膜下滴灌节水灌溉项目实施方案.docx
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膜下滴灌节水灌溉项目实施方案
内蒙古自治区达茂旗
2009年膜下滴灌节水灌溉项目
实施方案
附：
滴灌平面布置图
1综 述
1.1项目概述
1.1.1项目实施的背景
本次膜下滴灌节水灌溉示范项目位于达茂旗石宝镇红山子行政村和乌克镇东河行政村、乌克行政村。
项目区土地平整肥沃，集中连片，光热资源丰富，水资源条件好，适宜各种农作物生长和发展。
国家实施西部大开发以来，我旗对该项目区实施了水源开发和节水工程建设。
但由于资金所限，水利设计标准低，田间没有配套节水灌溉设施，加之农业基础差，管理水平低，综合效益不高。
因此，要提高当地经济发展水平，必须合理有效地调配和利用水资源，大力发展高效节水灌溉农业，并以此为龙头带动其它产业的发展。
近年来，当地政府和群众普遍认识了农业节水灌溉的重要性，尤其对高效节水灌溉工程建设的积极性有了很大的提高，现已呈现出群众自发集资，建设和推广节水灌溉工程的新局面。
我们要落实好“中央关于进一步扩大内需的重大战略部署”精神，紧紧抓住这个历史发展机遇，在项目区重点实施高效节水，有效地改善农业灌溉条件，从根本上解决灌溉水利用率低的现状，提高农业用水效率，达到农业增产、农民增收的目的。
1.1.2项目建设范围
该项目涉及农区二个镇中的3个行政村（10个自然村）。
具体选择在石宝镇红山子行政村园房子、南二楞滩、北二楞滩村，乌克镇东河行政村东河、下红崖湾、下滩村和乌克行政村的乌克、小草滩、东滩、后卜子村。
1.1.3建设内容及规模
（1）滴灌灌溉工程
利用原有42眼机电井，采用滴灌灌溉运行方案，新建滴灌灌溉工程42处，发展高效节水灌溉面积10043亩。
（2）配套工程
①管理房
建首部管理房42座，每座井房建筑面积14m2。
②配套设备
每眼井配套潜水泵1套，共配套潜水泵42套，其中200QJ50-78/6型潜水泵13套，200QJ32-78/6型潜水泵28套，200QJ32-39/3型潜水泵1套，配套马铃薯覆膜点播机7台。
（3）主要工程量
主要工程量为：
土方开挖27569.5m3，土方回填27569.5m3；首部管理房42间，建筑面积588m2；检修井42座和排水井150座；铺设Φ110PVC地埋管道55139m,Φ63PE滴灌支管66598m，Φ16滴灌带7631174m。
1.2.4项目投资及资金来源
1）项目投资
项目总投资834.61万元，其中建筑工程85.05万元，设备购置及安装工程703.78万元，独立费用45.78万元。
2）资金筹措
国家投资700万元，地方及群众投劳折资134.61万元。
1.2.5工程效益指标
工程建成运行后，将大幅提高项目区耕地的农作物产量，新增节水灌溉面积10043亩。
实施节水灌溉后，预计亩增产马铃薯626.5公斤，按费乌瑞它1.0元/公斤计，亩增收626.5元。
乌克、东河、红山子行政村节水示范项目建设内容汇总表
项目名称
内蒙古达茂旗膜下滴灌灌溉项目
建设地点
内蒙古达茂旗乌克、石宝镇
项目法人单位
包头市达茂旗水务局
法人代表
贾向前
电话
实施方案编制单位
中国灌溉排水发展中心
资质
编制负责人
李涛
电话
项目拟实施单位
达茂旗水务局、石宝镇红山子、乌克镇乌克、东河村委会
项目建后
运行管理单位
石宝镇红山子、乌克镇乌克、东河村委会
项目建设内容
滴灌
节水灌溉面积（亩）
10043
投资（万元）
834.61
亩投资（元/亩）
831
节水工程主要要素
设计总流量（m3/h）
1578
总配套动力（KW）
554
管道总用量（km）
121737
总工程量（m3）
土方：
82708
石方：
295
钢筋砼方：
65
总工期（月）
材料设备投资（万元）
678.54
