柴达木盆地乌兰县节水灌溉试验研究

温川 温得平

摘要 以青海省乌兰县希里沟灌区“马铃薯种植灌溉”为例，通过对灌区种植结构的调整和发展高效节水灌溉喷灌技术的研究，得出现状年和规划年灌溉区用水量分别为3 499.70万和2 367.27万m3，用水量减少1 132.43万m3。在75%的保证率下，规划设计年都兰河来水量可满足项目区的灌溉需水要求，水资源供需达到平衡。与现状年相比，灌区灌溉水利用系数大幅度提高，节水效益明显。

关键词 节水工程;水资源;喷灌技术;灌区

中图分类号 S275文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）04-0071-05

Abstract Taking the “potato planting irrigation” in the Xiligou irrigation district of Wulan County， Qinghai Province as an example， through the adjustment of the planting structure in the irrigation area and the development of highefficiency watersaving irrigation sprinkler irrigation technology， it was concluded that the current annual and planned annual irrigation area water consumption was 34 997 000 m3 and 23 672 700 m3， the water consumption decreased by 11.324 3 million m3. Under the 75% guarantee rate， the planning and design year of the Lanhe River could meet the irrigation water requirements of the project area， and the water supply and demand balance. Compared with the current year， the irrigation water utilization coefficient of the irrigation area had been greatly improved， and the water saving efficiency was obvious.

Key words Water saving project;Water resources;Sprinkler irrigation technology;Irrigation area

近年来，随着用水与供水的供需矛盾突出，农业已成为各行业中的用水大户。灌区可通过种植结构的调整和发展高效节水灌溉来改善灌溉条件和农业生产条件，提高用水利用系数，合理利用水资源，引导和推动节水灌溉事业健康发展[1-4]。许多学者对灌区灌溉制度方面进行了研究，并取得了一定的成果[5-10]，如蘇旭等[5]在青海省都兰地区莜麦高额颇丰产规律研究的基础上，探讨了该地区莜麦的需水规律，提出了该地区莜麦栽培过程中的灌溉措施;魏志玲等[8]研究青海东部农业区春小麦的非充分灌溉制度得出，小麦扬花到成熟期是小麦耗水的关键时期，也是需水量最大的时期;吴学明等[11]对柴达木盆地香日德灌区春小麦的需水规律进行了研究，提出了该地区春小麦高产的科学灌溉措施。前人对柴达木地区小麦灌溉制度等方面的研究成果较多，灌区综合作物灌溉制度研究的较少。笔者拟从调整灌区种植结构和发展高效节水灌溉技术等方面进行探讨，得出灌区现状年和规划设计年的用水量及节水效果。

1 研究区概况

乌兰县位于柴达木盆地的东南部——希赛盆地，地理坐标为97°01′～99°27′E、36°19′～37°20′N，东西长216.9  km，南北宽112 km，共辖希里沟、茶卡、铜普和柯柯4个镇，总人口36 761 人。该地区属典型大陆性干旱区气候，主要特点为干燥少雨，年平均气温2.5～3.l ℃。初霜期始于9月份，终霜于次年5月份，无霜期90～150 d。最大冻土深度166 cm。作物生长期（5月1日—9月20日）总积温1 700 ℃·d以上。多年平均降水量197.4 mm，多年平均蒸发量为1 919.6 mm。

希赛流域耕地面积为4 199 hm 其中都兰河流域1 135 hm 赛什克流域3 064 hm2。希赛盆地以都兰河湖和柯柯盐湖为中心，四周地形向中倾斜，形成向心水系，主要河流有都兰河和赛什克河

2条。都兰河全长32.51 km，集水面积 1 259 km 实测多年平均流量1.12 m3/s。赛什克河全长62.0 km，集水面积987 km 多年平均流量0.74 m3/s。

2 灌溉现状

2.1 灌溉渠道

希赛灌区全部为渠道灌溉，灌区建成干渠7条，长46.2 km;支渠29条，长70.8 km，均为防渗渠，干支渠各类建筑物218座;斗农渠137条，长84.3 km;排洪渠13.6 km。人畜饮水管道14.5 km，供水点25个。希赛灌区经过多年的运行，灌区老化，干、支渠已有近2/3以上存在不同程度的损坏，引水渠淤砂、渡槽渗漏严重，加之灌区斗渠几乎未做任何防渗处理，目前灌区综合水利用系数只有0.35左右，水资源浪费严重。

2.2 水库 希赛流域已建水库2座，涝池2座，都兰河水库（小型）库容240万m3，控制面积2 267 hm2;赛西水库（小型）库容102.6万m3，控制面积933 hm2;赛什克涝池（小型）库容50.13万m3，控制面积250 hm 赛什克农场涝池（小型）库容23万m3，控制面积200 hm2。希赛流域正在建设水库1座，下湾水库兴利库容为280万m3，总库容为300万m3。

