临沧市临翔区博尚镇节水灌溉规划

前言1.1项目背景及目的意义临翔区博尚镇的灌溉用水大部分来自地下，现在地下水位沉降严重，原来开凿的机井很多不使用不了了，正常的农业灌溉受到了很大的影响。在节水项目区，节水工程覆盖面积不足，只有规模化的蔬菜大棚、花卉药草种植基地、设施农业以及成片的规整农田，配置了节水工程，其他大部分零散的田地都还在使用明渠配水，采用漫灌的灌溉方式，水资源没有得到充分的利用。这也是缺水地区的用水矛盾：明明水资源很紧缺，但是在使用方式上又浪费严重。为了缓解这个用水矛盾，一方面要积极寻找水源，增加水源工程建设，一方面要加大节水农业的发展力度，尽量扩大节水工程的覆盖面积。1.2概况博尚镇是云南临沧市临翔区辖区内西南部的一个农业小镇。博尚镇总面积334.5平方公里，大部分是山区；据2017年人口统计，境内有常住人口3.765万人，分布在19个村委会，102个村小组之中。博尚镇有五大支柱产业，分别是：油菜、甘蔗、烤烟、茶叶和畜牧业。博尚镇的发展思路是：“巩固油菜产业；将甘蔗产业、烤烟产业、茶叶产业和畜牧业进一步加强；开拓发展经济林、果园；培育旅游产业。”境内的主杆横断山脉是怒山山脉往南部延伸的余脉。北部由章驮乡丙野后山马鹿坑入境，祭龙坛山水山顶处于章驮乡、风翔镇分界线，自北向南横卧在勐托河东岸。1999年以前该区域的地下水位还离地面比较近，只有3~4m左右，现在水位沉降严重，已经在地面36m以下了，这个水位下降速度还在不断加快。因为缺水严重，这个小镇已经引发了一系列的生态问题，社会问题。如果这个节水灌溉工程项目落成，就能够改变博尚镇缺水的局面，改善农业灌溉条件，提高水资源的利用率，将节水灌溉工程的面积覆盖率提升至90.44%，从而为地区的经济发展提供可靠的保障。2示范区的建设内容2.1示范区建设的指导思想和原则2.1.1示范区建设的指导思想为了实现博尚镇的农业经济效益和社会效益，就应该加大喷灌、滴灌等新型高科技灌溉技术的推广力度，同时引进与之匹配的农技设备和农艺，打造高标准、高起点的农业节水灌溉工程，对水资源进行合理利用，提高土地的生产能力。，2.1.2项目建设的原则在选择节水灌溉示范区的时候要遵循这样的原则：“规划要统一，布局要合理，灌溉土地要集中连片，面积要广，要形成规模。”2.2示范区的规划建设2.2.1示范区的规划这个规划区预计占地面积10000亩，预计2400亩种植大豆，1700亩种植小麦，800亩种植玉米，其他的经济作物，如果树、绿豆、芸豆、花生共占地5000亩，还准备建造一个占地100亩的西洋参种植基地。2.2.2水源工程与节水灌溉工程的布设⑴水源工程及配合准备在示范区打新井眼85眼，其中大田喷灌示范区打80米水井10眼。⑵节水灌溉工程准备兴建35出喷灌工程，建成后可以覆盖农业种植面积1万亩。其中24处为管道式可移动喷灌工程，能够覆盖农业种植面积5000亩；10处卷盘式喷灌工程，能够覆盖4900亩的农业种植面积。西洋参种植基地建有1处微灌工程，可覆盖面积100亩。3喷灌系统设计3.1喷灌制度的确定博尚镇示范区无整套灌溉试验实测资料。主要依靠多年来的灌溉经验和观察总结来进行调节，这个厂的灌溉制度是：想要实现节水灌溉，就要学会“看天、看地、看庄家”，根据天气预报、墒情、植物生长的实际情况来调节灌溉的水量，从而实现节水的目的。而且要着手进行灌溉实验，多观察多收集总结资料，把灌溉制度进行完善，进而做到科学用水，节省灌溉用水，实现最佳效益。3.2示范区基本情况示范区设置在平原地区，地势平坦，气候稳定。根据统计全年降雨量大概在660mm左右，全年平均气温在11摄氏度。土壤主要是砂壤，土质肥沃，有耕地34868亩，上面主要种植玉米、小麦、花生、苗木等作物，适合修建灌溉工程。3.3灌溉水源这个区域有比较丰富的地下水，所以可以使用地下水作为喷灌的水源。3.4喷灌系统布置3.4.1确定系统布置这个示范区已经修建有成形的排水渠和防护林带，农田也基本划好了块段，所以这次的设计尽量不破坏原有的农田布局。