其他建设费（万元）
156.07
工程效益
增产（公斤/亩）
马铃薯：
626.5
总增产量（万公斤）
629．19
总增收（万元/年）
629.19
总节水量（万m3/年）
166.72
2项目区基本情况
2.1项目区自然、地理情况
2.1.1项目区地理位置及地形地貌
乌克镇、石宝镇项目区分别位于达茂旗百灵庙镇南35公里处和东45公里处。
项目区地势平坦，海拔高程在1395米左右。
土壤以冲积栗钙土、淡栗钙土为主，自然条件较好，土层厚，养分含量高，水利条件较好，熟化程度高，有机质含量1.802%，全氮0.1148%，碱解氮74PPM，速效磷1.7PPM，速效钾143.2PPM，碳氮比9.25。
2.1.2气象水文
项目区多年降雨量在270mm左右，且集中在7-9月份，此时期的降雨量约占全年降雨量的78%左右，年均气温3.4℃，多年平均最高气温25.6℃，最低气温-22.3℃，≥10℃年积温为2298.8℃，无霜期平均为107天左右，最大冻土深度2.68m。
灌溉季节风力平均2-3级，主风向为西北风。
本旗有腾格淖尔、乌兰淖尔、赛打不苏、哈拉淖尔、呼和淖尔和图古木淖尔6个水系。
河淖面积6800km2，主要河道有9条，总长742.6km。
艾不盖河是全旗最长的河流，全长154km，注入腾格尔。
主要湖泊有腾格淖尔、哈日淖尔等。
河网密度约0.8km/km2，多年平均径流量150万m3。
2.1.3土壤植被
本旗土壤共6个土类，14个亚类，44个土属，165个土种。
主体土类是栗钙土和棕钙土，有机质、全氮含量较高，是本旗农耕地的主体土类。
棕钙土分布在栗钙土以北，海拔1100~1400m，较栗钙土区热量高，降水少，年湿润度0.13~0.30之间，属温带干旱大陆性气候。
土壤养分受自然条件、植被类型及覆盖度、耕作措施、利用方式等诸多因素的影响而有差异。
全旗土壤养分含量总的趋势是由东南向西北递减，有机质和全氮的含量地区之间差异悬殊，本旗土壤养分含量的特点是氮较低，磷极低，钾较高。
2.1.4水文地质条件
项目区属艾不盖河流域山间河谷及平原区，乌克项目区涌水量在30～50t/h，坤兑滩项目区涌水量为50t/h。
项目区地下水类型属基岩裂隙水、第三系、白垩系碎屑岩裂隙孔隙层间水和第四系松散岩类孔隙水。
项目区分布有构造裂隙水和风化带潜水，其富水性、埋藏条件和运动规律较为复杂。
艾不盖河以西等地区的部分地段富水性较好，水位埋深在3-40m之间，分化裂隙水厚度在40m以上，为基岩裂隙水提供了良好的贮存空间。
基岩裂隙水矿化度均小于1g/L。
第三系、白垩系碎屑岩裂隙孔隙层间水分布在各级高平原之下，在各中新生代断陷盆地之中。
主要受地质构造、古地理沉积环境和组成含水层岩相、岩性的综合控制。
项目区位于西河盆地新宝、西河、种羊场一线，属第三纪上新世河湖相，含水层为砂砾岩，水量丰富。
水化学类型属Cl·HCO3-Na，矿化度均小于1g/L。
第四系松散岩类孔隙水（艾布盖河流域冲积平原、冲洪积平原孔隙潜水），在西河、乌克至百灵庙中上游富水地段，含水层以砂砾石、砂砾为主，厚2-8m，一般在5m左右，水位埋深1-5m，水化学类型以HCO3·Cl·SO4-Na型为主，矿化度为1g/L左右的淡水。
2.1.5水资源
1）地表水
艾不盖河经百灵庙镇向北注入腾格淖尔，河流长192km，流域面积7185.5km2，属内陆时令河，冬春流量较小，直至干涸。
每年7-8月份有雨洪形成，但涨落历时都很短。
据百灵庙站实测资料，1952年最大洪峰流量969.6m3/s，1958年最大洪峰流量667m3/s，1979年最大洪峰流量470m3/s。
艾不盖河系艾不盖河支流，发源于固阳，河流长72.4km，流域面积785.3km2，最终与乌咀河、塔尔洪河汇流。
无水文记载，每年7~8月份有洪水流量，但涨落历时都很短。
