工农渠灌区节水规划.docx

灌区节水规划
1灌区存在的主要问题
1.1干、支渠
工农渠经过初建、改善加固，整修加固等阶段的建设，干支渠虽然全部得到衬砌，但由于工程建设标准低，仍有部分渠段衬砌砼坍塌现象，部分分水口等建筑物不同程度的存在问题。干渠1条，总长28.23km，一、三、四级干渠有三段长2.2km不同程度遭到破坏，占7.8%；支渠9条，总长130.86km，其中有7条长26.67km砼衬砌遭到破坏，占20.38%。
1.2田间工程配套
工农渠现状有斗渠62条，总长154.3km。其中干渠上直斗32条，长116.9km，已衬砌77.02km，渠道较为完好。支渠上设斗渠30条，总长37.4km，已衬砌仅20.4km，斗渠工程衬砌率63.2%；共有农渠45条，总长度112.5km，其中已衬砌20条76.5km，衬砌率68％，未衬砌25条36km，占32％。
地面灌水方式仍较为落后，以大水漫灌为主，灌水地块较大，存在灌水不均匀、灌水量大、速度慢、地块易板结、作物产量低等问题。
1.3灌溉水利用系数
现状灌区灌溉渠道分为干、支、斗、农四级。干渠衬砌完好率92.2%、支渠衬砌率79.62%，斗渠衬砌率63.14%，农渠衬砌率68%。现状各级渠道利用系数根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）计算见表4-1。
根据上表计算结果，现状渠系利用系数为0.61，灌溉水利用系数为0.55，均达不到节水灌溉技术规范要求的0.65和0.60。特别是斗、农渠工程加权平均渠道利用系数仅均为0.89，存在严重的水量浪费现象。
2灌区土地资源
工农渠灌区范围包括黄河水川段以北、楼房沟以东、苦水沟以西，灌区环绕白银市区，分布于60多条沟壑谷地，片多面广，耕地零散,为典型的沟壑灌区。包括：水川、强湾、王岘三个乡镇。灌区高程在1830～1450m
现状各级渠道及灌溉利用系数分析表
表4-1
项目
利用
系数
渠道平
均长度
（km）
单位长度
损失率
（%/km）
土壤透水
性系数
土壤透水
性指数
平均
流量
（m3/s）
衬砌渠道
渗水损失
修正系数
土渠渗水
损失修正
系数
η0
L
σ
K
m
Qjd
ε0
ε'
土农渠
0.86
0.8
0.170
3.4
0.5
0.04
1.00
1.00
衬砌农渠
0.90
3.83
0.170
3.4
0.5
0.04
0.16
1.00
土斗渠
0.75
1.96
0.129
3.4
0.5
0.07
1.00
1.00
衬砌斗渠
0.95
2.33
0.129
3.4
0.5
0.07
0.16
1.00
破坏支渠
0.76
3.81
0.062
3.4
0.5
0.3
0.10
1.00
衬砌支渠
0.90
14.54
0.062
3.4
0.5
0.3
0.16
1.00
干渠
0.88
19.00
0.029
3.4
0.5
1.38
0.16