3.4.2选择喷灌系统形式常见的喷灌方式有三种类型：固定式喷灌、移动式喷灌、半移动式喷灌。从之前的经验来看，使用固定式喷灌的方式，要耗费更多的管材，需要的投资比其他两者要更大，施工要求比其他两者更严格，而设备的使用率比其他两者低，所以，这次不纳入设计范围，主要对其他两种喷灌方式做比较。覆盖的10000亩耕地中，5000亩经济作物使用管道半移动式喷灌方式，4900亩粮食作物使用卷盘式喷灌设计，100亩西洋参棚室使用微灌方式。3.5经济作物区使用管道式半移动喷灌方式进行系统设计适用的经济作物为花生3.5.1确定喷灌方式和喷头的组合方式这个示范区准备使用TPL76－50型喷灌机，喷灌机的相关技术参数如下表：表3-1机组配套动力HP管道喷头降水量（m）流量（）扬程（m）管径（mm）总长（m）型号嘴喷（mm）数量（个）组合空间（m/m）1248407650150288ZY－13.2/61618×2430日喷灌亩数（实际灌溉时间是8小时）为17.3（湿润面积n为0.9）。3.5.2管道和机井的布置主管道的走势和田垄一致，在主管道的中央布置机井，干管和支管的浇灌角度呈90°，支管为南北朝向，干管为东西朝向。3.5.3喷灌工作制度⑴土壤入渗速度设定和每天灌溉时间的确定示范区现在还没有收集到灌溉的实验材料，根据参考资料来看，如果沙壤土耕地的持水率是22%，适合作物正常生长的最低持水率是13.2%，最适合的持水率是17.6%，假设土壤深度是40cm，灌溉水的利用系数为0.8，入渗速度。在不降低灌溉质量的条件下，要保持灌溉设备的正常连续运转，每天的喷灌时间一般不超过16小时，即C＝16h。⑵计算灌水定额M=nH(өmax－өmin)=10×40×（17.6％－13.2％）××=33mm=22亩⑶耕地灌水周期的确定需水旺盛期花生，一天的需水量取，系数，则灌水中期（天），这里取整为5（天）。⑷耕地一次灌水所需时间其中p是土壤入渗强度P＝＝＝6.49mm/h＜＝15mm/h，满足要求式中：q—每个喷头流量()b—喷头间距(m)l—支管间距(m)t==4.76(h)⑸支管喷灌方式的确定想要少布置干管，就需要干管两边的支管进行往返喷灌。⑹每个喷头每天需要喷灌的工作点数nn=c/t=16/4.76=3.36(个)采用4个⑺确定支管上的喷头数和支管根数已知每根支管长度为144m，则每根支管孔口喷头数为＝144/18＝8（个）＝＝150/24＝6.15（根）采用＝7根，两侧喷灌，共计支管数14根。⑻喷灌设计流量计算＝A×m/×C灌溉面积为5000亩；m—灌水定额22m3/亩；—灌水周期为6天；每天有效工作小时数为16小时；＝5000×22/（6×16）=1145.83(m3/h)⑼单台设备控制面积的计算假设每天的喷灌时间C＝16小时，那么一台设备可控制A0＝＝＝139636.36M2≈209.35万亩—一台喷灌机的流量（）⑽计算喷灌面积上所需机组台数n===23.88≈24台。⑾机井配备根据田块的形状和灌溉管道的布置需求，要打55眼机井，每眼机井的覆盖面积为：==90.91亩/井ω⑿干、支流流量的确定支流流量＝8×3.0m3/h＝34m3/h，d＝50mm干管流量＝16×3.0m3/h＝48m3/h，d＝76mm机组配套中含有水泵，水泵出水量48m3/h，扬程40m。动力为195型柴油机，功率为12马力。3.6粮食作物区卷盘式喷灌系统设计3.6.1机型选择示范区以选用法国灌溉公司生产的90-265型卷盘式喷灌机组，带喷头，喷灌流量q＝60，水压760kpa，喷嘴直径28mm，射程50.5m，卷盘带管径D＝90mm，水压760kpa，喷嘴直径28mm，射程50.5m，卷盘带管径D＝90mm，平均喷灌强度7.49mm/h。一次喷灌的半径是90m，一卷管道的长度是310m，所以能够有效喷灌的面积是90m*620m。