西吉县干旱带高效节水补灌项目的水资源配置方案分析

 引言
西吉县西部干旱片带主要涉及新营等共12个乡（镇），土地面积1721.42km2。本次建设包括黄家川、吉强和车路沟3个项目区，涉及新营、吉强、偏城、白崖共4个乡（镇），共有0.68万农户，总人口3.74万人。耕地总面积15.87万亩，粮食总产量1598万kg。项目区多年平均降水量390.0mm，且时空分布极不平衡，严重制约农业生产和农村经济的快速发展。当地农民基本处于靠天吃饭的局面，农业生产抵御自然灾害的能力极其脆弱。
项目区已先后建成芦子沟、陈阳川、车路沟、前咀等水保骨干坝15座，设计总库容达1520.86万m3，有效库容为1011.87万m3，目前，年蓄水能力达298万m3。另外，项目区已建成机井84眼，这些水利水保设施的建成后，不但为项目区防汛工作奠定了坚实的基础，而且为农田灌溉事业的发展提供了可靠的水源保证。
1 基本思路
极度干旱的气候条件和十分贫乏的水资源状况，决定了水是西吉县西部干旱带最核心的问题。因此，该区域水资源配置的基本思路是最大限度扩大水资源配置范围，最大限度提高水资源利用率。
一是统筹区域水资源优化配置。充分利用现有的水资源，最大限度地发挥现有水利工程的灌溉效益，实现当地水、地下水联合调度，生态、生活、工业、农业用水统筹配置。二是通过灌区内部挖潜，走节水之路。下决心搞好现有灌区的节水改造与农业结构调整，最大限度地节约老灌区用水量，在不增加地下水开采量的情况下，利用老灌区节约水量，在库井灌区建设设施农业，发展高效节水现代农业，最大限度扩大供水范围。三是创新输水灌溉方式。创新输水方式，变泵站扬水、土渠输水为泵站扬水、管道输水、调蓄水池调蓄，变单季供水为全年供水，延长输水时间，提高输水效率。创新灌溉方式，变土渠+大畦田的灌溉方式为移动软管+小畦田、沟灌的灌溉方式，变全年灌溉为灌“关键水、保苗救命水”，降低灌溉定额，提高灌水效率。四是机井灌区以不新打机井为原则，严禁超采地下水。
2 干旱带高效用水成功经验
历史上西部干旱带用水问题一直利用水窖、土园井、泉水来解决，每遇旱年，泉水干涸，河水断流，水窖蓄水不足，农民不得不往返几十里去拉水，甚至出现逃水荒的现象。经过多年探索，西吉县西部干旱带高效用水成功经验总结归纳为：一是着力解决人畜饮水问题。坚持人跟水走、水跟人走相结合，坚持骨干水源工程、集中供水工程、泉水改造工程和集雨利用工程相配套，在保障生活饮水的条件下，完善集雨水窖发展生产，在聂家河流域探索出了水保打坝、抽水入池、分水窖蓄的“坝+窖+池联用”新模式，整合实施水保、人饮、灌溉，综合利用水资源，发展高效节水农业。二是充分利用当地雨洪水资源。项目区内已建成前咀、车路沟、芦子沟、陈阳川等治沟骨干坝15座，控制流域面积119.29km2，设计总库容1520.86万m3，有效库容达到1011.87万m3。目前，年蓄水能力达到298万m3。骨干坝建成并投入运行后，汛期拦蓄了大部分洪水，为发展高效节水农业提供了可靠的水源保障。三是在极度干旱的条件下，探索高效节灌种植，采取地膜覆盖、蓄水保墒、坐水点种、节灌保苗等种植模式，发展特色地膜马铃薯，高效特色种植成为农民致富增收的“金豆子”。
3 加快干旱带发展对水资源的基本要求
实现干旱带跨越式发展，首先要突出抓好水的问题，一要保障水量，要充分利用当地水资源，想法蓄住天上水、合理开采地下水，最大限度的利用现有水资源；二要提高水的利用效率和效益，大力调整产业结构，发展高效节水特色设施农业和节水工业，提高单方水的产出效益。
4 高效节水设施农业需水量分析
4.1 灌溉制度 设施农业通过管道将水输送到棚内后，田间主要采用沟灌或小畦灌的灌溉方式。规划以种植早熟菜用品种为主，如马铃薯、甘兰、西红柿、黄瓜等，采用地膜覆盖，拱棚或日光温室保温。每年春、秋季各种植一次，反季节销售。春季2月下旬种植，5月下旬上市，生长期90天；秋季9月下旬种植，12月下旬上市，生长期90天。灌溉制度按照种植菜用马铃薯进行设计，作物全生育期计划灌水5次。一次灌水量按公式m=0.1·（βmax-βo）r·h·p/η进行计算。式中：m—设计一次灌水量，mm；βmax—田间最大持水量，%，取βmax=22；βo—允许土壤含水率下限，取0.7βmax；r—土壤容重，取r=1.45g/cm3；h—计划湿润土壤深度，取h=0.3m；p—土壤湿润比，%，取p=70%；η—灌溉水利用系数，η=0.85；计算得：m=23.7mm（折合15.8m3/亩）。则马铃薯全生育期灌溉定额为79m3/亩。每年种植两季，全年计划灌水10次，年需水量为158m3/亩。项目区高效节水农业灌溉制度详见表1。
4.2 需水量分析 规划发展高效节水灌溉面积1.54万亩，需水量243万m3，其中水库灌区0.44万亩，需水量69.2万m3，机井灌区1.1万亩，需水量173.8万m3。规划年需水量计算详见表2。
5 解决设施农业用水量的途径
5.1 灌区节水潜力 机井灌区原采用土渠输水，根据西吉县1996-2000年节水增产重点项目县建设期间对土渠输水的渠系水利用系数的测定，现状渠系水利用系数为0.64。高效节水补灌项目建成后，采用低压管道+移动软管输水到田间，管道水利用系数可以提高到0.95。采用小畦田、沟灌等田间灌溉方式，田间水利用系数可以提高到0.9。机井灌区有节水潜力103万m3。
5.2 解决设施农业用水量的基本途径 规划设施农业总用水量243万m3，其中地表水69.2万m3，地下水173.8万m3。设施农业用水量主要通过灌区农业结构调整和灌区节水改造解决。项目区原为传统农业，种植小麦、胡麻、玉米等，现对传统农业进行改造，种植附加值高、效益好的蔬菜品种，灌溉方式由土渠输水+大田漫灌变为低压管道输水+田间移动软管+沟灌（或小畦灌），亩均净用水量由现状的205m3减少到158m3，节约水量万72m3。水资源有保障，满足项目区设施农业用水需求。
6 水资源配置方案
在水库灌区，利用已建成的15座水保骨干坝为水源，为0.44万亩设施农业供水69.2万m3。在机井灌区，以当地地下水为水源，利用现有的42眼机井为1.1万亩设施农业供水173.8万m3。