管網(wǎng)水池工程在山區(qū)人畜飲水、灌溉中的應用

(景東彝族自治縣水利水電勘察設計室，云南 普洱 676200)

1 引 言

太忠鄉(xiāng)地處景東彝族自治縣東部，總面積285km2，可耕地面積2080hm2，是彝、瑤、哈尼等8個少數(shù)民族居住地。全鄉(xiāng)轄14個村民委員會、173個村小組、總人口23612人，其中農業(yè)人口23223，占總人口的98%。轄區(qū)內海拔為1400～2580m之間，相對高差達1180m，立體氣候明顯，降水量豐富，年均降水量達1400mm； 年平均氣溫15.8℃，無霜期319d，年均日照2204.7h，屬南亞熱帶山地溫潤氣候。轄區(qū)內100%為山區(qū)，2010年國民生產總值5094萬元，人均國民生產總值2151元，農民平均收入2456元，地方財政收入30萬元，人均財政收入8.47元，糧食總產量84.29萬kg，農民人均有糧357kg，是一個集“邊、少、山、遠、窮”于一體的典型山區(qū)農業(yè)鄉(xiāng)，是國家重點扶貧鄉(xiāng)。

全鄉(xiāng)有較豐富的土地、水利、氣候等資源，產業(yè)主要有烤煙、茶葉、林果、畜牧、蠶桑。項目區(qū)建設10個村(王家村、平掌、三合 、大松樹、岔箐、大水井、方家箐、花石、沾牛)、69個小組、2420戶、9505人，覆蓋耕地面積1133.3hm2。

項目區(qū)有較豐富的土地、氣候等資源，是全鄉(xiāng)范圍內能產優(yōu)質煙葉基地村之一，但水資源利用貧乏、水利設施不配套，制約著烤煙等產業(yè)的發(fā)展。近兩年干旱，更加劇了項目區(qū)人畜飲水難問題。

項目區(qū)土地資源寬廣、光熱資源好，但是水利基礎設施薄弱，嚴重阻礙烤煙產業(yè)的發(fā)展。烤煙種植地塊嚴重缺水，無法大面積發(fā)展烤煙，絕大多數(shù)用于種植玉米等旱糧，有利的土地自然優(yōu)勢不能轉變?yōu)榉N煙等經濟作物優(yōu)勢，且無機耕路、耕作條件差，農民增收難，生活生產用水困難。農民盼望解決煙區(qū)水利、機耕路等問題，發(fā)展烤煙等經濟作物的欲望十分迫切。

2 設計思路

項目區(qū)管道沿線地處自然保護區(qū)，植被覆蓋率高、生態(tài)環(huán)境較好，只有少部分處在生態(tài)環(huán)境差地段。結合人畜飲水項目及國家級自然保護區(qū)項目審批難、施工難度大、生態(tài)環(huán)境保護措施等情況綜合考慮，該項目采用管道引水。

項目區(qū)以農業(yè)種植為主，作物一年兩熟，大春作物有烤煙、花生、玉米、小麥等，小春作物有豆類、雜糧等，常年作物有蔬菜等。根據(jù)景東縣國民經濟發(fā)展規(guī)劃對農業(yè)產業(yè)結構調整的要求，大春作物重點發(fā)展烤煙。

三合項目區(qū)為管網(wǎng)灌溉，本工程控制灌溉面積為1133.3hm2，烤煙灌溉面積1100hm2。根據(jù)《全國煙葉生產基礎設施建設項目實施方案》中的規(guī)定，每公頃煙田配套0.33m3水的要求，1100hm2煙田需要凈用水量8.26萬m3。管網(wǎng)利用系數(shù)為0.9，則1100hm2煙田需要毛用水量9.18萬m3。該工程考慮到項目區(qū)的人飲問題，涉及三合村1個取水點、10個村民小組、2420戶、9505人，1410頭大牲畜。根據(jù)云南省地方標準《用水定額》(DB53 T168—2006), 結合實際，供水規(guī)模參數(shù)值取為：