3.6.2估算系统总流量Q＝=18×0.8=1497.97(m3/h)式中：Ep-是需水高峰期一天的需水量（mm/d），取参考数6.6（mm/d）；t-设备一天之内总工作小时数（n），这里设定为18小时；η-灌溉水利用系数，这里取0.8。从要覆盖的面积和需要的流量来计算，管径需要在102mm。山西省太原灌溉公司出产的薄壁铝罐比较符合要求。3.6.3田间布置⑴现有的田块的长度在1000左右，宽度在300m左右，喷灌的有效宽度为90m，有效长度为310m，在两块地的中央打机井，喷灌设备则布置在地的两边，卷盘管的长度是265m。⑵需要给卷盘管和喷灌设备预留2.6m~3.6m的通道，旁边可以种植一些比较矮的饲草。⑶条田的轴线需要在设计的时候和风向垂直。3.6.4轮灌设计现有设备的喷灌强度是7.49mm〈15，符合设备选型要求。⑴机组牵引速度的确定⑵灌溉一条条田需要的灌水时间t1=U=22.22=27.9（h）式中：-一灌溉条条田需要的灌水时间；L-需要灌溉的条田数目；⑶耕地轮灌时间定为10天⑷一台设备能够覆盖的灌溉面积：n台==27.9=6.45（条），取6条一台机组所需负担的灌溉面积：（台）需要配置10台灌溉设备3.6.5机井配备从灌溉设备管道长度以及田块大小和分布位置，需要打20眼机井才能满足需求。每眼井可以灌溉245亩耕地3.6.6管道水利计算表3-2管道沿程损失计算表管名管径（mm）流量（m3/h）长度L（m）S进水管12060109.949×10-60.124主管120601509.949×10-61.853卷盘管90602652.930×10-69.46∑11.62表3-3管道局部水头损失计算表名称内径D（mm）流量Q（L/S）流速（m/s）V2/2gξξV2/2g吸管入口10216.672.040.2120.20.04变径管102/9016.672.620.350.060.02变径管90/3016.6723.5828.340.339.35合计9.41水泵扬程H=10+0.5+11.62+9.41=31.56M3.6.7对水泵的动力机和水泵型号的选择根据设计需求，水泵选用IS100-65150，该水泵的扬程是80m。动力装置使用功率为12马力的495型柴油机。3.7微喷灌系统的设计需要灌溉的西洋参棚实际面积是84亩，微灌工程的设计覆盖面积是100亩。3.7.1系统规划⑴微灌工程的取水方式打机井取地下水作为微灌用水，机井出水量取160m3/h⑵微灌工程管道系统的布置西洋参棚的管道分为主管和支管两种，主管设在田块中间，机井位于主管的中央，一根支管能够覆盖一个0.594亩的小棚，一眼机井能够满足14个小棚的供水需求。3.7.2灌溉用水量⑴作物需水量Emp因缺乏当地微喷灌资料，用下面的公式估算式中：Emp-取用微灌方式作物一天的需水量（mm/d）；Ep-普通灌溉方式作物一天的需水量，取99（mm/d）；Cy-微灌方式下土壤湿润比使用经验数据设为70%；⑵灌水周期一眼机井可以灌溉的面积有限，所以周期取1天。⑶灌水定额按下面的公式确定3.7.3微灌头的选择与布置首先，微灌喷头的出水量要满足西洋参的日需水量，其次喷头的喷灌强度必须小于土壤的允许喷灌强度.示范区已自选雨鸟sp16-340型微灌头，喷灌直径1.2mm.工作压力0.2～0.3kpa，流量67L/h，射程（旋转式）3.3m，喷灌强度1.62mm/h.⑵设计喷灌强度1.62mm/h〈15（m/h），满足要求。