渠系利用系数
0.61

田间利用系数
0.90

灌溉水利用系数
0.55

之间，最大提水高度323.49m。
区内土地面积多达95km2，地貌特征为低山丘陵和沟谷阶地，属典型的黄土高原干旱丘陵沟壑区。地面坡度较大，大部分地面坡度在25℃以上，平田整地工作量相当大，不易开发为农田灌溉面积。工程运行30年来，对灌区周边可开发的土地基本上发展为灌溉面积，经实地踏勘，区内仅有0.42万亩耕地可发展为灌区，分别位于：强湾乡的重坪、季家沟、山城沟、朱砂子沟、楼房沟、王岘乡的仲疙瘩、韦家沟、苏家岔、东台、崖渠水等5片9处。通过延长或适当扩大这些地方相邻支渠将其发展为农灌用地，但工程渠线长，建筑物多，工程量大，发展十分困难。
白银市城区周边存在大量的浅山丘陵地，靠近工农渠总干渠，水源较近，平田整地工作量虽然较大，但可采用喷、滴灌，大面积发展生态林和经济林。经实地踏勘，西至楼房沟、东至白兰高速路东出口10.0km长、1.5km宽的范围内可发展林地面积2.5万亩。
3灌区现状水供需平衡
3.1核定的取水指标和供水能力
根据白银市水利局2004年核定的取水许可证，工农渠灌区每年可从黄河取水量为1800万m3，详见附件。
工农渠灌区原设计：一泵站设计流量3.0m3/s，实际供水能力可达到1800万m3/a，现状实际灌溉农田面积2.2万亩，灌溉林地面积1.1万亩，2005年实际提水量1497.52万m3。
3.2现状需水量
工农渠现状灌溉分两部分，分别为农田地面灌溉和白银市大环境绿化生态灌溉。
① 现状作物种植比例
工农渠原规划灌溉面积5.5万亩，以种植农作物为主。但由于各种原因，其灌溉面积从未达到设计面积，随着武川干渠划拨到引大灌溉后，1998年实灌面积曾一度降至2.32万亩，严重影响工农渠的发展。因此有关部门及时调整工农渠的灌区范围和种植结构，由单一的农作物种植向经济林和生态林方向发展，其灌溉面积和种植结构都得到了较大改善，截至2005年，实灌面积达到3.3万亩。种植比例详见表4-2。
现状灌区作物种植比例
表4-2
作物名称
小麦
胡麻
玉米
洋芋套玉米
小麦套黄豆
果树
生态林
序号
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
种植比例
24.2%
6.1%
12.1%
12.1%
12.1%
9.1%
24.2%
② 灌区现状需水量
截至2005年底灌区实际有效灌溉面积3.3万亩，其中生态林面积1.1万亩。工农渠电灌工程渠系分总干渠、支渠、斗渠及农渠四级，根据调查分析，现状渠系利用系数0.61。田间水利用系数0.90，灌溉水利用系数0.55。农田综合净灌水定额317.45m3/亩，林地净灌水定额165.6 m3/亩，相应毛灌水定额分别为：577.18m3/亩和207 m3/亩，综合毛灌水定额453.79m3/亩，年用水量1497.52万m3，详见表4-3。

现状作物需水量计算表
表4-3
作物名称
作物种植比例
灌溉面积
灌溉水利
净灌水定额
毛灌溉定额
毛灌水量
(%)
（亩）
用系数
(m3/亩)
(m3/亩)
(万m3)
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
　小麦
24.2
8000
0.55
280.00
509.09
407.27
地膜玉米
12.1
4000
0.55
275.00
500.00
200.00
小麦(套种)
12.1
4000
0.55
275.00
500.00
200.00
洋芋（套种）
12.1
4000
0.55
271.00
492.73
197.09
玉米（套种）
12.1
4000
0.55
110.00
200.00
80.00
黄豆（套种）
12.1
4000
0.55
115.00
209.09
83.64
经济作物
6.1
2000
0.55
280.00
509.09
101.82
经济林
9.1
3000
0.8
209.03
261.29
78.39
生态林　
24.2
8000
0.8
149.31
186.64
149.31
合计
100
33000

