， ，

(四川省水利電力工程建設(shè)監(jiān)理中心，成都，610072)

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

四川是一個(gè)水資源總量相對(duì)豐富的省份，但由于時(shí)空分布不均，導(dǎo)致局部地區(qū)水資源短缺，水旱災(zāi)害頻繁，特別是在高原地區(qū)日趨突出，水資源的短缺正逐步制約著高原特色農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展。四川省牧區(qū)飼草料地的建設(shè)是在近20年開(kāi)始提出并發(fā)展的，特別是近10年來(lái)，牧區(qū)水利發(fā)展迅速，陸續(xù)開(kāi)展了較大規(guī)模的高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)，發(fā)展規(guī)模化節(jié)水灌溉飼草料基地，著力解決牧區(qū)的水問(wèn)題和草問(wèn)題。

石渠縣位于四川省最北端，北緯32°19′～34°20′，東經(jīng)97°20′～99°16′，地處青藏高原東南緣的川、青、藏三省區(qū)結(jié)合部，距康定696km，距成都1070km，境內(nèi)平均海拔4000m，年均總降水量570.6mm，年均氣溫在-8.7℃～5.6℃之間，平均蒸發(fā)量為1312.6mm，平均無(wú)霜期只有21.1d，平均風(fēng)速為2.6m/s。全縣除南面金沙江河谷地帶有農(nóng)耕地0.32萬(wàn)hm2、林地0.57萬(wàn)hm2外，其余地區(qū)都是草原，可利用草地面積190.83萬(wàn)hm2，占土地總面積的75.91%，有“四川省第一畜牧業(yè)大縣”之稱，畜牧業(yè)是農(nóng)牧民的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源。石渠縣是長(zhǎng)江、黃河兩大水系上游發(fā)源區(qū)，長(zhǎng)江水系雅礱江和金沙江兩大主干流縱貫全境，黃河源區(qū)支流“查曲河”跨及縣域北部。

2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性和可行性

石渠縣牧區(qū)環(huán)境條件十分惡劣，草地生態(tài)先天脆弱，全縣畜牧業(yè)基礎(chǔ)相當(dāng)薄弱。牧區(qū)的抗災(zāi)保畜打貯草基地缺乏，草產(chǎn)業(yè)規(guī)劃滯后，產(chǎn)業(yè)體系不健全，草地生產(chǎn)力水平低，冬季牲畜因饑餓死亡率較高，季節(jié)性供需矛盾非常突出，草料加工不足，市場(chǎng)機(jī)制缺失，缺乏草業(yè)龍頭企業(yè)和產(chǎn)品品牌，草產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段；草地經(jīng)營(yíng)管理粗放，自然災(zāi)害頻繁，牧草產(chǎn)量低，嚴(yán)重制約了牧區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。

畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展依賴于草業(yè)生產(chǎn)，沒(méi)有草業(yè)的大建設(shè)就沒(méi)有畜牧業(yè)的大發(fā)展，石渠縣畜牧業(yè)正在由傳統(tǒng)畜牧業(yè)向現(xiàn)代畜牧業(yè)轉(zhuǎn)變，不僅注重提高產(chǎn)量，還強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品品種內(nèi)在質(zhì)量，因此對(duì)牧區(qū)草場(chǎng)灌溉提出了“精細(xì)”的要求。自2012年以來(lái)，全縣連續(xù)實(shí)施小型農(nóng)田水利項(xiàng)目和生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付資金建設(shè)項(xiàng)目，在節(jié)水灌溉方面有了良好的基礎(chǔ)，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)牧區(qū)農(nóng)牧民的經(jīng)濟(jì)收入和藏區(qū)穩(wěn)定起到了較大的促進(jìn)作用。

3 建設(shè)內(nèi)容及工程設(shè)計(jì)

3.1 建設(shè)內(nèi)容

建設(shè)牧區(qū)高效節(jié)水灌溉面積70hm2，采用噴灌方式。項(xiàng)目區(qū)位于石渠縣長(zhǎng)須干瑪鄉(xiāng)，主要種植牧草。項(xiàng)目區(qū)根據(jù)地形，劃分為6塊灌溉小區(qū)，每塊灌溉小區(qū)面積為10hm2～13.33hm2。共新建取水大壩1座，新建沉沙池1座，新建灌溉調(diào)節(jié)池1座，鋪設(shè)灌溉管道9.1km，安裝離心式過(guò)濾器6套、閥門(mén)330個(gè)、閥門(mén)井162個(gè)。工程等別為Ⅴ等，主要建筑物等級(jí)為5級(jí)，次要建筑等級(jí)為5級(jí)。水源位于雅礱江的一級(jí)支溝，灌溉保證率為85%。