⑶灌水时间为1天按5h计西洋参育秧，一根支管分布了9个喷头一个微灌喷头的喷水量为3.7.4微灌工程的供水流量计算Q=8.55（m3/h）Q干=4.89（m3/h）选用直径d=15mm3.7.5过滤器选用3″筛网式过滤器表3-4管道沿程水头损失计算表管名级别管径D（mm）流量（m3/h）长度I（m）进水管1024.89103.1380.01干管504.89321.022×0.52支管150.61573.133×0.76竖管150.06723.133×0.001合计1.29表3-5管道局部水头损失计算表名称内径D（mm）流量（L/S）流速V（M/S）·吸管入口1021.360.170.0020.20.001异径三通102/501.360.690.0241.50.04异径四通50/151.360.350.0063.00.02异径四通50/151.020.350.0063.00.02异径四通50/150.680.350.0063.00.02异径三通50/150.340.350.0063.0异径三通15/150.260.041.5合计9.240.12水泵扬程H=10+0.5+129+0.12M3.7.6确定动力机和水泵采用水泵BPZ50-20-35型，流量为209m3/h，该水泵的扬程是38m，使用4马力的175型柴油机作为动力。3.8管井设计3.8.1井、泵设计该区的灌溉用水主要来自地下水，从已经掌握的钻孔资料来看，这里的地下水埋藏比较深，地表差不多都是砂壤，需要钻孔至20m左右才能见水，水的深度大约在2m~4m左右，单井每小时出水量在160~200立方左右。这次的设计将机井的深度定为20m，使用4寸的水泵。水泵型号选用BPZ-50-20-35，粮食作物区水泵选用IS100-65-150，而经济作物区水泵则随机组配备，型号为TPL76-50。3.8.2成井工艺⑴井经填料厚度及规格本区无无压潜水，泵管径定为4寸，井径直径为400毫米，填料厚度要大于100毫米，使用的滤料要求为2～10毫米的砾石。填料要高于滤水管3～5米。⑵井管安装井管要垂直放在井孔中，井管与井壁之间用扶正器支撑，滤水管伸入要开采的含水层中，井壁管安装在隔水层里，井管最下一层谁沉淀管。取水层的井壁和井管之间需要填充，选好的砾石，作为过滤沙子的过滤层。暂不开采的含水层，用黏土球堵住，防止水流失。地面的井口用混泥土浇筑成井台，并配置井盖，保护机井。⑶洗井安装好井管后，需要立即洗井，把钻孔中的泥浆冲洗出来，选用排量300t/h的水泵洗井。洗井之后，开泵五分钟之内的含沙量不应该大于10000，正常出水量的时候要含沙量要小于1/10000.4工程投资概算4.1编制依据该初步设计概算组成和编制，是执行水利部《水利水电工程初步设计编制规范》，同时参考水利部水建【1998】15号文公布的。科研勘测设计费用参考能源部、水利部（1991年）能源水规573号文公布的《水利水电勘测设计收费定额》进行计算。调整部分按水建【1998】15号文制定。预计工期一年。4.2主要工程投资指标见（表4－1）灌溉面积规划模式合计（亩）大豆（亩）玉米（亩）小麦（亩）经济作物（亩）西洋参育秧（亩）亩投资（元）金额（万元）合计10000240080017005000100264.17表4－1主要工程投资指标详见下页总概算表表4-2总概算表单位：万元编号工程或费用名称建安工程费设计购置费其他费用合计占一至五部分合计（％）示范区节水灌溉项目实施工程300.00第一部分建筑工程264.17264.1793.43一实施方案工程264.17264.1793.43（一）卷盘喷灌及其配套工程120.05120.0542.46（二）移动式喷灌机及其配套工程50.4050.4017.83（三）微喷灌设备68.2268.2224.13（四）水源工程（机井85眼）15.5015.509.02第二部分机电设备及安装工程0.000.00第三部分金属结构设备及安装0.000.00第四部分临时工程0.000.00第五部分其他费用18.5718.576.57一建设管理费6.826.822.411建设单位经常费5.935.932.102项目建设管理费0.890.890.31二科研勘测设计费10.7010.703.781科学研究实验费0.530.530.192资源勘测规划统筹费0.920.920.333勘测设计费9.159.153