海城种子示范田节水灌溉工程设计040429

1、海城市玉米种子田节水工程设计海城市水利勘测设计院2004年4月目 录综合说明第一章 概述第二章 水资源评价与分析第三章 种子田节水灌溉总体规划设计第四章 投资概算综合说明海城市玉米种子田灌溉工程项目，位于辽宁省中南部鞍山市下辖的海城市境内。该项目区属太子河水系海城河流域，项目区地势东高西低，东南部为低山丘陵，海拔在60-881米之间，中部为平原，海拔在10-60米之间，西北部为沿河低洼平原，海拔1-10米之间，东西宽为80公里，南北长44公里，总面积2734k没2，其中平原面积150.6万亩，山丘面积259.4亩，其中农业用地147万亩，占35.8%，林业用地47.7万亩，占11.6%，果树用

2、地23.3万亩，占5.68%，其它用地192万亩。本次规划共涉及海城市的岔沟、析木、孤山3个镇区，规划的玉米种子田共3.8万亩，其中岔沟镇1.9万亩，析木镇1.1万亩，孤山镇0.8万亩，灌溉型式为半固定喷灌。工程总投资为3764万元。该规划实施后，将带来良好的社会效益及经济效益，使种子田节水灌溉深入到农民群众的心中，真正起到农业科技的推广作用；真正达到节水、增效这两个目标，对促进我市农业经济的发展将做出巨大的贡献。第一章 概述一、自然地理情况1.地形地貌:海城市位于辽宁省中南部，辽东半岛北端长白山系千山余脉之西，大辽河和浑河左岸，地理位置为东经12218-12308，北纬4029-4111之间

3、，地势东高西低，东南部为低山丘陵区，海拔60-881米之间，中部为平原，海拔在10-60米之间，西北部为沿河低洼平原，海拔在1-10米之间，东西宽为80公里，南北长44公里，总面积为2734km2。2.气象2.1降水量海城市降水在地区，年内及年际间的变化均较大，由(1956-1979年全省同步期系列)降水等值线图(见附图1)得知:海城市内的东南部降水量较大，多年平均值为780，自东南向西北递减，西部降水量少,为655。全市多年平均降水量为712，据牛庄站72年观测资料记载，年最大降水量为1002.9，发生在1964年，最小降水量为377.2,发生在1943年。降水量在年内分配也很不均匀，7月份

4、最多，1月份最少，汛期（7-9月）降水量约占全年的62%，最大24小时暴雨均值约100，最大三日暴雨均值为282.7,市内各站多年月平均降水量均值如下表。市内雨量站年降水系列参数成果表站名岔沟英房海城牛庄系列年限(年)24242424降水均值(mm)742.2731.8712.0662.2海城站同步期多年月平均降水量表日123456789101112汛期全年降水量10.110.212.740.658.780.1175.4183.369.938.921.711.5508.7712.0%1.41.41.85.78.211.324.625.79.85.53.01.671.41002.2气象项目区内仅

5、海城水文站有20蒸发器观测资料，本次分析取海城站同步期观测资料系列计算均值，同时根据省水文总站分析的20-e601蒸发分区折算系数k值表，查得海城地区的k值，然后计算蒸发量。而陆面蒸发量则由水量平衡方程推求而得。海城站同步期多年平均各月水面蒸发量如下表：海城站同步期多年平均各月水面蒸发量项目123456789101112全年20cm31.546.9102.2206.2396.9249.3198.0162.6150.0116.266.036.81672.6折算系数0.500.500.500.550.550.610.590.610.610.600.600.500.57e60115.823.451.

6、1113.4168.8152.1116.899.291.569.1939.618.4959.8各月分配%1.62.45.311.817.615.812.210.39.57.34.11.9100从资料分析海城站多年平均蒸发量为1672.6。由于春风影响，5-6月份最大，约598.5,占年蒸发量的33.4%,因此农田常出现旱象,蒸发量在地区分布上东南部小,约1450,由东南向西北递增,西北部大,约1750。（详见年蒸发量等值线图）干旱指数是反映作物生长期内各种气象因子影响下，区域干旱程度的综合指标，海城地区多年平均农作物生长期（4-10月）的干旱指数如下表。农作物生长期干旱指数表月份项目45678

