現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)工程設計指標及綜合分析

郭吉華

(寧夏回族自治區(qū)中寧縣水務局，寧夏 中寧 755100)

中寧縣現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)工程(包括喊叫水鄉(xiāng)和徐套鄉(xiāng)，以下簡稱喊叫水地區(qū))是寧夏第一個采用PPP模式建設的農(nóng)業(yè)水利基礎設施項目。項目建設為喊叫水地區(qū)全面打贏脫貧攻堅戰(zhàn)，鞏固脫貧成效，實現(xiàn)地區(qū)水資源優(yōu)化配置、水生態(tài)環(huán)境改善和可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎。

1 項目區(qū)概況

喊叫水地區(qū)位于寧夏引黃灌區(qū)和南部山區(qū)分界線的中部干旱帶上，區(qū)域總面積約為2200km2，年均降雨量不足200mm，蒸發(fā)量高達1900mm。該地區(qū)共有34行政村和5個生態(tài)移民安置點，近1.4萬戶、5.25萬人(回族人口占99%以上)，是集干旱山區(qū)、革命老區(qū)、回族聚居區(qū)為一體的貧困地區(qū)，也是國家重點脫貧攻堅寧夏西海固地區(qū)的重要組成部分。降雨稀少，自然條件惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，十年九旱是該地區(qū)最顯著的特點。資源型缺水、工程型缺水和水質(zhì)型缺水并存，水資源是制約當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展的主要因素。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要以廣種薄收的旱作農(nóng)業(yè)為主，群眾“靠天吃飯”，糧食產(chǎn)量低且不穩(wěn)，群眾生活、生產(chǎn)條件極差。生態(tài)環(huán)境惡劣、干旱缺水等特點決定了該地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展最大制約因素在水，打贏脫貧攻堅戰(zhàn)、鞏固脫貧成效的關鍵在水，水資源問題是該地區(qū)消除貧困、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和改善生態(tài)環(huán)境的首要問題。

2 工程建設任務及內(nèi)容

2.1 工程建設任務

喊叫水地區(qū)在控制高程1700m以下，共有土地總面積36.41萬畝，其中旱耕地12.94萬畝，常年種植硒砂瓜面積15.2萬畝。通過對該片區(qū)農(nóng)田高程、土地利用類型、坡度、土壤等多方面綜合分析，按照水資源以供定需的原則，在既有揚黃水源工程基礎上，新建和完善水資源配置體系，在改善喊叫水片區(qū)現(xiàn)有工程控制的9.8萬畝補灌面積基礎上，新增灌溉面積15.2萬畝，建成25萬畝以硒砂瓜特色種植為主的高效節(jié)水現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)。

喊叫水代化生態(tài)灌區(qū)是按照“泵站+蓄水池+低壓管道+田間滴灌+自動化監(jiān)控系統(tǒng)”等工程建設的農(nóng)業(yè)高效節(jié)水管理運營體系，基本實現(xiàn)灌溉智能化、管理精細化、服務便捷化、運維專業(yè)化和工程數(shù)字化等現(xiàn)代管理目標。

2.2 工程建設內(nèi)容

根據(jù)灌區(qū)面積分布，結(jié)合田間高效節(jié)灌工程布置，利用現(xiàn)有的桃山75萬m3蓄水池作為本項目的沉沙池，田間各蓄水池均不承擔沉沙任務，項目區(qū)按照不同高程控制共劃分為五大片區(qū)，各片區(qū)根據(jù)面積確定朱家川片區(qū)調(diào)蓄規(guī)模為113萬m3，下流水片區(qū)調(diào)蓄規(guī)模為80萬m3，撒不拉灘片區(qū)調(diào)蓄規(guī)模為55萬m3，洪崗區(qū)片區(qū)調(diào)蓄規(guī)模為80萬m3，五豐臺片區(qū)調(diào)蓄規(guī)模為10萬m3。

工程自固海揚水五干渠樁號12+485處取水，利用現(xiàn)有的桃山75萬m3蓄水池沉沙后，經(jīng)新建的一、二級泵站加壓輸送至朱家川123萬m3主調(diào)蓄水池，總揚程近407m。途中利用管道高低口“T”接分水送至五大片區(qū)布設的13座容積為3萬～30萬m3蓄水池，再經(jīng)自壓或首部加壓系統(tǒng)為25萬畝灌區(qū)農(nóng)田供水。該項目由骨干工程、配水工程、供電工程、信息自動化工程以及25萬畝田間高效節(jié)灌工程組成。