.27三其他1.061.060.371定额编制管理费0.400.400.142工程质量监督费0.660.660.23一至五部分合计18.57282.74100.00预备费17.26其中：基本预备费8.48价差预备费8.78建设期还贷利息0.00静态总投资291.22总投资300.00表4-3建筑工程概算表编号工程或费用名称单位数量单价（元）合计（元）第一部分建筑工程2641660一实施方案工程2641660（一）卷盘喷灌及其配套工程1200500JP90*265喷灌机（法国灌汰公司）台101000001000000IS100-65-150水泵（长春水泵场）台10150015000495型柴油机（江苏武进）台1013000130000薄壁铝管二）移动式喷灌机及其配套501000TPL76*50喷灌机（山西太原）台2419000456000195型柴油机（江苏武进）台24200048000（三）微喷灌设备1404000682160西洋参育秧棚个10400560000BPZ-50-20-35泵台1014004000175型柴油机（江苏武进）台102800140003村筛网过滤器（北京通过）台89608.528000白塾料管（北京绿源）m76160（四）水源工程（机井85眼）155000进尺费m17007.5127500井管料4-4其他费用拟算表编号工程或费用名称单位数量单价（元）合计（万元）一建设管理费6.821建设单位经常费5.932项目建设管理费0.89二科研勘测设计费15％5929210.701科学研究实验费0.532资源勘察规划统筹费0.2％26416600.923勘测设计费9.15（1）勘测设计费9.15三其他1.061定额编制管理费0.15％26416600.402工程质量监督费0.15％26416600.665经济效益分析5.1国民经济评价5.1.1主要参数及评价依据，采用的价格水平投入物：产出物的影子价格均采用2006农市场价格社会折现率：按国家规定的建设工期：1年生产使用期：30年计算总年限：31年动工时间：2000年年初。5.1.2工程投资费用的估算5.1.2.1投资示范区节水灌溉示范项目工程静态总投资291.22万元，工期1年。5.1.2.2工程一年的运行费工程的费用主要是工程建设费用和节水设备的采购费用。遵循水利部“水财【1995】281号文表2中的规定，综合运行费为5%，共14.56万元。5.1.2.3所需流动资金按照运行需求估算为5万元。5.1.2.4灌溉工程效益估算工程完工后，可以增加产量45.35万斤，每年新增产值达77.53万元，水利分摊系数取0.5，可以增产量22.68万公斤，提升产值38.77万元。表5-1节水灌溉效益计算表单位；kg、亩项目 名称旱田水田合计作物系数小麦大豆玉米其他棚室西洋参种植比例17%24%8%50%1%100%原有单产（kg/亩）17514040075450设计单产（kg/亩）240140450115500增产（kg/亩）65160505050单价（元/kg）1.30200.862.001.60增产值（元/亩）84.51.8643.0100.080.077.53增产量（kg/亩）6537.250505045.355.1.3国民经济评价5.1.3.1灌溉工程评价指标主要经济评价指标有三项：内部收益率、净现值以及经济效益费用比。⑴内部收益率（EIRR）内部收益率是国民经济评价的主要评价指标，其计算公式为：=0式中：n-计算周期。⑵经济净现值计算公式是：ENPV=式中：-社会折现率⑶经济效益费用比（EBCR）效益费用比计算公式为：ENPV=上面的用到数据和经济指标，见表4-2项目指标经济内部收益率（%）27.2经济净现值（ic=12%）（万元）313.2经济效率费用比1.85投资回收期（年）4.75.1.3.2敏感性分析这个项目在投资、效益上、下浮20%情况下的各项指标详见表4-35.1.4工程经济评价从国民经济这个计算指标来看，这个项目的经济内部效益率为27.2%，比社会折现率12%要高很多。