7、910生长期大水体蒸发量113.4168.8152.1116.899.291.569.7811.5同期降水量40.658.780.1175.4183.369.938.9646.9干旱指数2.792.881.900.670.541.311.791.25由表中值分析,海城地区属于半干旱半湿润地区,其特性是春旱夏涝,秋旱与春旱发生机率相当。海城地区南近渤海、黄海，夏季多东南风，湿润多雨；冬季多西北风和北风，寒潮侵袭有时有短时间严寒。春秋两季气候凉爽。因此海城地区属北温带季风区，半干旱半湿润的大陆性气候。其各项气象指标分述如下：2.2.1气温海城地区海城站多年平均气温8.4，月平均气温以7月份最高为2

8、4.7,1月份最低为-11.3,绝对最高气温为36.5,最低气温为-33.7。多年月平均气温见下表：海城站月平均气温表月份123456789101112多年平均气温-11.3-7.50.99.917.621.721.723.517.710.00.9-7.48.42.2.2无霜期海城地区海城气象站从19191979年统计，多年平均无霜期为160天，初霜出现最早时间在9月24日；终霜最晚发生在5月7日，历年初、晚霜日期及无霜期天数见下表:海城站初、终霜日期及无霜期统计表年份195859606162636465666768初霜日期（日/月）2/1013/102/1030/924/94/106/107

9、/104/101/108/10终霜日期（日/月）27/427/41/55/524/41/526/41/54/524/47/5无霜天数（天）1591701551491541571611601541611552.2.3日照海城站多年平均日照时数为2663小时。49月作物生育期日照时数为1463.3小时,其中以5月最多,9月最小,海城站多年月平均日照时数见下表:海城站多年月平均日照时数表月 份123456789101112全年日照时数（小时）195.3200.5235.5245.7280.1256.4422.4421.9237.4222.7178.117726632.2.4结、解冻期据海城站历年观测

10、资料，海城地区土壤开始结冻最早日期为10月16日，稳定冻结日期为11月26日左右，最晚解冻日期为3月26日，稳定解冻日期约在3月11日左右。平均冻结深度1.01.2。2.2.5相对湿度海城站多年平均相对湿度为66%，八月份最大为81%，5月份最小为53%，各月平均相对湿度见下表:海城站多年平均相对湿度表月 份123456789101112多年平均相对湿度656157545366798173686666662.2.6风海城地区为季风区大陆性气候，冬季多北及西北风，最大风速18米/秒，春季多南及东南风，最大风速为20米/秒。3.水文地质辽宁省水文地质二大队于一九八0年对海城地区进行的水文地质调查报

11、告按水文地质径流条件，具体考虑到地貌及地下水类型划分区，以含水层厚薄、水量大小水位埋深等条件划分水文地质区。该区多为基岩裸露，地形坡度陡。沟谷深切，缓坡地带为风化薄层亚砂土或亚粘土含碎石，耕地较少。降水流失较快，裂隙含水不均一，泉涌水量0.24t/h,据含水岩系条件划分为亚区。v1：岩溶裂隙水亚区，分布在英落、牌楼、析木，面积3752，由白云质大理岩，条带状大理岩组成不均匀的裂隙岩落水，泉流量0.24t/h,井涌水量在130t/h。v2：裂隙水亚区，分布在英落、岔沟、孤山镇，面积8592。由变质岩类、混合岩类、花岗岩类组成的不均匀风化带裂隙水或构造裂隙水，泉涌水量在0.17t/h，水位埋深不定

12、，水质为碳酸钙型水。二、社会经济状况海城市是全国经济百强县之一，市场经济发达，一二三产业逐年稳定发展。我市现有人口108万人，其中农业人口85万人，农村劳动力人数60万人，2000年全市粮食总量60万吨，市财政收入5.5亿元,农民人均收入4223元。海城地区以旱作物种植为主，东部山区以林果业为主，西部沿河平原区以水田为主。旱作物以玉米为主，兼有高梁、小麦、大豆等作物。三、生态环境状况海城市地下水资源可采量为94.9107.4万立米/日，年开采水资源3.46亿立米，山区地下水一般经河谷下泄，故未列入开采资源。我市年地表径流总量为4.36亿立米，扣出平原河道径流补给地下水的0.67亿立米，则实际地