a.設計年限為10年。

b.人口增長率按每年7‰計算。

c.人均按80L/人·d。

d.大牲畜按30L/頭·d，管網(wǎng)水量損失及其他未預見水量按10%計。

人飲需水量(供水規(guī)模)計算：

P人=P0(1+i)n=9505×(1+0.007)10=10192人

P畜=P0(1+i)n=1410×(1+0.005)10=1482頭

W人=L人×P人=0.08×10192=815m3/d

W畜=L畜×P畜=0.03×1482=44m3/d

W合計=1.1×W=1.1×(W人+W畜)=945m3/d

三合管網(wǎng)工程取水壩在徐家水庫下游，總庫容652.9萬m3； 其中興利庫容620.5萬m3，多年來除保證基本蓄水，還可滿足下游農田灌溉，并有部分余水供下游川河及其他河流補水，維護生態(tài)用水。另有1.1km2區(qū)間徑流面積，保證率P=80%對年供水量為44.5萬m3。

本工程控制灌溉面積為1133.3hm2，灌溉面積1100hm2，按0.33m3/公頃/月計算，耕地灌溉用水量W南=(12390×5-18800)/20=2157.5m3/d，W北=(4138×5-3000m3)/20=884.5m3/d。

已知輸水主管道總長L米，落差H米，流量Q，管徑確定采用水力學及農田水利學公式：

hf=10.28×n2×Q2/D5.33×L

式中hf——沿程水頭損失，m；

n——糙率； (其中，塑管取0.008，鋼管取0.012)；

Q——流量，m3/s；

D——管徑，m；

L——管長，m。

局部水頭損失，按沿程水頭損失的10%。

流速計算：

V=Q/A=Q/(0.785×D2)

三合管網(wǎng)工程根據(jù)供水定額，每公頃煙田月保證供水0.33m3，用于保苗移栽灌溉，抗旱天數(shù)30d，制定該灌區(qū)灌溉定額為0.33m3/公頃/月，該項目控制煙田(地)面積1100hm2，按照1年輪作計算。根據(jù)三合等10村地形共分為24個分水點。來水量調節(jié)=(作物需水量-蓄水量)÷20天。

項目區(qū)內已建小水池、小水窖及現(xiàn)在正在建設的愛心水窖等儲水工程與該項目連通儲水，確保每一滴水都儲存?zhèn)溆?。結合項目區(qū)耕地分布情況，利用水池壓力及水池與耕地落差增設噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉設施，大大提高水資源利用率的同時，節(jié)省了大量勞動力。項目區(qū)水源地處國家級自然保護區(qū)，水源無污染、水質較好，加上管道密封引水，噴灌、滴灌無需對水進行凈化處理； 利用水池壓力及自然落差，無需增加電力設施就能實現(xiàn)噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術推廣應用。

3 與同類項目相比的創(chuàng)新特點

傳統(tǒng)情況下是建設渠道進行引水，但沿線有2.9km經過徐家壩國家級自然保護區(qū)，采取傳統(tǒng)渠道建設方法嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，項目審批難度大(基本不可能)，施工過程中原材料難以運輸，工程造價大?；谝陨锨闆r，采用管道進行引水。管道沿線對植被及生態(tài)破壞不大，可以忽略不計，項目審批易通過，施工難度降低，易于施工。

