造很有必要。

3  项目区水量供需分析和水质分析

3.1  灌溉设计标准和设计基准年的选择

灌溉设计标准采用灌溉保证率法，根据《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T20203—2006）中的规定，并给合长子县的实际情况，确定管灌设计保证率为75%，设计基准年为2013年。

3.2  项目区水资源开发利用状况

项目区地下水资源的补给来源主要是大气降水、侧向补给和灌溉回归水。由于该区紧靠雍河，河流既是排泻点，也是补给区，因此，该区水源丰富、可靠，水井水量稳定，地下水资源能满足项目区灌溉可持续发展的要求。

根据该项目区群众多年灌溉运行的情况，该项目区现有机井113眼，正常使用的机井有47眼，单台泵的出水量2为20 m³/h，每天运行19 h，年抽水90 d。项目区没有明显的水位下降情况，可供水量为3.86×10⁶ m³。除去正常使用的47眼井的用水量1.607×10⁷ m³外，可确定该项目区年可供水2.253×10⁷ m³。

3.3  需水量

3.3.1  灌溉制度的拟定

项目区规划灌溉面积5 700 hm²。项目区全部种植玉米，根据当地群众的丰产灌溉经验，确定玉米的灌水定额值为40 m³/hm²。灌水周期为：平水年（p=50%）时，2次；干旱年（p=75%）时，3次。

3.3.2  灌溉用水量

根据各种作物的灌溉面积、种植比例、降雨利用、各种作物的灌溉制度、最大灌水率、输水和田间灌水的水量损失等计算，平水年的需水量为4.56×10⁶ m³，干旱年的需水量为6.84×10⁶ m³。

3.3.3  其他用水量

该项目区生活用水和工副业用水为1.95×10⁶ m³。其中，工业用水6.5×10⁵ m³，人畜用水1.3×10⁵ m³，人日均用水40 L，大畜日均用水60 L。

3.4  水资源平衡计算

经计算，该项目区干旱年总用水量为8.79×10⁶ m³，年可供水量为2.253×10⁷ m³，富余水量为1.374×10⁷ m³，可以满足用水需求。

3.5  灌溉水质分析

地下水化学成分的形成主要受流经地段的岩柱、径流条件、工业和生活废水渗入的影响。据水质分析结果表明，项目区地下水没有受到工业污染，水质较好，符合《农田灌溉水质标准》，可供农田灌溉使用。

4  设计原则、依据和任务

4.1  指导思想和主要目标

4.1.1  指导思想

以中、低产田改造为对象，紧紧围绕“完善田间基础设施、提升耕地土壤肥力和强化技术支撑能力”三大任务，按照统筹规划、明确定位、统一标准、分区指导和分工落实的思路，通过实施田、水、沟、渠、林、路和肥等综合配套措施，推进以“田成方、路成行、旱能灌、涝能排”的农田标准化建设，全面提升耕地综合生产能力，提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率，并依靠科技持续挖掘耕地增产潜力，从而为推进现代农业发展、确保国家粮食安全和农产品的有效供给奠定牢固基础。

4.1.2  主要目标

通过水利工程的实施，达到节水、增产和生态保护等目标。

4.1.2.1  节水目标

通过提高水的利用率和水分生产率，灌溉水利用系数达到0.8.

4.1.2.2  增产目标

通过水利措施与农艺措施、管理措施的有机结合，项目区平均年亩增产粮食200～500 kg。

4.1.2.3  效益目标

有利于提高社会效益和环境效益，改善劳动条件，减轻劳动强度，促进农业产业化和农村经济的发展。

4.2  设计原则

4.2.1  集中连片，优化布局

优化粮食生产布局，坚持打造粮食创建工程和蔬菜大棚集合原则，打破行政区域界限，建设片区规模生产，确保粮食播种面积的稳定性。

4.2.2  统筹兼顾，综合布置

坚持田、沟、渠、林、路综合治理的原则，坚持工程建设项目与环境保护、循环利用相结合的原则。同时，与农作物品种、栽培技术等农业措施相适应，充分利用已有机井等水利设施，实现有机结合、综合布置。

