永济市高标准农田建设项目节水潜力分析

刘宗恺

（山西大地控股土地开发有限公司，山西 太原 030001）

1 项目概况

永济市地处山西省西南端，晋、秦、豫三省交汇的黄河金三角区域中心，全市国土总面积1 208 km2，辖7 镇 3 街道，265 个行政村，23 个社区居委会，总人口45.6 万人，是山西省农业产业化龙头县（市）之一。永济市1956—2016 年多年平均水资源总量为9 975 万m3，平原区地下水可开采量为8 578 万m3，其中农业用水量占总用水量的85%，应结合高标准农田建设项目，推行节水灌溉。

项目区位于永济市的张营镇、栲栳镇和蒲州镇等，涉及50 个行政村，当地光热资源充足、土层深厚、土质良好，水资源较充沛，具备良好的粮食生产基础，但由于水利设施配套不完善，现有的衬砌渠道仅为输水干支渠，农田配水渠道部分未配套，水资源利用率较低；部分区域田块比较小，局部区域平整度较差；田间道路多为素土路面，路况差，不便于农产品外运及机械化作业等，制约了当地农村社会经济的发展。

通过田、林、路的综合整治，建成符合现代农业产业化的高标准农田，便于机械化作业，对当地农民开展农业生产具有积极作用。一是改善耕地质量，增加耕地总量，保证农民生产生活的需要。二是增加耕地人均占有量，增加农民收入，保证国家粮食安全。三是改善生态环境，促进该区域的和谐发展。四是修葺拓宽田间道路，提高机械化现代农业生产的效率和可行性。五是配套引黄灌溉和机井灌溉双水源工程，保证农业用水的实际需求。

2 项目主要建设内容

根据永济市自然资源局“关于印发《永济市张营镇等三镇张营村等五十村土地综合整治项目立项批复的通知》永自然资发〔2019〕第89 号”的立项批复，建设高标准农田，巩固和提高粮食生产能力、保障粮食安全。项目区建设规模为8 875.004 hm2，新增耕地44.311 7 hm2。集中连片推进土地平整和农田水利、田间道路、林网等建设，提高农业综合生产能力，实现“田成方、林成网、路相通、渠相连、旱能浇、村成片”的社会主义农村新貌。

2.1 土地平整工程

底土平整土方总量为439.135 4 万m3；田坎修筑土方量为2.209 1 万m3；田埂修筑土方量为0.970 5 万m3；表土剥离回覆土方量为114.952 1 万m3；机械翻耕面积为44.311 7 hm2；施用硫酸亚铁26.59 t，施用精制有机肥232.64 t。

2.2 灌溉工程

配套灌溉水源井245 眼，新建斗渠6.91 km，改造斗渠17.669 km，新建农渠86.173 km，改造农渠34.311 km，铺设管道112.502 km，阀井233 座，给水栓2 180 座，电磁流量计井38 座；修建机耕桥232 座，进地桥2 539 座，提水点57 座，量水槽8 座，节制分水闸10 座，分水闸 316 座，出水口 4 870 座，倒虹 9 座，进水口5 座，进地涵管1 818 座等。

2.3 田间道路工程

项目区内规划修建水泥路64 条，总长度45.445 km，其中，新建宽4 m 水泥路31 条，总长度18.469 km；新建宽5 m 水泥路14 条，总长度12.032 m；新建宽6 m水泥路9 条，总长度7.838 km；修复宽4 m 水泥路1 条，总长度1.311 km；修复宽5 m 水泥路8 条，总长度5.266 km；修复宽6 m 水泥路1 条，总长度0.529 km。修建砂砾石路224 条，总长度127.497 km。其中：新建宽4 m 砂石路185 条，总长度95.206 km；修复宽4 m砂石路8 条，总长度4.439 km；新建宽5 m 砂石路22 条，总长度 17.877 km；修复宽 5 m 砂石路 9 条，总长度9.975 km。

农田防护和生态环境保持工程，项目区水泥路旁，共需要种植树22 722 株，栽种株距为4 m。

3 取水水源分析

3.1 水文地质概况

项目区出露地层主要为第四纪地层，有下更新统（Q1）冲洪积及湖积粘土夹砂砾层；中更新统（Q2）冲洪积亚砂土、亚粘土夹砂砾石层；上更新统及全新统（Q4）风积灰黄色亚砂土、冲积的亚粘土夹中粗砂层。

项目区是夹在弧峰山～稷王山～紫金山隆起带和中条山隆起带中间的一个盆地沉降带，盆地两侧有次一级的断裂构造带。不同时期和地段堆积了不同厚度的湖积物、河湖积物、冲积物、分布的多层砂砾石层为地下水储存、运移创造了条件，在水平方向和垂直分带上差异较大。地下水类型为松散层孔隙水。