3 工程總體布局

3.1 骨干工程

骨干工程由2座加壓泵站和40.55km、管徑為DN1200mm壓力管道和1座容積為123萬m3主調(diào)蓄水池以及相應配套建筑物組成，泵站設計總揚程406.95m。

一泵站(桃山)：設計引水流量為1.6m3/s，總揚程289.5m。水泵采用DKS2400-100×3(P)(n=990r/min)臥式中開多級離心泵4臺(3用1備)，以及1臺MD1200-95×3(P)(n=1480r/min)小泵變頻運行，總裝機容量12600kW，最大運行容量9800kW，機組采用單列式并聯(lián)布置。

二泵站(新莊子)：設計引水流量1.3m3/s，總揚程117.45m。共有3套輸水系統(tǒng)(骨干供水系統(tǒng)、撒不拉灘配水系統(tǒng)以及洪崗子配水系統(tǒng))構(gòu)成。泵站共安裝6臺機組。其中，骨干供水系統(tǒng)設計流量為0.9m3/s，安裝2臺DFSS600-6/6A(N=990rpm)機組(1用1備)。撒不拉灘配水系統(tǒng)設計流量為0.35m3/s，安裝2臺DFSS350-13/4A機組。洪崗子配水系統(tǒng)設計流量為0.2m3/s，安裝2臺DFSS350-6/4A機組。二泵站總裝機容量4500kW，最大運行容量2250kW。

骨干壓力管道：一、二泵站均采用一排壓力管道布置，壓力管道自東向西南方向延伸穿越長沙河后，沿京藏高速公路北側(cè)布置，管道總長40.55km，管徑為DN1200mm，管材根據(jù)不同壓力比選確定，其中：球磨鑄鐵管3.65km，X52螺旋鋼管11.25km，BCCP管11.6km，PCCP管14.05km。

主調(diào)蓄水池：新建朱家川容積為100萬m3主調(diào)蓄水池一座，主壩最大壩高13.00m，壩軸線長度375.80m，壩頂寬度均為6.0m。

3.3 配水工程

配水工程由13座容積3萬～30萬m3、總?cè)莘e為238萬m3調(diào)蓄水池和總長54.85km、管徑DN400～1000mm配水管道及其配套建筑物組成。

3.4 供電工程

新建35kV專用變電所2座、總?cè)萘?×10MVA，新建35kV線路27km，泵站及田間首部加壓系統(tǒng)10kV線路27.6km。

3.5 自動化及信息化工程

主要有田間及首部工程配套的電磁閥，視頻監(jiān)控、商情監(jiān)控、村級管理點以及自控體系首頁、灌溉一張圖、智能灌溉、水費收計、系統(tǒng)日記、專家決策、運維管理、報警管理、系統(tǒng)管理、灌溉APP以及相關業(yè)務支撐平臺及數(shù)據(jù)資源建設等。

3.6 灌區(qū)田間工程

灌區(qū)共分為洪崗子、上流水、朱家川、撒不拉灘、五豐臺五個片區(qū)，每個片區(qū)均設獨立的輸水工程。

洪崗子片區(qū)位于項目區(qū)東北部，設計灌溉面積64321畝。本片區(qū)共布設4座調(diào)蓄水池，均從新建二泵站前池(調(diào)蓄水池)加壓引水。

上流水片區(qū)位于項目區(qū)西北部，設計灌溉面積47200畝。本片區(qū)共布設上流水、大灘川、南臺、下流水、北沿口5座調(diào)蓄水池。

朱家川片區(qū)位于項目區(qū)南部，設計總灌溉面積88514畝，均由朱家川調(diào)蓄水池控制采用配水干管自壓方式灌溉。

撒不拉灘片區(qū)位于項目區(qū)東南部，設計灌溉面積70271畝，其中已建興仁綜合供水工程控制灌溉面積32800畝，本次新建上洪水、東梁2座調(diào)蓄水池控制灌溉面積37471畝，新增面積灌溉水源均由新莊子二泵站通過支干管加壓供水。

五豐臺片區(qū)位于項目區(qū)東部，設計灌溉面積12494畝，由中型灌區(qū)新建的五豐臺調(diào)蓄水池供水。

4 水量計算及調(diào)配

綜合考慮水對本區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)脫貧攻堅目標的影響程度、固海揚水工程和該工程供水系統(tǒng)運行管理的某些不確定性以及灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)和后續(xù)產(chǎn)業(yè)的不確定性，按照水資源以供定需原則確定新建水源工程控制灌溉面積為21萬畝。經(jīng)復核計算確定本項目一級泵站設計流量為1.6m3/s，二級泵站設計流量1.3m3/s。根據(jù)作物種植比例及灌水定額、灌水次數(shù)等，整個灌區(qū)用水總調(diào)蓄規(guī)模為338萬m3。