1497.52

3.3现状供需平衡分析
灌区现状年可取水量1800万m3，现状灌溉面积3.3万亩，年用水量1497.52万m3。工程调整后的设计面积4.0万亩，规划拟发展生态林和经济林，按现状工程标准，拟发展0.7万亩林地灌溉面积，需水量为183万m3，达到设计能力后，现状水平年需水量1680.52万m3，略低于可供水量，考虑其它用水后，可供水量难以满足需求，因此进行工程措施和农业综合节水措施是必要的。
4灌溉方式确定
工农渠始建于上世纪七十年代初，灌溉方式较为粗放，以大水漫灌为主，随着灌水成本的提高和农业种植精细化，节水技术在上世纪九十年代得到广泛推广，逐步实现了大块改小块，斗农渠逐步得到衬砌，灌水效率得到了有效提高。但仍以地面灌溉为主，由于白银市大环境绿化的进一步实施，市区周边工农渠灌区的部分耕地进行种植结构调整，种植经济林和生态林，其灌溉方式以高效节水为原则，采用滴灌技术。
综合分析比较，确定工农渠灌区选用农田地面小畦灌溉和生态林滴灌相结合的方式。
5土地利用规划
根据工农渠灌区的实际情况，市、区主管单位和工程管理单位于1999年开始调整灌区范围，在现有实灌农田灌溉面积的基础上，进一步扩大生态林灌溉面积，配合白银市大环境绿化工程，发展山地滴灌灌溉，种植经济林和生态林。规划对市区南侧10.0km长、1.5km宽范围内，紧邻工农渠灌区的1.8万亩山地纳入该灌区，该部分土地开发已于1999年实施，已发展了1.1万亩，本规划对区内干渠八泵站周边0.7万亩山地配套发展。
根据调整后的灌区范围和灌溉方式，区内可利用发展的灌溉面积为4.0万亩，其中农田灌溉面积2.2万亩，林地面积1.8万亩。
6作物种植规划
工程原设计对套种和复种的情况考虑不多，随着耕作技术的发展和市场要求的变化，当地现状套种率达到24.24%，田间作物耗水量增大，灌水周期缩短，亩均耗水量大于设计定额。近年来，灌区农业生产有了较大改观，面向市场，科技兴农，力求高效，科技含量逐年增加。过去单一的一年一熟的生产模式已大为减少，代之采用间作套种、地膜覆盖种植等科学栽培方式，主要减小了灌水定额、增加了灌水次数。另外工农渠地处白银市周边，根据白银市大环境绿化的总体规划，城市周边的弃耕地和荒地也可进行开发利用。
根据实际情况，灌区作物种植比例在现状的基础上进一步调整。规划重新制定灌区作物种植比例（见表4-4）。
规划灌区作物种植比例
表4-4
作物名称
小麦
胡麻
玉米
洋芋套玉米
小麦套黄豆
果树
生态林
序号
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
种植比例
17.5%
5%
10%
10%
12.5%
7.5%
37.5%
计划产量（万kg）
227.50
30
300
洋芋:1000
玉米:240
小麦:150
黄豆:75