4.3  工程设计

4.3.1  水泵选型

根据计算的总扬程、设计流量选用200QJ20—54型潜水泵，配套功率为5.5 kW。

4.3.2  低压线路设计

低压线路为地埋线，规格为16 mm和25 mm。

4.3.3  输水工程设计

在井灌工程中，管道供水系统以单井独立布置，通过典型地块设计确定输水管网的管长、管径等参数。单井《低压管道输水灌溉系统》的典型设计为：管材选用PE管材，管径根据选定设备的提水流量、设计扬程确定为90 mm，管材压力为0.4 MPa，管道连接采用加热承插的方式。

4.3.4  典型地块设计

典型地块设计选在大堡头镇固益村东北方向的17-3地，该地块经现场选址发现具有一定的代表性。

管道供水系统以单井独立布置，典型地块控制面积为90 hm²。设计地块长300 m，宽200 m，系统枢纽由首部枢纽、输水干管、支管道和给水栓等组成。首部安装水泵、逆止阀、控制阀和排气阀等。管道系统为干管、支管两级，由固定地埋管和给水栓构成，根据地块形状，水井位置和种植方向等情况。管道布置为梳子形，干管平行种植方向，长300 m，管径为90 mm，管材压力为0.4 MPa，支管垂直干管布置设置有3条，每条长度为175 m，支管从地块西50 m处开始，由西向东布置，间距为100 m，干支管总长825 m，管径为90 mm，管材压力为0.2 MPa。支管上设有给水栓，给水栓的间距为50 m，双向分水，共布设有给水栓12个。

在水泵选型方面，根据水力计算结果，确定配套水泵为200QJ20-54。为了防止水锤发生，在运行时应先打开出水口，再打开水泵；在关闭系统时，应先关闭水泵，再关闭出水口。在开启和关闭系统时，应缓慢进行，以防止水锤的发生。

管沟开挖深度为1 m，宽0.5 m，回填时高出地面0.1 m。

4.4  主要工程量

改造旧井66眼，配套水泵66套,埋设低压地埋线45000 m，埋设低压地埋管道39000 m，修建集控房1座，安装出水口780个，出水口保护装置780个，井台66座等。总工程量为5.4×10⁵ m³，全部为土方工程。

5  实施进度和施工组织

项目施工期为1年，当年施工，次年受益。秋收后，利用农闲季节，当地群众投资、投劳完成土方和土建工程建设。项目施工计划采用招投标的方式，选择合格的专业施工队伍进行管道安装和设备调试，水利局工程技术人员组成质量监控小组进行技术指导，严把工程质量关。

6  效益评价

6.1  经济效益

项目实施后，新增和改善节水面积5 700 hm²，每年可节水2.80×10⁵ m³，同时，通过种植结构的调整，农产品总量增加，粮食作物亩增产200～500 kg，其中，水利措施增产80～200 kg（水利分摊系数为0.4），按目前市场价计算，可新增产值45～114万元。

6.2  社会效益

工程实施后，项目区的农业生产条件得到了明显改善，水土资源利用率和综合生产能力明显提高，粮食自给率达到了90%以上，为保证国家粮食安全、国民经济平稳发展和社会稳定奠定了良好的基础。在长期、稳定的粮食生产基础上，项目区的农业结构得到了合理和战略性的调整，同时。带动了项目区部分农村富余劳动力参与工程建设，增加了部分打工收入，带动了农业科研、农用机械制造、肥料、农膜和农药等相关行业的发展。通过节水示范，提高了当地干部群众的科学素质，为全县水资源的配置提供了技术支撑，进一步推进了社会主义新农村建设。

6.3  生态效益

通过田、林、路等科学规划和建设，美化了环境，净化了空气，大大改善了项目区的生态环境，调节了田间小气候，降低了灾害的发生率，提高了农作物的质量，改善了农田基础设施条件，提高了农田水、肥料的利用率，使土壤自净能力和作物抗逆能力明显增强，农田土壤受侵蚀的现象明显减少，进一步促进了该地区农业的可持续发展。

7  结束语

综上所述，通过节水示范建设，达到了土地增产、农民增收的目的，提高了土地水含量，起到了示范带动作用，加快了项目区产业结构的调整步伐。

参考文献

［1］郭元裕.农田水利学［M］.北京：中国水利水电出版社，2011.

［2］林益才.水工建筑物［M］.北京：中国水利水电出版社，2011.

［3］樊贵盛.县域节水型社会建设实践与关键技术研究［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.

〔编辑：张思楠〕