采用管道引水比傳統(tǒng)渠道引水優(yōu)點多：

a.對沿線生態(tài)環(huán)境破壞及影響較小。

b.傳統(tǒng)渠道建成后比同一平面低洼，破壞原雨水自流面，渠道以上徑流面積雨水都匯積流入渠道，增加渠道防洪及泄水壓力； 管道把水引入水池，水池與水池連接，調節(jié)來水量，不存在防洪及泄水壓力。

c.采用管道引水保證引水量100%供應，避免了渠道引水中開口過多導致的水量沿途損失及蒸發(fā)。

d.實現(xiàn)跨流域調水，增加用水控制范圍，且工程易于實施； 采用渠道沿線水頭損失大，減少用水控制范圍，且工程施工難度大。

e.保證輸送水源衛(wèi)生，人畜可直接飲用； 采用渠道沿線暴露在外面，雨天等不可預見污染大，人畜不可飲用，只能用于灌溉。

f.渠道施工占線長，工程質量難于控制； 管道施工集中采購、集中焊接，工程質量容易控制。

g.渠道建成后占線長，自然災害對渠道造成影響大，易破壞，管理難度及成本大。管道建成后自然災害影響小，容易管理，維護成本低。

h.高位大水池建立與原有小水池、小水窖及現(xiàn)建設愛心水窖實現(xiàn)連通蓄水，高位水池對來水量及用水進行調節(jié)，減少對水資源的浪費，幾乎可以保證每一滴水都能儲存?zhèn)溆谩?/p>

i.利用高位水池、原有小水池、小水窖及現(xiàn)建設愛心水窖與控制范圍內山地形成落差及壓力，實現(xiàn)噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術應用?，F(xiàn)在水資源逐年減少，節(jié)水灌溉技術已成為現(xiàn)代農業(yè)，特別是我們山區(qū)農業(yè)灌溉發(fā)展新趨向?，F(xiàn)在建成的大多數(shù)噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術都是建立在耗費資源的前提下，是在相對條件好、電力設施完備的情況下進行的。而該項目區(qū)節(jié)水灌溉技術完全利用已建成的高位水池、原有小水池、小水窖及現(xiàn)建設愛心水窖來實現(xiàn)，相對條件較差的地區(qū)也能實現(xiàn)，無需電力設施，既環(huán)保又節(jié)省資源，大大提高山區(qū)耕地利用率及庭院經濟發(fā)展。

4 與當前省內外同類研究、同類技術的綜合比較

與當前我市內同類項目相比，該項目實施屬我市領先水平，社會效益、經濟效益比較明顯，得到當?shù)剞r戶認可。

與省內外大的引調水工程相比(如：牛攔江引水工程、引黃入晉工程、規(guī)劃中滇中引水工程)：

a.項目工程規(guī)模小，投資小，項目易實施，效益顯著。

b.對沿線生態(tài)環(huán)境破壞及影響較小。

c.管道材料可集中采購，施工質量相對好控制。

d.采用管道引水保證引水量100%供應，避免了渠道引水中開口過多導致水量沿途損失及蒸發(fā)。

e.管道建成后自然災害影響小，容易管理，維護成本低。

f.該工程借助高位大水池建設與原有小水池、小水窖和現(xiàn)建設愛心水窖實現(xiàn)連通蓄水，高位水池對來水量及用水進行調節(jié)，減少對水資源的浪費，幾乎可以保證每一滴水都有用。

g.該工程借助現(xiàn)成落差、壓力自流，不存在泵站提調水； 利用現(xiàn)成落差、壓力實現(xiàn)噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術應用，無需電力設備，既環(huán)保又節(jié)省能源。

h.特別適用于云、貴、川山區(qū)及半山區(qū)人畜飲水及耕地節(jié)水灌溉。

5 社會經濟效益情況分析

項目實施，可改變當前的有水用不著、耕地靠天打糧、廣種薄收的狀況，大大提高現(xiàn)有水資源的輻射功能，變土地資源優(yōu)勢為經濟優(yōu)勢； 另一方面還能提高項目區(qū)的抗旱、抗災、防洪、保收能力，幫助農民調整農業(yè)產業(yè)結構，發(fā)展經濟作物，提高農民收入，徹底改變農民毀林開荒、靠破壞生態(tài)和水土資源來增加種植面積提高收入的現(xiàn)狀。項目實施對保護土地，保護森林資源，發(fā)展生態(tài)農業(yè)有重要意義，兼具良好的經濟和社會效益。