永济市境内河流，有黄河、涑水河、姚暹渠、弯弯河，以及湖泊、引黄渠系及山涧沟溪等，项目区内有黄河、涑水河、引黄渠系及伍姓湖。其中，黄河是流经本区域的最大河流，依据龙门水文站水文观测资料统计，黄河多年平均流量为1 014.4 m3/s，汛期多发生在每年7～8 月份，9～10 月份偶有发生，最大洪峰流量为21 700 m3/s，一般年份洪峰流量为4 710～16 400 m3/s。黄河初冰日期一般在12 月份，终冰日期在2 月下旬。

项目区属于冲湖平原区，地面标高介于340～419 m之间，地势平坦，含水层岩性为全新统冲击相粉细砂，厚20～30 m，水位埋深30～80 m，水化学类型为HCO3-NaCa，矿化度 0.1～1 g/L。

3.2 取水水源

项目区位于夹马口引黄灌区和尊村引黄灌区灌溉范围内。项目区灌溉面积为7 533.33 hm2，其中夹马口引黄灌区灌溉面积为6 896.13 hm2（夹马口灌区531.2 hm2，小樊灌区 6 364.93 hm2），尊村引黄灌区灌溉面积为637.2 hm2。

3.2.1 夹马口引黄灌区

夹马口引黄灌区由“三区一源”组成，“三区”指夹马口灌区、小樊灌区和北扩灌区；“一源”指水源工程，包括池沟和吴王两个水源站，以及吴王至夹马口的8 km 混凝土防渗渠道和夹马口经小樊至尊村的8 km临时输水渠。夹马口、小樊和北扩灌区设计灌溉面积共6.04 万hm2，总设计提水流量为30.5 m3/s，小樊灌区设计提水流量6 m3/s，夹马口灌区设计灌溉流量12.5 m3/s，北扩灌区设计灌溉流量12 m3/s。

根据夹马口引黄灌区设计资料，项目区水源涉及到夹马口引黄灌区的夹马口灌区和小樊灌区，其中夹马口灌区包括浪店输水总干渠和夹马口灌区总干一支渠，项目区内浪店输水总干渠长3 km，夹马口灌区总干一支渠杨杏分支长0.1 km，项目区内现有小樊灌区泵站3 座，装机16 台，总装机容量7 560 kW（其中小樊一级站装机容量1 960 kW，小樊二级站装机容量3 360 kW，小樊龙行二级站装机容量3 360 kW），引水渠 1 条，总长 8 km，干渠 2 条，总长 23.629 km，支渠12 条，总长 43.61 km。

3.2.2 尊村引黄灌区

尊村引黄灌区是山西省一座大型多级提水灌溉工程，该工程建设规模为9 级31 站，设计扬程165.44 m，总装机6.14 万kW，设计提水流量46.5 m3/s，设计灌溉面积11.07 万hm2。根据尊村灌区设计资料，项目区内有尊村干渠2 条，总长10.394 km。

3.2.3 机井灌溉

项目区灌溉多用引黄水，黄河枯水期无法保障农作物灌溉需要，因此需引地下水作为补充水源。根据调查，区内可利用机井519 眼，其中260 眼机井需更新配套，根据抽水试验数据，机井出水量为50～100 m3/h。

3.3 可供水量分析

根据夹马口引黄灌区和尊村引黄灌区设计资料，部分项目区位于夹马口灌区浪店输水总干渠、夹马口总干1 支杨杏分支灌溉范围，小樊灌区龙行引水渠、北干渠1～8 支、南干渠1～6 支灌溉范围，设计综合毛灌水定额为4 500 m3/hm2，设计年供水量为3 103.26 万m3；部分位于尊村总干渠灌溉范围，设计综合毛灌水定额为 3 660 m3/hm2，设计年供水量为 233.22 万 m3，各灌区年总供水量为3 336.48 万m3。

由于北方地区水资源紧缺，农业灌溉均采用非充分灌溉方式，项目区内的519 眼机井作为灌区补充水源，在引黄水浇灌不足时使用。

4 节水潜力分析

项目整理后预计可新增耕地面积55.886 5 hm2，项目内灌溉面积包括水浇地面积5 594.569 1 hm2、果园面积1 633.634 5 hm2、其他面积304.935 4 hm2，共计7 533.139 hm2（即11.3 万亩），其中渠道灌溉面积5 512.2 hm2，管道灌溉面积 2 020.939 hm2。