7灌溉制度设计
7.1农田灌水定额
灌水定额由灌区土壤田间持水量确定。当地无实测资料，根据白银市土壤普查和乡邻灌区综合分析，该灌区以砂壤土为主。参考兴电工程灌溉试验站有关实测数据，以农作物为代表，推求灌水定额。
M=102γH（ωmax－ωmin）
式中：γ—灌区土壤干容量，为1.38t/m3。
H—土壤计划湿润层深度，取0.7m。
ωmax—H深度内土壤田间持水量，即允许土壤含水量上限（占干容重%），取21.5%。
ωmin—H深度内允许土壤含水量的下限（占干容重%），取13.5%。
M=102×1.38×0.7×(21.5－13.5)
=772.8(m3/hm2)=51.52 m3/亩
规划农田地面灌溉灌水定额最小为50m3/亩·次。
7.2经济林和生态林灌水定额
规划林地为山地，采用滴灌。参考其它工程节水灌溉试验资料，结合灌区作物种植品种、当地气候、土壤情况取计算参数如下：土壤适宜含水上限（θmax）和土壤含水下限（θmin）按田间持水量的90%和65%设计，设计土壤湿润比为50%，该区土壤为砂壤土，干容重（γ）为1.38g/cm3，田间持水量为20%（重量%），土壤计划湿润深度确定为0.70m，因该区灌溉期平均风速为2.8m/s，风速低于3.4m/s，灌溉水利用系数（η）为0.9。则设计灌水定额为：
m=0.1γh(θmax－θmin)/η
=0.1×1.38×0.7×50×（0.92-0.70）×20/0.9=23.61mm=15m3/亩.次。
灌水周期：
参照根据当地试验资料，小麦套玉米灌水临界期日耗水量与牧草（苜蓿）的日耗水量为2mm，则灌水周期为：
T=（m/Ea）η=（21.9/2.0）×0.90=9.8（d），取T=12d。
7.3灌溉、渠系水利用系数
设计水平年要求全灌区农田灌溉全面推行以常规节水灌溉为主，同时加大高效节水灌溉的力度，规划对工农渠灌区斗渠以上各级渠道进行防渗衬砌，农渠也进行改造，以提高输水系统的利用率，农田以地面灌溉为主，实行小畦灌溉，提高灌水效率和田间水利用率，垄沟穴播作物必须实行地膜覆盖种植，以减小水量蒸发和提高地温。
灌区灌溉渠道分为总干、支渠、斗渠、农渠四级。现状渠道的干、支渠已全部衬砌，本规划对这两级渠道破坏段和水毁段进行改造衬砌。其中干渠2.2km（一级干渠1.2 km，三级干渠0.4 km，四级干渠0.6 km），支渠改造衬砌总长26.67 km（西沟支渠5 km，西支渠4 km，白崖子支渠5 km，沙川支渠10 km，麦地沟支渠2.5 km，西南支渠2.2 km）。灌区现状有斗渠62条，总长154.3km。其中干渠上设32条，长116.9km，已衬砌77.02km，渠道较为完好。支渠上设斗渠30条，总长37.4km，已衬砌仅20.4km。斗渠工程衬砌率63.2%；共有农渠45条，总长度112.5km，其中已衬砌20条76.5km，衬砌率68％，未衬砌25条36km，占32％。规划对未衬砌的29条长56.88 km斗渠和25条36km农渠进行衬砌，以提高渠道水利用系数。测算的各级渠道的渠系水利用系数详见表4-5。
规划各级渠道及灌溉利用系数分析表 表4-5
项 目
利用
系数
渠道平
均长度
（km）
单位长度
损失率
（%/km）
土壤透水
性系数
土壤透水
性指数
平均流量（m3/s）
衬砌渠道
渗水损失
修正系数
η0
L
σ
K
M
Qjd
ε0
农渠
0.95
0.8
0.170
3.4
0.5
0.04
0.16
斗渠
0.95
2.48
0.129
3.4
0.5
0.07
0.16
支渠
0.90
14.5
0.062
3.4
0.5
0.3
0.16
干渠
0.88
19.00
0.029
3.4
0.5
1.38
0.16
渠系利用系数
0.72

田间利用系数
0.94

灌溉水利用系数
0.68

则干渠:η干＝0.88 支渠：η支＝0.90 斗渠：η斗＝0.95
农渠：η农＝0. 95 田间：η田间＝0.94
则渠系水利用系数
η渠系=η农×η斗×η支×η干
＝0.95×0.95×0.90×0.88＝0.72
灌溉水利用系数
ηs＝η田间×η渠系＝0.94×0.72＝0.68
生态林灌溉,渠道水利用系数0.88,田间水利用系数0.98，所以生态林灌溉水利用系数为0.86。
7.4灌水率
根据工农渠工程确定的各次灌水时间和灌水周期，规划本灌区灌溉制度，春灌从4月15～4月24日结束；夏灌从4月25～7月9日结束；秋灌从7月15～9月5日结束；冬灌从10月1～10月30日结束。苗期灌水量相对较小，开花、抽穗、成熟期灌水量相对较大，冬灌泡田灌水量均为100 m3/亩。灌溉制度详见表4-6。
按灌溉制度表绘制灌水率图，见图4-1、图4-2。根据图4-1，最大灌水率为0.23 m3/s /万亩，为规划灌水率，以此灌水率推求渠道设计流量。
8设计水平年水供需平衡分析
规划全年农业用水1354.75万m3，项目区大多数地段处于白银市城区供水管道覆盖区，同时经过多年人饮解困工程的实施，区内农村的人畜饮水和乡企用水都已经得到解决。因此本规划不再考虑这部分用水量。规划后工农渠一泵站设计流量1.48m3/s，加大流量为1.93m3/s。规划灌区单种净灌水定额260.0m3/亩～275.0m3/亩，套种净灌水定额375.0m3/亩～380m3/亩，林地净灌水定额160 m3/亩。综合净灌水定额为245.38m3/亩，综合毛灌水定额338.69 m3/亩。灌区粮食作物综合净灌水率0.384m3/s.万亩，林地综合净灌水率0.28m3/s.万亩。全灌区综合净灌水率0.373m3/s.万亩。现状水平年全年用水量1680.52万m3规划水平年全年用水量1354.75万m3，节水量325.77万m3。
工农渠电灌工程原设计保证率为P=75%，根据上游梯级电站调蓄和大峡电站在该保证率下出库流量389m3/s，水源取水量能够满足灌区需水量。