刨除社会折现率，这个项目经济净现值仍有313.2万元；项目效益费用比为1.85》1.0，经济指标优越。所以，这个项目经济效益好，坑风险能力强，项目完工后，对博尚镇的发展具有重大的社会和经济意义，项目在经济上是合理可行的表5-3国民经济敏感性分析项目基本方案投资变化效益变化+20%-20%+20%-20%内部收益率（%）27.222.7343420.7经济净现值（万元）313.2261.2365.2449.2176.8效益费用比1.851.63.972.221.485.2财务分析财务评价可以核算项目的实际财务支出和收益，可以衡量项目的直接费用和间接收益，从而算出间接费用和间接收益。5.2.1工程投资及资金筹措方案该项目预计需要300万元，国家投资150万元，地区筹措150万元，不需要贷款。5.2.2工程成本计算该水利项目属于公益性质，按相关要求需要提供经营成本以及折旧率，方便计算国家需要提供的财务补贴和地方财政需要提供的补贴。本次计算按项目落成后的实际支出成本和相关折旧率计算，总供水量为82万立方米，平均每立方米成本是0.46元，经营成本每立方米0.34元，详细类目如下。表5-4工程水价成本计算表单位（万元）序号项目成本（万元）1燃料费8.902直接费3动力费4工资及福利费3.25工程维护费8.606维修费用7其他8.008折旧10.009利息010总成本37.80其中：经营成本27.8005.2.3成本指标5.2.3.1供水总成本项目完全落成后供水量可以达到82万立方米，供水一年需要投入成本37.8万元。5.2.3.2工程亩水费总成本本设计新增喷灌旱田1万亩，经统计每亩供水总成本为37.72元。经营成本为27.88元。5.2.4财政收入灌区按规定每亩收取水费为20元/亩，应收水费为1万亩×20元/亩为20万元（无其他财政收入）。5.2.5财务收支分析从上面财务收入和成本计算可见，财务基本收入只有20万元，而工程的总成本费用需要37.72万元,项目的经营成本也只有27.88万元，所以收支不平衡，靠收入无法维持正常开支，也不能提取折旧。所以要落实工程，就必须要自力更生，积累折旧基金，靠单位内部自行解决设备的更新改造，同时鼓励副业创收，筹措资金，缓解经济压力，使之财务达到收支平衡。想要灌溉系统能够正常运转，就要对水费进行改革，提高水费收入，从而达到收支平衡。这里希望地方相关部门能够提供优惠的水费的优惠政策。5.3技术经济指标⑴每亩喷灌工程投资金额KM===300元/亩，式中KM-喷灌工程一亩所需投资（元/亩）A-喷灌工程覆盖总面积（万亩）。⑵亩管道用量Lm===300元/亩⑶喷灌工程省水百分率RSH=×100%=×100%=61%式中：RSH-喷灌省水百分率（%）；-地面亩灌溉综合定额；-喷灌年亩灌溉综合定额⑷亩运行费====14.56元/亩式中：-喷灌亩年运行费（元/亩）；-喷灌工程年运行费（元）。⑸亩增产量以小麦作物为例Y==240-175=65kg/亩====37%5.4工程示范效益、社会效益及环境评价5.4.1工程示范效益与社会效益节水灌溉工程建成后，区内的小麦、大豆、玉米和其他经济作物的生长需水就能得到保障，同时足量的水分还能改变田间小气候，促进植物对养分的吸收。喷灌后，植物的株高、叶面积、叶片干重都比不喷灌的时候要更理想，光合作用效率更高，果粒更饱满。所以通过喷灌这种灌溉方式，能够有效的提高产量，改善生态环境，优化产业结构，最大限度地将资源优势转化为商品优势和经济优势。工程实施后，示范区居民的产生和生活将获得较大的社会效益，改善了自然生态环境，促进了这些地区生产的发展、生活的改善及经济的繁荣，因此具有一定的社会效益和环境效益。5.4.2环境影响评价可以从示范项目建设区的环境状况和周边地区的环境状况进行调查，同对