2.3 机井

希赛灌区内2010年已打井2眼，位于塞纳村，井深150 m，单井出水量为80 m3/h。

3 水土平衡分析

3.1 灌溉分区划分

结合水文地质条件、水系分布以及现有水利工程的布局和供水条件，为便于供需平衡分析计算，将全灌区划分为库灌区和井灌区。库灌区包括希里沟镇北庄、东庄、西庄以及柯柯镇兴隆村、西沙沟村和东沙沟村，主要以都兰河水库和下湾水库联合调度供水。井灌区包括柯柯镇的赛什克村、塞纳村、怀才吉村、圆山村和兴乐村，主要以开采地下水供水灌溉（表1）。

3.2 灌溉保证率

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288—1999）[12]中灌溉设计保证率的确定原则，以早作物种植为主的缺水地区，灌溉设计保证率取50%～75%。结合希赛流域降雨条件和现状灌溉条件，规划水平年灌溉设计保证率采用75%。

4 水资源平衡分析

4.1 库灌区和赛什克井灌区水资源平衡分析

4.1.1  项目区水源及来水分析。该项目区水源为都兰河，都兰河上设有上尕巴水文站，采用上尕巴站的观测资料作为水资源分析的代表站。上尕巴站实测多年平均流量为1.12 m3/s，变异系数（CV）为0.15，偏态系数（Cs）为0.30，在75%保证率下测得的上尕巴水文站的径流年内分配见表2。从表2可以看出，项目区来水年内分配比较均匀，连续最大4个月来水量月份为7—10月，1月份来水量最小。

4.1.2 现状年用水分析。

4.1.2.1 灌溉制度。

库灌区和赛什克井灌区同属希里沟灌区，水源同为都兰河，该地区灌溉制度为：小麦比例50%，每年灌水7次，灌溉净定额4 575 m3/hm2;草料豆类比例15%，每年灌水5次，灌溉净定额3 750 m3/hm2;油料比例l4%，每年灌水5次，灌溉净定额3 750 m3/hm2;马铃薯种植5%，每年灌水5次，灌溉净定额4 200 m3/hm2;蔬菜比例l%，每年灌水10次，灌溉净定额6 600 m3/hm2;林带比例15%，每年灌水8次，灌溉净定额5 250 m3/hm2。综合净灌溉定额4 458 m3/hm2。灌溉水利用系数0.65，综合毛灌溉定额6 858 m3/hm2。

4.1.2.2 灌溉水利用系数。

现状年灌溉以渠道灌溉为主，现状田间水利用系数0.60，渠系利用系数0.75，灌溉水利用系数0.45。

4.1.2.3 灌溉用水量计算。经计算（表3），在75%的保证率下，在现状水利工程下项目区毛灌溉用水量为3 359.70万m3。

4.1.2.4 人畜饮水用水量确定。

下湾水库为希里沟镇及赛什克乡提供人畜饮水水源，希里沟镇和赛什克乡现有人口20 401 人，大牲畜5 496头，小牲畜121 993只，供水期为30年，人口增长率为8‰，牲畜增长率为3‰，供水人口为25 910人、大牲畜6 013头、小牲畜133 464只。人用水量按80 L/d计，大牲畜用水量按40 L/d计，小牲畜用水量按10 L/d計，平均每月按30.4 d计，供水管道水利用系数为0.95，人畜饮水每月用水量为11.67万m3，全年用水量为140.04万m3。

4.1.2.5 总用水量计算。项目所在灌区总用水量为农田灌溉水量和人畜饮水水量之和。经计算（表4），项目区总用水量为3 499.70万m3。

4.1.2.6 水资源平衡分析。

由于现状年采用渠道灌溉模式，灌溉水利用率偏低，毛灌溉用水偏大，经计算，虽有水库调节，但现状年在局部月份水资源供需矛盾突出，河道来水不能满足项目区的灌溉用水要求，尤其以4—6月水资源供需矛盾突出，现状年水资源供需不平衡（表5）。

4.1.3 规划设计年用水分析。

4.1.3.1 灌溉制度及用水量分析。规划年项目区主要进行种植结构调整，发展高效节水灌溉的生产方式。其中小麦、草料、油料、马铃薯、蔬菜和林带种植比例分别调整为18%、4%、7%、55%、l%和15%。项目区马铃薯种植区由渠灌改为喷灌，灌溉水利用系数有所提高，灌溉水利用率提高至85%（表6）。经过种植结构的调整和喷灌项目的实施，项目区总用水量为2 367.27万m3（表7）。