乌咀河系艾不盖河支流，发源于固阳，河流长60.9km，流域面积396.5km2。
无水文记载，每年7-8月份有洪水流量，但涨落历时都很短。
塔尔洪河系艾不盖河支流，发源于达茂石宝，河流长89.4km，流域面积2472.5km2。
无水文记载，每年7~8月份有洪水流量，但涨落历时都很短。
全旗多年平均径流深4mm，由南向北递减，艾不盖河流域多年平均径流深为4mm。
2）地下水
根据达茂旗水利规划项目区地下水类型以基岩裂隙水、第三系、白垩系碎屑岩裂隙孔隙层间水和第四系松散岩类孔隙水为主，水量丰富，水质条件好。
2.2社会经济状况
项目所在地红山子、乌克、东河行政村现有1416户，5914人，其中劳动力2180个。
总土地面积197.54km2，耕地面积6.29万亩，其中水浇地面积2万亩。
农业作物以马铃薯为主，马铃薯平均亩产1850公斤。
2.3基础设施
项目所在地红山子、乌克、东河行政村现有机电井337眼，其中灌溉机电井309眼，人畜饮水井28眼。
单井出水量为30－50m3/h。
田间采用土渠道灌溉，灌溉方式为大水漫灌，灌溉定额为320m3/亩。
工程总动力为3707kw，工程年供水量为741.6万m3，供水流量1.2万m3/h。
3工程设计方案
3.1总体设计
3.1.1水源工程
利用项目区内原有42眼机电井（乌克镇29眼，石宝镇13眼）作为水源，实施节水灌溉。
单井出水量为30－50m3/h，总动力为554kw，可供水能力100.8万m3/年，供水流量1578m3/h。
3.1.2节水工程
本次节水项目分乌克镇东河（Ⅰ区），下滩（Ⅱ区），石宝镇园房子（Ⅲ区），二楞滩（Ⅳ区）。
四个区全部采用膜下滴灌节水灌溉方式，种植作物为马铃薯。
Ⅰ区利用深井17眼，新建滴灌17处，发展节水灌溉面积3400亩；Ⅱ区利用深井11眼，大口井1眼，新建滴灌12处，发展节水灌溉面积3043亩；Ⅲ区利用深井7眼，新建滴灌7处，发展节水灌溉面积1600亩；Ⅳ区利用深井6眼，新建滴灌6处，发展节水面积2000亩。
3.1.3水资源供需平衡分析
3.1.3.1项目区地下水资源概况
1）、地下水资源量
项目区高效节水灌溉水源全部为地下水，因此水资源供需平衡计算只考虑地下水。
本项目集中连片开发乌克镇东河行政村、乌克行政村和石宝镇红山子行政村。
地下水资源评价区确定为石宝镇坤兑滩和乌克镇乌克。
评价区地下水主要由大气降水入渗补给和平原区侧向补给。
采用《内蒙古达茂联合旗水资源评价》（水利部牧区水利科学研究所）计算成果，根据降水、蒸发、水文测流，地下水长观，抽水试验等实测资料计算有关参数，用类比法或经验参数确定各计算分区的计算参数，用类比法或经验参数确定各计算分区的计算参数，采用水均衡方法计算得出评价区石宝镇坤兑滩为558.75万m3和乌克镇乌克为712.11万m3，地下水资源总量为1270.86万m3。
2）、地下水可开采量
地下水可开采量是在不引起生态环境恶化条件下，通过经济合理、技术可行的措施，允许从含水层中获取的最大水量。
根据水资源可持续利用，合理开发、优化配套、节约保护的原则，确定评价区地下水可开采量为945.48万m3，其中石宝镇坤兑滩为447万m3，乌克镇乌克滩为498.48万m3，地下水开发利用率坤兑滩为80%，乌克滩为70%。
3.1.3.2评价区现状水资源供需平衡分析
1）、现状用水量
评价区现状用水主要是作物灌溉用水和人畜饮水两项，无其它用水，根据评价区人畜饮水数量及现有灌溉面积，计算出现状用水量为652.03万m3/年，其中生活用水量为10.79万m3/年，牲畜饮水量为1.24万m3/年，灌溉用水量为640万m3/年，具体计算成果见表
居民生活年用水量计算表
区域
人数
（人）
标准
（L/d）
用水量
（m3/d）
日变化系数
年用水量
（万m3/年）
坤兑
2338
65