工程的建設，完善了耕地灌溉節(jié)水工程，改善了1133.3hm2農田的灌溉用水條件，使水資源得到合理利用，設計水平年增加了灌溉面積1060hm2； 促進農業(yè)種植結構的調整，發(fā)展優(yōu)質高效農產品，糧經種植比例由80∶20提高到54∶46； 充分利用現(xiàn)有土地資源，耕地復種指數(shù)由1.53提高到1.60。項目區(qū)現(xiàn)灌溉面積100hm2，缺灌面積1040hm2，通過項目的實施，可改善灌溉面積373.3hm2，新增灌溉面積666.7hm2。實施項目經濟效益主要表現(xiàn)為工程實施后增加灌溉面積帶來的農作物產量的增加。

灌溉效益是指項目為農、林、牧等提供灌溉用水可獲得的效益，按分攤系數(shù)法計算，即按有無項目對比灌溉和農技措施可獲得的總增產量乘以效益分攤系數(shù)計算。以灌區(qū)現(xiàn)狀年平均單產代表灌溉前的作物平均單產，以當?shù)氐默F(xiàn)行市場價作為農產品的影子價格，灌溉效益分攤系數(shù)按扣除農業(yè)生產成本法確定，其值在0.30～0.45之間，并考慮作物種植比例的變化。

項目的實施，進一步規(guī)整土地，涵養(yǎng)水源，保持水土，提高土壤肥力，保證農作物穩(wěn)產、高產； 便于更好地利用生態(tài)鏈的規(guī)律，改善生產結構，進行種植、養(yǎng)殖、加工有機結合的綜合性規(guī)模開發(fā)，建立良好的農業(yè)生態(tài)環(huán)境； 水利設施的進一步配套，水利化程度的提高，有利于逐步應用技術推廣無公害農業(yè)，保護人類賴以生存的自然環(huán)境； 農業(yè)生產產值和產量的提高，可避免群眾自發(fā)地開發(fā)荒坡，從而保護了植被，對生態(tài)環(huán)境起到一定保護作用。

6 結論與建議

項目實施改善了項目區(qū)人畜飲水及飲水安全問題，對進一步改變、加快灌區(qū)少數(shù)民族地區(qū)貧窮落后面貌，促進項目區(qū)農業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)發(fā)展起到至關重要的作用。

項目實施前提是水源與用水點高落差(山區(qū)、半山區(qū)固有特點)。采用管道從國家級自然保護區(qū)調水，減少和避免了傳統(tǒng)渠道引水對環(huán)境造成的影響和破壞； 高位水池分布建立與小水池小水窖連通蓄水，既滿足人畜飲水需求，也為節(jié)水灌溉提供有利保證?，F(xiàn)在水資源日趨貧乏，該項目是從保護區(qū)內原建有水庫引水，水資料豐富，但其他同類項目實施只靠河流引水，建議在保護生態(tài)環(huán)境及可行條件下建立水庫，以保證充足水資源供給。噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術應用涉及面廣，經費開支大，縣級無能力實施，有待中央、省、市給予立項審批，加大、加快節(jié)水灌溉技術應用。

該項目實施后，今年在項目區(qū)內抗旱中起到了比較好的作用。往年靠縣人民政府送水吃的村莊，今年只需在家就能喝上清涼的自來水。經濟作物、莊稼也如期播種，庭院經濟作物種植面積加大，大大提高了經濟效益?，F(xiàn)在西南大部分地區(qū)連年干旱，特別是云南地區(qū)，希望對該項技術的總結，可以讓更多與項目區(qū)情況相同的地方借鑒，相互學習，為山區(qū)水資源利用，森林、環(huán)境資源保護及提高山區(qū)經濟收入找到一條好的出路。

李序量.水力學[M].第三版.北京：水利水電出版社，1991.