4.1.3.2 水量平衡分析。

种植结构的调整和喷灌项目的实施使得项目区灌溉水利用率得以提高，项目区灌溉用水量下降，在75%的保证率下都兰河来水量可满足项目区的灌溉需水要求，水资源供需达到平衡。与现状年相比，节水效益明显，节出的水可满足生态需水要求（表8）。

4.2 井灌区水资源平衡分析

4.2.1 井灌需水量。

项目区井灌区总面积为1 597.6 hm 根据灌溉制度，井灌区总灌溉需水量为789.40万m3。

4.2.2 项目区地下水量。根据项目水文地质资料计算得到项目区地下水资源总量为19 920万m3。其中平原区补给量为10 550万m3，山丘区排泄量为9 370万m3，平原区与山丘区地下水资源重复量为9 370万m3。

4.2.3 井灌区水量平衡计算。

通过对项目区井灌需水量和地下水资源量的计算，项目区井灌需水量仅占该地区地下水资源量的7.48%，项目区灌溉需水量有保证。

5 效益估算

5.1 经济效益

项目区控制面积2 666.7 hm 有效灌溉面积1 872.3 hm2。据资料统计，一般水平农业措施 2016年马铃薯平均单产为30 000 kg/hm2;高水平农业措施合理灌溉后马铃薯单产可达60 000 kg/hm2。按照近年来马铃薯市场情况，马铃薯平均市场价格1.2元/kg，除去种子、化肥、人工等成本，采用喷灌后新增产量为5 616.8万kg，新增产值为6 740.16万元。

5.2 生态效益 该项目本着优先满足生态环境用水以及提高灌区灌溉保证率的原则，通过实施高节水灌溉技术，促进用水结构调整，建立水资源合理开发和高效利用的格局，实现水资源的可持续利用，保护和改善流域及灌区生态环境，确保流域下游区域的生态用水，促进生态环境的良性发展。现代化灌溉方式，将节水技术与农艺技术有效结合起来，使水、肥、药同步进行，提高其利用率，减少其施用量，减少了化肥和农药在土壤中的残留量，对改良土壤和减少对土壤负面影响起到很大作用，减少对周围环境产生的不利影响。采用现代化灌溉方式，可有效防止土壤次生盐渍化，有利于土壤生态环境的改善。采用现代化灌溉方式，可减少地下水和地表水的开采量，达到涵养水源，维护生态平衡，改善生态环境，并可利用节约的水种植经济林及牧草，发展林、果、草、牧业，形成复合性生态系统，促进农业生产的良性循环和可持续发展，具有显著的生态效益。

5.3 节水效益

项目实施后采用喷管机组灌溉，节水率可达

60%左右，该项目区控制面积2 666.7 hm 有效灌溉面积1 872.3 hm 项目实施前以渠道灌溉为主，毛灌溉定额达10 000.5 m3/hm 项目实施后采用喷灌，毛灌溉定额为4 935.0 m3/hm 节水5 168.4 m3/hm 节水量达 967.66万m3，节水效益显著。按项目区现行灌溉水费计收办法计算，项目建成后节水货币化值为67.74万元，节水效益非常明显。

6 结论与讨论

通过对项目区种植结构的调整和发展高效节水灌溉喷灌技术的研究，得出现状年和规划年灌溉区用水量分别为

3 499.70万和2 367.27万m3，用水量减少1 132.43万m3。在75%的保证率下，规划设计年都兰河来水量可满足项目区的灌溉需水要求，水资源供需达到平衡。与现状年相比，灌溉水利用系数大幅度提高，节水效益明显。

喷灌灌溉的经济内部收益率48.5%，大于社会折现率;效益费用比为5.53，大于1;各项指标均达到规范要求。该项目具有较好的经济效益。喷灌灌溉提高灌区水资源利用率，缓解灌区水土不平衡的矛盾，增加了灌区生态用水，实现水资源的可持续利用，保护和改善流域及灌区生态环境，确保流域下游区域的生态用水。喷灌灌溉提高化肥和农药的利用率，减少施用量，减少了化肥和农药在土壤中的残留量，能有效减轻化肥和农药对土壤造成的污染，促进生态环境的良性发展。

项目区地处山地及丘陵区，地面坡降大，普通的灌溉方式使地表形成径流，造成土壤流失严重，采用喷灌灌溉，避免形成地表径流，减少了水土流失，改善项目区水土保持状况。采用现代化节水灌溉方式，降低了劳动强度，提高了劳动管理定额，扩大了经营规模，降低了产品生产成本，使农民收入和家庭农场收入水平明显提高。采用现代化节水灌溉方式，使大量劳动力从农业中解放出来，从事其他产业，有利于产业结构调整，使农民增收，企业增效，对地方稳定、经济繁荣和社会的安定团结具有十分重要的现实意义。

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