151.97
1.3
4.27
乌克
3576
65
232.44
1.3
6.52
总计
5914
65
384.41
1.3
10.79
牲畜年用水量计算表
区域
数量
（头）
标准
（L/d）
用水量
（m3/d）
日变化系数
年用水量
（万m3/年）
坤兑
694
30
20.82
1.3
0.58
乌克
780
30
23.4
1.3
0.66
总计
1474
30
44.22
1.3
1.24
农田灌溉用水量计算表
区域
水源井数
（眼）
面积
（亩）
灌溉定额
（m3/亩）
用水量
（万m3）
坤兑滩
144
9367
320
299.74
乌克
165
10633
320
340.26
总计
309
20000
320
640
2）、现状工程可供水量
根据《内蒙古达茂联合旗水资源评价》（水利部牧区水利科学研究所）计算成果，评价区地下水可开采量为945.48万/m3。
评价区现有机电井337眼，其中灌溉机电机309眼（项目区范围内42眼，项目区以外267眼），人畜饮水水源井28眼。
现状工程年可供水量741.6万m3。
3）、现状水资源供需平衡分析
地下水资源供需平衡计算表单位：
万m3
区域
地下水可开采量
工程可供水量
需水量
余缺水量
生活用水
牲畜饮水
灌溉用水
合计
余（+）
缺（—）
坤兑滩
447
316.9
4.27
0.58
299.74
304.59
12.31
乌克
498.48
424.7
6.52
0.66
340.26
347.44
77.26
总计
945.48
741.6
10.79
1.24
640
652.03
89.57
由上表可知，项目区现状用水量小于地下水可开采量和工程可供水量，现状年工程可供水量与需水量相比余89.57万m3，地下水资源供需是平衡的。
3.1.3.3评价区设计水平年水资源供需平衡分析
本规划水源工程全部利用评价区内原有42眼机电井实施节水灌溉，故不再进行设计水平年水资源供需平衡计算。
3.1.4规划设计标准
（1）《微灌工程技术规范》SL103-95；
（2）《农田灌溉水质标准》GB5084-2005；
（3）《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-1999；
（4）《节水灌溉工程技术规范》GB/T50363-2006。
3.1.5规划设计参数
根据微喷灌工程相关设计标准，结合项目区的实际情况，本工程设计参数选取如下：
（1）日耗水强度Ea：
5.0mm/d，根据项目区所处地区的的自然条件和灌溉试验资料，设计作物耗水强度为5.0mm/d。
（2）土壤湿润比P：
75%。
（3）灌溉水利用系数η：
0.95。
（4）灌水流量偏差
：
20%。
（5）计划湿润层深z：
40cm。
3.1.6毛管（滴灌带）的选择
根据项目区土壤质地、作物需水特性及毛管布置方式，一管一行，滴灌带铺设间距为90cm，选用流量1.8L/h，滴孔间距30cm，工作水头10m，管径16mm，壁厚0.2mm的滴灌带。
3.1.7灌溉制度的确定
3.1.7.1节水灌溉制度设计
马铃薯是项目区种植的主要农作物，根据本地种植经验和有关需水资料，确定马铃薯日蓄水量
=5.0mm/d。
遇特殊年份可根据作物的实际生长情况适当增减灌水次数，确保作物正常生长。
设计灌溉定额见下表
设计灌溉定额计算
作物
作物需水量（m3/亩）
有效降雨量
（m3/亩）
缺水量（m3/亩）
净灌溉定额（m3/亩）
毛灌溉定额（m3/亩）
节水灌溉定额（m3/亩）
马铃薯
240
108
132
132
176
154
3.1.7.2灌溉定额和灌水周期
根据作物、土壤、气候等条件合理确定作物每次的灌水量、灌水周期和全生育期灌水量。
其宗旨是最大限度满足作物对土壤水分的要求，并使土壤水分始终处于作物生长的最佳状态。