4.1 水量計算

灌區(qū)種植全部采用以滴灌為主的高效節(jié)水灌溉方式，灌溉設計保證率85%，取灌區(qū)取水口的水利用系數(shù)為0.83，計算至黃河的灌溉水利用系數(shù)為0.75。

喊叫水地區(qū)主要以硒砂瓜種植為主，同時，考慮硒砂瓜種植的可持續(xù)性，每年安排一定比例的面積輪作倒茬。規(guī)劃水平年，硒砂瓜種植比例保持75%，原有硒砂瓜地輪作倒茬比例為10%，枸杞、玉米、馬鈴薯各為5%。

項目區(qū)作物灌溉定額主要根據(jù)田間灌水方式、當?shù)氐慕邓葰庀髼l件，結(jié)合《寧夏農(nóng)業(yè)灌溉用水定額》全面綜合考慮確定。硒砂瓜滴灌30m3/畝，硒砂瓜輪作倒茬滴灌100m3/畝(以油葵為代表)，枸杞痕量灌溉140m3/畝，棗樹滴灌120 m3/畝、馬鈴薯滴灌100m3/畝，其他滴灌130m3/畝(詳見表1)。

表1 南部山區(qū)現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)作物種植灌溉定額一覽表

本項目灌溉年需凈需水量1418萬m3，綜合凈灌溉定額58m3/畝，折算至一泵站取水口的毛需水量為1745萬m3，綜合畝均取水量70m3/畝，折算至黃河的取水量每年為2008萬m3，綜合畝均取水量80m3/畝。

4.2 水量調(diào)配

中寧縣現(xiàn)狀耗水量已經(jīng)超出了自治區(qū)分配的黃河水初始水權(quán)指標?！笆濉币詠?，全縣共發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積18萬畝，年凈節(jié)水量1500萬m3以上，大于本項目凈需水量1418萬m3。縣內(nèi)自流灌區(qū)每年節(jié)水量即可滿足本項目新增需水量的要求，不再需要增加新的用水指標。

固海揚水泵站工程現(xiàn)狀運行為“5+2”模式，為了確保固海五干渠上水量能夠滿足喊叫水揚水工程年用水量，自治區(qū)水利廳批復同意將固海揚水泵站工程現(xiàn)狀“5+2”運行模式調(diào)整為“6+1”模式，調(diào)整后的新增水量完全能保證新增灌溉面積適時適量用水需求。

5 項目指標評價分析

按照簽訂的PPP合同約定，該項目建設期為3年，社會投融資企業(yè)獨立運營期27年，屬于準經(jīng)營性項目，項目評價主要從國民經(jīng)濟、財政、效益等多方面進行綜合評價分析。

5.1 經(jīng)濟評價

分析計算該項目需要國家付出的代價和對國民經(jīng)濟的凈貢獻，該工程的經(jīng)濟內(nèi)部收益率(EIRR)為6.65%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值(ENPV)為6331萬元，經(jīng)濟效益費用比(EBCR)為1.04，各項指標均滿足規(guī)范評價指標要求。

5.2 財政評價

供水運營及成本分析，在不計折舊時，單方水運行成本為1.501元/m3，計入折舊時，單方水全成本為2.820元/m3，供水成本分析計算詳見表2。

表2 供水成本分析計算表

5.3 項目效益

該項目新增灌溉面積21萬畝，其中，硒砂瓜70%，枸杞比例8%，棗樹5%，馬鈴薯5%，倒茬作物7%，其他作物5%。按照多年平均產(chǎn)量和收益計算，年凈效益共計29494.5萬元，考慮工程措施、農(nóng)業(yè)措施及與田間工程的分攤，水利工程效益分攤系數(shù)0.6，至水平年，灌區(qū)年新增灌溉效益17696.7萬元。新增灌區(qū)灌溉效益計算詳見表3。

表3 新增灌區(qū)灌溉效益計算表

5.4 社會效益

水資源是項目區(qū)十分有限和寶貴的自然資源，項目實施有效解決了制約當?shù)匕l(fā)展的瓶頸問題，同時也改變了當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)落后觀念和傳統(tǒng)種植模式，在促進優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)發(fā)展同時，擴大了農(nóng)業(yè)種植的多樣性，為進一步鞏固脫貧成果與鄉(xiāng)村振興有效銜接發(fā)揮了基礎性作用。

