玉龙县水务局
摘要：水资源问题已经成为社会经济可持续发展的瓶颈，节水是实现水资源优化配置和可持续利用的前提和关键。本文对高效节水系统的相关设计进行分析与阐述，通过高效节水系统的实施，实现水资源可持续利用，减少排放，满足农业生产要求。
关键词：高效节水；节水灌溉；设计
目前我国水资源十分紧缺，而农业用水浪费极为严重传统的大水漫灌方式使农业成了用水大户，其用水量占全国总用水量的70%以上，而水的有效利用率只有30%~40%，仅为发达国家的一半左右，每立方米水的粮食生产能力只有0.85kg，远远低于发达国家每立方米水的粮食生产能2kg以上的水平。
改变人们千百年来传统的灌溉习惯，用较少的水获得较高的产出效益，推广高效节水灌溉技术是一项重任，也是缓解我国水资源紧缺的途径之一，更是现代农业发展的必然选择。以下将对有关高效节水系统的设计问题进行分析：
一、设计目标任务
根据节水灌溉技术及项目实际情况，主要建设目标有：
1、依据建立与当地农业发展和土地经营模式相适应的高效节水灌溉工程体系的原则。
2、充分利用灌区内水资源。
3、改善耕地质量、优化种植结构。
4、通过节水灌溉系统建设，改变以往落后的灌溉方式，构建以总量控制、定额管理为核心的灌溉用水管理制度，建立项目区水资源高效利用管理和农业节水的长效机制。提高水资源利用效率、灌溉效率和灌溉质量，提高灌溉保证率，服务于基地建设。
5、建设量测水设施，推进以总量控制、定额管理为核心的节水灌溉管理机制；制定项目监测评价方案，布设气象、土壤墒情、地下水动态监测点等观测设施。
6、推广农业企业、农民用水合作组织、农村专业合作组织、村组集体等运行管护方式，落实管护主体，制定工程运行管护人员和经费“两落实”的方案。
7、开展自动化控制灌溉管理系统，以及灌溉试验研究和用水监测网络的设计方案，结合节水工程措施，提高种植基地供水能力，引进先进的节水灌溉方式，提高田间水利用效率，使有限的可供水量得到充分有效的利用，缓解水资源供需矛盾，提高田间作物的产量和品质，提升种植基地区整体的生产管理和经济效益水平。
二、设计指导思想
贯彻党中央国务院关于加强农业和水利基础设施建设的有关方针政策，认真落实好国家发展改革委、财政部、水利部、农业部等四部委联合印发的《关于大力推广节水灌溉技术推进农业节水工作的指导意见》（发改农经[2012]1592号）的要求和中央治水新思路，以促进灌区农业增产、农村发展、农民增收为目标，不断增强农业综合生产能力。同时，为了落实《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》（中发〔2011〕1号“大力发展节水灌溉，推广渠道防渗、管道输水、喷灌、滴灌等技术”的要求，在井灌区选择低压管道灌溉、大田滴灌、经济林微灌（小管出流）。
紧紧围绕农村产业结构调整，继续推进以“节水”为中心的灌区节水改造，加大灌区改革力度，提高灌区管理水平，增强灌区水资源利用效率，突出特色，突出重点，突出效益。通过采取工程措施、农业措施、管理措施对灌区进行综合改造，构建灌排自如、良性运行、智能管理、资源节约、环境和谐、持续发展的灌区，为推动全省经济社会持续健康协调发展作出贡献。在优化配置水资源和充分利用现有水利设施前提下，紧紧围绕“节水”主题，加强以水利为重点的农业基础设施建设，改善农业生产水利条件，提高农业综合生产能力，为农业综合开发和全面建设小康社会提供水利支撑和保障；贯彻可持续发展战略，提高灌溉水利用率，促进节约用水和水资源可持续利用。
三、设计基本原则
在进行详细调查和综合分析的基础上，按以下原则开展项目设计工作：
1、科学设计，合理布局。应根据“旱、涝、洪、渍、碱综合治理，山、水、田、林、路统一规划”以及水土资源综合利用的原则，因地制宜，对水源工程、输水线路、灌排建筑物、道路、管理设施等进行合理布置；结合当地产业发展规划和结构优化调整，科学合理地确定工程规模，促进种植基地的可持续发展。