（1）设计毛灌水定额m
式中：
m－设计毛灌水定额，mm；
－土壤容重，g/cm3；
－计划湿润土层湿度，m；
－设计土壤湿润比，%；
－适宜土壤含水率上限（占干土重量的百分比，%），一般为田间最大持水率
的100%；
－适宜土壤含水率下限（占干土重量的百分比，%），一般为田间最大持水率
的80%；
－灌溉水利用系数。
设计中，选择的参数值为：
＝1.45g/cm3，
＝0.40m，
＝75%，
=23%，
＝0.95。
=0.1×1.45×0.40×75×（100-80）×23%/0.95=21mm。
设计灌水定额为21mm，换算为14m3/亩。
（2）灌水周期T
T=（m毛/Ea）×
式中：
T－灌水周期，d；
m毛－毛灌水定额，mm；
Ea－日耗水强度，mm；
由前面计算及已知参数可知，m毛=21mm，Ea=5mm，
=0.95，则：
T=（m毛/Ea）×
=（21/5）×0.95=3.99（d）。
灌水周期为3.99d，取4d。
（3）一次灌水延续时间t
式中：
t－一次灌水延续时间，h；
－滴头间距，m；
－毛管间距，m；
－滴头设计流量，L/h。
此次滴灌设计
=0.3m，
=0.9m，q=1.8L/h，
即一次灌水延续时间为2.98h，本次设计选取为3.0h。
3.7.1.3滴灌灌溉制度设计
根据计算的灌水定额和灌溉定额，确定灌溉制度，见下表。
滴灌设计灌溉制度
灌溉形式
作物
生育期
灌水定额
（m3/亩）
灌水次数
灌溉定额
（m3/亩）
滴灌
马铃薯
苗期
14
1
154
蔓生期
2
结蕾期
2
开花期
2
块根形成期
2
成熟期
2
3.2典型设计
项目区以7号井为例，单井出水量50吨/小时，典型田块长600米，宽300米，进行马铃薯膜下滴灌的技术设计。
3.2.1首部枢纽首部主要设备有施肥罐、网式过滤器及DN110逆止阀等，地埋管道最低处设排水阀。
滴灌灌溉系统首部
设有逆止阀、排气阀、压力表、水表，水嘴、过滤器、施肥罐。
过滤器作用是将水中的固体大颗粒、藻类、漂浮物沉淀过滤，防止这些污物进入滴灌系统堵塞滴头或在系统中形成沉淀。
过滤器有沉淀池、拦污栅、离心过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片过滤器等，各种过滤器可以在首部枢纽中单独使用，也可以根据水源水质情况组合使用。
根据项目区水中固体砂颗粒含量很少的情况，过滤设备采用4"离心式过滤器，过流量50m3/h。
施肥罐的作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、化学药品等在施肥罐内充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部，便于作物吸收，充分发挥肥效，同时减少肥料浪费。
本系统选用容积为100升的施肥罐。
3.2.2毛管（滴灌带）的选择
根据目前国内市场上滴灌带的种类和水利性能，以及对各厂家滴灌带的应用调查，考虑项目区土壤质地、作物需水特性及毛管布置方式，一管一行，滴灌选择边缝式滴灌带，滴灌带直径D为16mm，滴头工作压力为10m，滴头间距
为0.3m，毛管布置间距
为0.9m，滴头流量qd为1.8L/h。
3.2.3管材选择
选取PVC管作为灌溉系统干管输水管道，压力为0.63MPa，支管采用PE黑管。
3.2.4管网布置
按照作物的种植方式，以节能及运行管理最方便为原则，滴管采用丰字型布置，主干管埋入地下，支管和毛管布置于面上，便于灌溉系统的管理、维修。
系统采用三级管道布置，即干管、支管、毛管。
如图7号井所示。
①干管：
为避免热胀冷缩和冬季冻害，干管为地埋管道，采用聚氯乙烯φ110mm直径的PVC硬塑料管，每根管长8m，一端扩口，两管采用承插方式连接，胶圈止水。