规划灌溉制度分析表
表4-6
作物
名称
作物种
植比例
(%)
灌 溉
面 积
（亩）
灌 水
次 序
灌水时间
灌溉水利
用系数
净灌水
定额
(m3/亩)
毛灌水量
(万m3)
毛灌溉
定额
(m3/亩)
净灌水率
(m3/s.万亩)
始日
终日
天数
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)

小
麦

17.50
7000
冬
10月1日
11月4日
35
0.68
100
102.94
397.06
0.0579
1
4月25日
5月19日
25
50
51.47
0.0405
2
5月20日
6月14日
25
60
61.76
0.0486
3
6月15日
7月4日
25
60
61.76
0.0486
地
膜
玉
米
10.00
4000
冬
10月1日
11月4日
35
0.68
100
58.82
404.41
0.0331
1
6月15日
7月9日
25
55
32.35
0.0255
2
7月15日
8月8日
25
60
35.29
0.0278
3
8月17日
9月5日
20
60
35.29
0.0347

小
麦
(套种)
12.50
5000
冬
10月1日
11月4日
35
0.68
100
73.53
397.06
0.0496
1
4月25日
5月19日
25
50
36.76
0.0347
2
5月20日
6月14日
25
60
44.12
0.0417
3
6月15日
7月9日
25
60
44.12
0.0382

洋
芋
（套种）
10.00
4000
冬
10月1日
11月4日
35
0.68
100
58.82
382.35
0.0331
1
4月25日
5月19日
25
50
29.41
0.0231
2
5月20日
6月14日
25
60
35.29
0.0278
3
6月15日
7月4日
25
50
29.41
0.0231
黄豆
（套种）
12.5
5000
1
7月15日
8月8日
25
0.68
60
44.12
169.12
0.0247
2
8月17日
9月5日
20
55
40.44
0.0318

规划灌溉制度分析表
续表4-6
作物
名称
作物种
植比例
(%)
灌 溉
面 积
（亩）
灌 水
次 序
灌水时间
灌溉水利
用系数
净灌水
定额
(m3/亩)
毛灌水量
(万m3)
毛灌溉
定额
(m3/亩)
净灌水率
(m3/s.万亩)
始日
终日
天数
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
玉米
（套种）
10.00
4000
1
7月15日
8月8日
25
0.68
60
35.29
169.12
0.0278
2
8月17日
9月5日
20
55
32.35
0.0255
经
济
作
物
5.00
2000
冬
10月1日
11月4日
35
0.68
100
29.41
382.35
0.0165
1
4月25日
5月19日
25
50
14.71
0.0116
2
5月20日
6月14日
25
55
16.18
0.0127
3
6月15日
7月9日
25
55
16.18
0.0127

经
济
林
及
生
态
林
45.00
18000
冬
10月1日
11月4日
35
0.86
25
52.33
186.05
0.0372
1
4月25日
5月6日
12
15
31.40
0.0651
2
5月7日
5月18日
12
15
31.40
0.0651
3
5月19日
5月30日
12
15
31.40
0.0651
4
5月31日
6月11日
12
15
31.40
0.0651
5
6月12日
6月23日
12
15
31.40
0.0651
6
6月24日
7月5日
12
15
31.40
0.0651
7
7月15日
7月26日
12
15
31.40
0.0651
8
7月27日
8月7日
12
15
31.40
0.0651
9
8月8日
8月28日
12
15
31.40
0.0651
合计
100.00
40000

1354.75