4.1 水源工程布局

根据项目区实际情况，灌溉工程分为渠道灌溉及管道灌溉两种，项目区内由于支斗渠已配套，支渠采用混凝土“U”形渠已防渗，部分斗渠未防渗，但斗、农渠已基本形成，因此，项目仍采用渠道灌溉。由于局部地势较高渠道无法自流灌溉，采用提水点提水，管道灌溉。

本工程水源为夹马口灌区总干1 支渠杨杏分支，设计流量0.2 m3/s，浪店输水总干渠，设计流量30.5 m3/s，小樊灌区北干渠，设计流量4.2 m3/s，龙行引水干渠，设计流量2.5 m3/s，小樊灌区南干渠，设计流量2.5 m3/s，尊村一级干渠，设计流量46.5 m3/s，尊村二级干渠，设计流量31.5 m3/s。项目区内支渠在近年来实施的节水改造项目中已完成改造，能满足项目区用水需求。

项目区虽处于引黄灌区内，根据灌溉制度，按非充分灌溉只灌关键水，考虑到当地农民种植水果蔬菜对灌水时间及灌水次数要求不同，往往在关键时期引黄水部分时段不能满足灌溉要求，须用井水进行补充浇灌。

在小尺度空间景观设计中借助应用水景来激发人们的审美情趣，提升小尺度空间景观的文化品位和内涵，是特色景观营造的一种新的尝试和探索，也是小尺度空间水景与当代社区文化和谐共生的一种体现.本文以临沂市海纳曦花园住宅小区某庭院为例，通过对小区庭院景观要素、空间的探究，在充分体现庭院设计理念和目标基础上进行水景设计，从而创造出亲切、舒适、安静的家居环境.

4.2 节水潜力

项目区位于夹马口引黄灌区和尊村引黄灌区，各灌区灌溉设计保证率均为75%，由于采用机井作为补充水源，灌溉设计保证率将大大提高。根据《节水灌溉工程技术标准》（GB/T 50363-2018），本项目属小型灌区，因此田间水利用系数取0.9，渠系水利用系数取0.7，管道水利用系数取0.95。通过高标准农田建设水源工程和渠系工程，可计算：

渠灌区灌溉水利用系数=田间水利用系数×渠系水利用系数取

管灌区灌溉水利用系数=田间水利用系数×管道水利用系数

经计算，渠灌区灌溉水利用系数为0.63，管灌区灌溉水利用系数为0.855。

永济市水资源紧缺，多年来一直采用非充分灌溉方式，根据作物不同生育阶段对水的敏感度，灌关键水，随着社会发展，水资源供需矛盾将更加突出，农业灌溉仍将维持非充分灌溉方式。根据调查统计，项目区内作物种植比例为小麦67%，果林33%，复播玉米20%，同时结合当地原灌溉制度、当地群众的灌溉习惯以及当地农业发展规划和粮棉基地建设的要求，依照小麦亩产400 kg，水果亩产2 500 kg，玉米亩产500 kg确定本项目实施后的灌溉制度。

根据河海大学编制的《农田灌溉与排水》中灌水模数计算（即灌水率计算），灌水率根据灌水定额、作物种植面积和灌水延续时间按下式计算：

式中：q——灌水模数（灌水率），m3/s·hm2；

a——某种作物种植面积占总灌溉面积的百分数，%；

m——某种作物的灌水定额，m3/hm2；

T——一次灌水的延续时间，d；

t——每天灌水的小时数。一般以连续灌水计算，即 24 h。

单位换算系数为0.36，计算结果见表1。

按照渠灌区面积 5 512.2 hm2，管灌区面积2 021.13hm2计算，见表 2：

渠道灌溉区：M毛综=（160×67%+160×33%+135×20%）/0.63×15=4 455（m3/hm2）

毛灌水率=0.233/0.63×15=5.4（m3/s·万 hm2）

管道灌溉区：M毛综=（160×67%+160×33%+135×20%）/0.855×15=3 285（m3/hm2）

表1 灌水率计算表（P=75%）

表2 作物需水量计算表

经以上农业灌溉节水分析，引黄灌区原先每年向项目区供水3 336.48 万m3，项目实施后，由于灌区配套完善，灌溉水利用系数大大提高，年需水量仅为 3 119.6 万 m3，年节约水量可达 216.88 万 m3。

5 结语

山西省水资源数量短缺且时空分布不均，水资源供需矛盾十分突出，但大部分地区依然沿用粗放的灌溉方式，农业灌溉作为第一用水大户具有巨大的节水潜力。高标准农田建设不仅可以提高粮食产能，保障我国粮食安全，还可以提高区域内水资源承载能力，推动区域内社会经济的进一步发展。目前我国高标准农田建设中还存在着资金投入不足、建设标准偏低、工程管护机制不健全等问题，在一定程度上影响着节水灌溉的持续快速发展。