3.2 取水工程設(shè)計(jì)

由于水源為溪溝水，采用重力自流方式引至灌區(qū)，設(shè)計(jì)在水源處修建混凝土重力攔水壩，大壩主要由溢流段、非溢流段、邊墻及消力池等組成。為確保灌溉區(qū)灌溉季節(jié)水量和灌溉噴頭的正常使用，在取水大壩下游右側(cè)修建沉沙池和灌溉調(diào)節(jié)池各1座。沉沙池型式采用條帶形結(jié)構(gòu)型式，前端采用管道引水，沉沙池進(jìn)口段采用雙側(cè)擴(kuò)散布置，同時(shí)設(shè)置與池廂潛沒(méi)隔墻相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流墻，池廂橫斷面采用矩形斷面；灌溉調(diào)節(jié)池為方形，深4m；兩座構(gòu)筑物均采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3.3 灌溉工程設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地形情況、工程投資、運(yùn)行管理難易度、人員技術(shù)水平等方面進(jìn)行比較，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)農(nóng)牧民文化水平和勞動(dòng)力實(shí)際情況，確定在本項(xiàng)目區(qū)采用固定管道式噴灌是最簡(jiǎn)單、最合理、最便于操作的灌溉方式。

表1 牧區(qū)飼草料地常用灌溉模式技術(shù)特點(diǎn)

3.3.1 灌溉制度的擬定

項(xiàng)目區(qū)土壤為草甸含礫石砂壤土，土壤干容量1.32g/cm3，田間持水量(重量百分比)22%，牧草日最大需水量4.0mm/d，計(jì)劃濕潤(rùn)層深35cm。根據(jù)《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T50085-2007)4.3.2條，設(shè)計(jì)灌水定額為：

m噴灌=1000γh(β1-β2)

式中：m噴灌——設(shè)計(jì)凈灌水定額，mm；

γ——土壤容重(g/cm3)，取值1.32g/cm3；

h——計(jì)劃濕潤(rùn)層深度(m)，取值0.35m；

β1——適宜土壤含水量上限，取田間持水量的90%；

β2——適宜土壤含水量下限，取田間持水量的62%。

經(jīng)計(jì)算，確定本次設(shè)計(jì)灌水定額取值為24m3/畝；

3.3.2 灌水周期

根據(jù)灌水臨界期作物最大日需水量值，按下式計(jì)算理論灌水周期。因?qū)嶋H灌水中可能會(huì)出現(xiàn)停水、配水設(shè)備故障等原因，故設(shè)計(jì)灌水周期應(yīng)小于理論灌溉周期。

T理=m/ETc噴灌>T設(shè)

式中：T理——理論灌水周期，(d)；

ETc噴灌——控制區(qū)內(nèi)牧草最大日需水量，4.0mm/d；

T設(shè)——設(shè)計(jì)灌水周期，(d)；

m——設(shè)計(jì)灌水凈定額，mm。

經(jīng)計(jì)算，T噴灌=35.9×0.85÷4.0=7.6d，取T設(shè)=7d。

3.3.3 設(shè)計(jì)流量

灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，按下式計(jì)算：

式中：Q——噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，m3/h；

qp——設(shè)計(jì)工作壓力下的噴頭流量，m3/h；

np——同時(shí)工作的噴頭數(shù)目；

ηa——管道系統(tǒng)水利用系數(shù)，取0.95；

經(jīng)計(jì)算，灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量Q0=144m3/h。

3.3.4 噴灌系統(tǒng)設(shè)備

噴灌系統(tǒng)設(shè)備主要由過(guò)濾器、閘閥、灌溉管道、噴頭等組成。

3.3.5 噴頭選型與組合

3.3.6 噴灌工作制度

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的實(shí)際情況，結(jié)合種植的牧草種類和種植方式，從降低工程投資、提高人工控制灌水的工作效率出發(fā)，采用輪灌的方式。經(jīng)計(jì)算，噴點(diǎn)工作時(shí)間3.29h，每個(gè)小區(qū)同時(shí)運(yùn)行支管數(shù)①或②根交互排列，即每個(gè)小區(qū)6個(gè)噴頭。

3.3.7 管道選材及管徑計(jì)算

綜合考慮項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況，并通過(guò)對(duì)各種管材特性、經(jīng)濟(jì)等進(jìn)行比較和選擇后，確定灌溉管道采用PE管。管徑的確定采用經(jīng)濟(jì)流速法，選取管道經(jīng)濟(jì)流速=1.5m/s，按下列公式計(jì)算管徑：