干管总长为450m，呈东西方向布置。
为防止管道破裂、限制管网工作压力在设计工作压力范围之内，管槽开挖根据《滴灌工程设计图集》及当地实际，沟槽断面为梯形，下口宽为管道外径加0.3，即下口取0.5m，上口宽取1.0m。
管槽开挖深度根据当地实际情况确定为1.0m，为便于施工弃土堆放在沟槽一侧0.3m以外。
②分干管：
分干管采用聚氯乙烯φ110直径的PVC硬塑料管，均呈竖向布设，共布设分干管4条，每条长250m，分干管间距150m，共1000m。
③支管：
支管采用聚乙烯φ63PE管，每根分干管上布置6根支管，典型地块共设置24条支管，总长度2400米，每条支管设置独立闸阀。
支管全部与分干管平行布设，且紧靠分干管，与分干管的连接采用三通。
④滴灌带：
是直接向作物施水的设备，是滴灌系统中最关键的部件，其作用是把末级管道中的压力水流均匀而稳定地分配到田间土壤，满足作物对水分的需要，还可随水施肥施药。
设计选用的φ16边缝式滴灌带，滴灌带垂直于支管两侧呈鱼骨式布置，即与种植方向相同。
每条支管上布设55条滴灌带，每条长75米，典型地块共有滴灌带2640条，总长198000米。
滴灌带直接与支管接通，每条滴灌带上不设球阀，即同一支管上所有滴灌带同时工作，每条滴灌带的间距为0.9m，滴灌带上每隔0.3m设滴头一个，滴头流量1.8L/h，工作水头为10m。
⑤支管及滴灌带为地面移动管道，为防止管材管件的丢失及损坏，每到冬季支管及滴灌带应及时收起妥善保存。
停泵或冬季不用时，为防止管道冲砂水和秋季积水冻害，在管道末端的最低处设排水井。
3.2.5典型小区毛管最大允许铺设长度
1）、小区允许的最大水头差
计算小区内滴头最大水头和最小水头：
hmax=（1+0.62qv）1/xhd
hmin=（1-0.38qv）1/xhd
式中：
hmax——滴头最大水头，m；
hmin——滴头最小水头，m；
qv——流量偏差率,取0.2；
x——流态指数，取0.5；
hd——额定压力，取10m。
计算得hmax=12.6m，hmin=8.5m。
小区内滴头最大水头差[Δh]=hmax-hmin=12.6-8.5=4.1m。
毛管分配的水头差[Δh]毛＝0.55[Δh]=0.55×4.1=2.255m，
支管分配的水头差[Δh]支＝0.45[Δh]＝0.45×4.1＝1.845m。
2）、小区毛管最大允许铺设长度
毛管水头损失：
hf=1.1×8.4×104×L×F×Q1.75/D4.75
式中：
hf——毛管水头损失，m；
L——毛管的长度，取75m；
F——多口系数，取0.361；
Q——毛管流量，取0.45m3/h；
D——毛管外径，取16mm。
根据地形形状，毛管布置的长度为75m，经计算，此时毛管水头损失hf=1.18m<[Δh]毛＝2.255m。
则是合理的。
3.2.6干管、支管设计流量
1）、支管设计流量
每个支管的流量均为：
Q支=每条滴灌带的流量×滴灌带的条数=
75×1.8L/0.3×50/0.9=25m3,即每条系统支管PE63mm设计流量为25m3/h。
2）、干管设计流量
每次只灌溉2个小区，开2个控制阀门，则干管流量为50m3/h.
3.2.7管网水力计算
1）、毛管流量及水头损失的计算：
Q毛＝n滴qd
式中：
Q毛——毛管（滴灌带）进口流量，L/h；
n滴——毛管上滴头的个数。
75米滴灌管有250个滴头。
其中，
Q毛＝250×1.8＝450（L/h）
计算水头损失:
hf=1.1×8.4×104×L×F×Q1.75/D4.75
毛管内径D=15.6mm，F（多孔系数）＝0.35，L=75米
毛管水头损失为：
ｈf＝0.35×1.1×8.4×104×75×0.451.77
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