2、依靠科技进步，坚持高标准、高起点、高质量、高效益的原则，引进国内外先进的、成熟的、高效的节水技术、灌溉方式和管理方式，实行输水管道化，操作机械化、智能化，水肥一体化、精细化，管理科学化，大力发展区域优质高效节水农业，努力将项目区建设成高产、优质、高效、智能的农业节水示范区，通过示范，带动全县乃至全市的农业及农村经济发展。
3、完善灌区管理体制建设，建管并重，完善灌区的节水机制，推进工程性节水的同时，引入效益促进节水、水权促节水和水价促节水的管理机制，使工程效益得到充分发挥。
4、效益优先、兼顾经济，工程规模设计中留有冗余，以备后期种植结构调整等带来用水量的调整扩大。
四、设计范围、规模及标准
根据实际情况确定发展高效节水的范围与面积，根据相关规程规范确定建筑物的等级，灌溉设计保证率等。
灌溉设计保证率，各类作物采用85%~95%，低压管道灌溉采用75%。
灌溉水利用系数，低压管道区、喷灌区不低于0.80；微喷灌区不低于0.85；滴灌区不应低于0.9管道输水水利用系数不应低于0.95。
五、节水类型选择
在国内地面灌溉、喷灌、微灌使用较多，技术较为成熟，施工相对简单，在工程设计时灌溉方式选型主要集中在地面渠系灌溉、喷灌、微灌这三种方式，结合项目区的实际情况选择适宜的方式。
1、地面灌溉
地面灌溉，这种灌溉方式投资较省，运行维护较为方便，但一般灌区现状水利用系数较低，水量浪费较大。从长远来看，重度缺水区仍然采用地面渠系灌溉的方式无疑是对水资源的一种浪费，相比其余节水灌溉方式仍有很大的差距，并且这种灌溉方式在全国已经普遍存在，目前很多大中型灌区都在实施节水灌溉配套改造计划，一般继续采用地面灌溉方式就失去了示范性的意义。
2、喷灌
喷灌是将灌溉用水通过喷灌设备组成的喷灌系统，形成一定的压力后，由喷头喷射到空中，形成细小的水滴，洒落在土壤表面，是用来灌溉土地和作物的一种先进的灌水方法。
3、微灌
微灌是通过低压管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物所需要的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表层或土层中的灌水方法，主要包括微喷灌和滴灌。
六、水源工程设计
根据项目区分区，各分区的节水灌溉工程类型、面积、作物类型。确定灌溉用水水源，水源工程包括水库（湖泊）、堰坝、山塘及河流等。并根据地质情况进行结构设计并进行供需水平衡水量分析，确定设计水平年（应与灌溉保证率一致）下灌溉水源的可供水量，在此基础上，对作物种植结构、灌溉制度、灌溉用水量，进行水量平衡综合分析，并定出工程所采用的不同节水技术及面积。
七、灌水器的选择
确定灌水器型号、布置间距、运行方式等并按照相关规程规范进行校核。
八、灌溉制度和工作制度的确定
农作物的灌溉制度是指作物播种前（或水稻栽秧前）及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期和灌水定额。灌水定额是指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量，各次灌水定额之和，叫灌溉定额。灌水定额和灌溉定额常以m3/亩或mm表示，它是灌区规划及管理的重要依据。充分灌溉条件下的灌溉制度，是指灌溉供水能够充分满足作物各生育阶段的需水量要求而设计制定的灌溉制度。
灌溉制度和工作制度包括灌水定额、灌水周期、灌水次数、一次工作延续时间及轮罐组。
九、管道流量及水力计算
根据灌溉及工作制度进行毛管、支管、干管流量计算，通过各级流速，以及地形情况确定各级管道管径、管道布置长度及系统所需要的工作压力；验算管道中的水击压力，根据实际情况可通过增设调压井、安全阀等措施来保证管道的安全。
十、水泵及首部枢纽设备
通过计算设计流速和设计水头，以及地形情况确定泵站设备、蓄水池（或调节池）、施肥、过滤控制等设备的配置。