式中：d——管道計(jì)算直徑(內(nèi)徑)，mm；

ν——管道內(nèi)的經(jīng)濟(jì)流速，m/s；

Q設(shè)——計(jì)算管段的設(shè)計(jì)流量，m3/h。

3.3.8 管網(wǎng)水頭損失計(jì)算

比較兩組患者護(hù)理結(jié)果，研究組進(jìn)食時(shí)間、排氣時(shí)間及血糖值均優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見(jiàn)表1。

管道沿程水頭損失，按下式計(jì)算：

式中：hf——沿程水頭損失，m；

f——摩阻系數(shù)，f=0.948×105；

L——管長(zhǎng)，m；

Q——流量，m3/h；

d——管內(nèi)徑，mm；

m——流量指數(shù)，m=1.77；

b——管徑指數(shù)，b=4.77。

管道局部水頭損失，近似按沿程水頭損失的10%計(jì)入。

3.3.9 噴灌支管噴頭壓力校核

本次工程噴灌支管設(shè)計(jì)為單根支管最大為6個(gè)噴頭，噴頭壓力校核采用以下方式：

式中：hw——同一支管上任意兩個(gè)噴頭間支管段水頭損失，m；

F——多口系數(shù)；

N——噴頭數(shù)；

X——多口出流支管首孔位置系數(shù)，即自該段支管入口至第一個(gè)噴頭的距離與噴頭間距之比；

m——流量指數(shù)，PE管取1.77；

△Z——與hw對(duì)應(yīng)的兩噴頭的進(jìn)水口高程差；

hj——局部水頭損失，取10%；

hp——噴頭設(shè)計(jì)工作壓力，m。

經(jīng)計(jì)算，單個(gè)支管最大噴頭水頭損失為4.01m，能夠滿足噴灌的要求，且任意兩個(gè)噴頭之間的工作壓力差在設(shè)計(jì)噴頭工作壓力的20%之內(nèi)。

3.3.10 防凍設(shè)計(jì)

本工程區(qū)屬高海拔亞寒帶氣候區(qū)，全年平均氣溫在-8.7℃～5.6℃之間，因此，需進(jìn)行防凍設(shè)計(jì)，主要措施為：

(1)管道鋪設(shè)防凍：采取的防凍措施為鋪設(shè)在凍土層1.8m以下；

(2)排空管道內(nèi)積水：采取的措施為支管鋪設(shè)時(shí)應(yīng)坡向鋪管，并在每個(gè)區(qū)域的干、輔末端設(shè)置排空閥，管理人員在不運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，開(kāi)啟排空閥，把管道內(nèi)的積水排空；

(3)采用防凍混凝土：施工中，在混凝土中添加抗凍劑，達(dá)到抗凍要求。

4 項(xiàng)目實(shí)施后的效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目建成后，將建成70hm2牧區(qū)草原節(jié)水灌溉區(qū)，結(jié)合該區(qū)域畜牧局和林業(yè)局項(xiàng)目的整合措施后，鮮草產(chǎn)量畝凈增產(chǎn)168kg，年增產(chǎn)鮮草17.64萬(wàn)kg，折合干草畝凈增產(chǎn)42kg，年增產(chǎn)干草4.41萬(wàn)kg，按石渠縣2016年干草價(jià)格2.5元/kg計(jì)，將年增加產(chǎn)值11.03萬(wàn)元。

4.2 生態(tài)效益

項(xiàng)目實(shí)施后，將有利于水土保持和生態(tài)環(huán)境的改善，草原生態(tài)的自然修復(fù)，使人與自然更加完美的結(jié)合，協(xié)調(diào)發(fā)展。對(duì)保護(hù)生態(tài)平衡，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的良好循環(huán)具有十分重要的作用。

4.3 社會(huì)效益

項(xiàng)目實(shí)施后，提高了灌溉水利用效率，從而節(jié)約了水資源，且不僅為廣大農(nóng)牧民群眾安居樂(lè)業(yè)、發(fā)展生產(chǎn)、脫貧致富創(chuàng)造了條件，為石渠縣草原自身建設(shè)提供了保障，為輪牧、休牧打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，減輕了天然草場(chǎng)的載畜量，為天然草場(chǎng)的自然恢復(fù)創(chuàng)造了有利條件。同時(shí)也為發(fā)展地方民族經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)社會(huì)主義的兩個(gè)文明建設(shè)，進(jìn)一步密切黨群、干群關(guān)系，樹(shù)立政府威望，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定提供了可靠保障，是一項(xiàng)利國(guó)利民的德政工程。

〔1〕包小慶，李振剛.牧區(qū)水利研究發(fā)展及發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2008(9)：207-214.

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