項目的實施基本上結(jié)束了該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廣種薄收“靠天吃飯”的粗放型生產(chǎn)局面，在實現(xiàn)水資源供給能力相對穩(wěn)定同時，農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟抵御外界風險能力得到明顯加強。

項目區(qū)是回族聚居區(qū)，項目建設解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供用水矛盾，有力推動當?shù)亟?jīng)濟社會全面可持續(xù)發(fā)展，密切了黨群干群關系，對進一步促進當?shù)厣鐣孢M步、和諧及可持續(xù)發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義。

5.5 生態(tài)效益

項目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一直是“靠天吃飯”的傳統(tǒng)落后生產(chǎn)模式，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和效益非常低，為了改善貧困現(xiàn)狀，農(nóng)民不得不想方設發(fā)擴大種植面積，形成越窮越墾，越墾越窮的惡性循環(huán)，造成生態(tài)環(huán)境日益脆弱。隨著項目的建設實施，一是改變了該地區(qū)主要以硒砂瓜為主的單一種植模式，為土地輪作倒茬和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整創(chuàng)造了條件。二是有效遏制農(nóng)民因無序開墾種植破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成水土流失，減輕生態(tài)環(huán)境破壞，維持區(qū)域生態(tài)平衡，三是能夠逐步改善當?shù)厮翖l件及小氣候環(huán)境，可以通過涵養(yǎng)水源，穩(wěn)固土壤，增濕降溫，為灌區(qū)地表植被有效恢復及擴大林草覆蓋率創(chuàng)造條件，不斷改善水生態(tài)狀況。

6 結(jié)語

現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)建設是前瞻性、技術性、先進性要求非常高的一個復雜的系統(tǒng)工程，工程建設既要統(tǒng)籌考慮生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水，更要尊重水規(guī)律、以水為主導、以水定種植、以水定發(fā)展、以水定規(guī)模，有效提高水資源調(diào)控力度和高效配置節(jié)約利用，從而達到生態(tài)系統(tǒng)良好、管理科學有序、配套設施完善的人水和諧的生命共同體。要更好地發(fā)展和推進現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)建設，并最大限度地獲取長期綜合效益，需要多方面因素考慮。

(1)更新觀念，提高對現(xiàn)代化灌區(qū)的認識

沒有灌區(qū)建設的現(xiàn)代化就沒有灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化。要進一步提高廣大群眾對現(xiàn)代化灌區(qū)的認知和宣傳，各級政府部門要抓好科研基地和創(chuàng)新平臺建設，積極探索適宜本地區(qū)發(fā)展的建設模式，以優(yōu)惠政策積極鼓勵支持社會資本、先進技術等作為多樣化資本投入到現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)建設。

(2)制定和完善節(jié)水獎勵長效機制

應因地制宜逐步建立易于操作、用戶普遍接受的農(nóng)業(yè)用水節(jié)水獎勵機制，對采取節(jié)水措施或以供定植調(diào)整種植結(jié)構(gòu)節(jié)水的用水戶按照定額內(nèi)節(jié)水量給予適當獎勵。對自主修建水窖、集(蓄)水池等微小型水利工程來解決生產(chǎn)和提高水資源利用效率的，應在技術上給與大力支持，經(jīng)濟上加大補助力度，充分調(diào)動廣大群眾參與節(jié)水用水積極性。

(3)加強水生態(tài)及水文化建設

要嚴守水資源“三條紅線”，認真做好節(jié)水用水規(guī)劃，從用水總量、用水效率和限制納污控制上，加強水資源保護、水污染防治、水環(huán)境治理和水生態(tài)修復，強化山水林田湖草的系統(tǒng)治理。圍繞人水和諧核心理念，實現(xiàn)科學合理的水資源集約高效配置利用、系統(tǒng)嚴格的水生態(tài)保護、特色鮮明的水文化建設和規(guī)范有效的水生態(tài)管理。

(4)加快推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革步伐

應加快推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革步伐，充分發(fā)揮農(nóng)民用水協(xié)會優(yōu)勢，鼓勵和支持其參與水權(quán)、水量的分配、管理、監(jiān)督，充分調(diào)動用水戶積極參與水資源監(jiān)督管理的積極性，正面引導農(nóng)民樹立節(jié)水觀念，增強節(jié)水意識，提高有償用水意識和節(jié)約用水的自覺性。通過水價杠桿調(diào)動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)水新技術、新工藝和新措施的升級改造和高效節(jié)水種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整。