13、表水资源为3.69亿立米。随着工农业迅速发展，海城市的水资源呈逐年减少的趋势。四、水利工程现状建国以来，海城地区共兴建了各类水利工程，目前已运用的1500余项。其中，中、小型水库 22 座，截潜流17处，塘坝79座，引水工程114处，方塘及土透井353处，提水上山工程21处，打机电井538眼，发展节水灌溉工程10多处，全市共修建了大中小型排（灌）站 89座，使海城地区的农田排涝达到10年一遇标准。水土保持方面，海城地区山丘区总面积1113.1平方公里,其中水土流失面积592.29平方公里，占山区总面积的52.7%,已治理水土流失面积326.86平方公里,占山区总面积的29.4%。第二章 水资源

14、评价与分析一、 水资源及其特点1 降水：海城地区地处温带季风区，属大陆性气候，夏季多东南风，湿润多雨，冬季多北风，平均年降水量733.7mm,多年平均降水日数84天,最多为109天,最少65天,日降水大于10mm的日数平均为21天。降水量在地区分布上是西北小（650mm），东南大（775mm），与地势变化相应，降水量受多种因素的制约，变化极不规律，二、三年左右丰枯交替，也有连续几年丰水或枯水年。2径流：海城地区地表径流在时间空间上分布很不均衡，由多年水文资料分析得知，东部山区平均每平方公里年产水量为20万立米，西部沿河每平方公里年产水量只有9万立米，主汛期（7、8月）地表径流占年径流的60%，

15、弃水很多，而农灌期用水旺季（5、6月）地表径流只占年径流的5.6%,水量又显得不足,海城地区的地表水资源径流总量为4.36亿3,地下水年可开采资源为3.46亿3,全年总计水资源为7.15亿3。二、水质分析1地表水水质据环保部门布设的水质监测断面，监测结果见下表1999年海城河各所断面水质监测成果表项目断面phssdocodbod油挥发酚cnnh4+no2no3cr+16mno4+指数析木8.0935.69.8010.51.490.29000.850.010.302.40从上表可知海城地区山区地表水水质为类。2地下水水质经环保部门，海城市自来水化验室，辽宁省地质矿产局第五实验室提供的不同水源的水

16、质化验资料说明：海城地区地下水化学类型为，重碳酸钙型，钙钠型或钙镁型水。基本上没有受到污染。水质标准达到国家规定的生活饮用水标准。三水资源利用现状1现状用水量调查据1999年水利工程供水年报统计，海城地区总用水量4.03亿立方米,农业用水3.10亿立米,工业用水2157万立米,生活用水7142万立米,利用地表水10368万立米,地下水29911万立米。2城市用水调查海城市座落在海城河中游段两侧，全市供水由五个供水系统组成，即自来水公司、自备井、部队、鞍山水源地，经统计城市生活用水为1373万立米，城市工业用水为913万立米，城市总用水量为3285万立米.3镇村用水调查海城市除了市区尚有30个乡

17、镇，镇村人口85万人，有耕地147万亩，据调查1999年镇村生活用水2922万立米,工业用水1245万立米，农业用水30980万立米。4现状用水总量海城地区现状用水总量为4.03亿立方米（包括引大河水8788万立米），其中引地表水1.04亿立方米，地下水2.99亿立方米。四、 可利用水资源量海城地区地表水资源总量为3.68亿立米，地下水资源总量为3.46亿立米，我市水资源总量为7.15亿立米，海城地区现状用水量4.03亿立米，尚有3.12亿立米水资源可供利用，其中，农业灌溉可供水量34602万立米。第三章 种子田节水灌溉总体规划设计一、指导思想和发展原则11明确以提高水的利用率和种子田效益为中

18、心，以促进农业结构调整增加农民收入为目标。12要体现水资源统一管理，优化配置节约使用和保护的原则。13坚持统筹规划因地制宜采用综合措施建设与管理并重，立足自力更生和政府适当扶持以及引入市场机制相结合等原则。二、目标与任务本次规划的目标和任务是建立以喷灌为主的种子田节水农业，在全市3个镇区发展节水灌溉工程3.8万亩，喷灌形式半固定式喷灌，并以小机组灌溉作为补充。海城市关于国民经济和社会发展的第十个五年计划和二0一0年发展规划已明确指出“十五”期间农业要上新台阶，要大力发展节水灌溉，以切实方法实现水资源的统一管理。在全市实现用水总量控制和灌溉用水定额管理，强化管理，不浪费水资源，使水资源得到合理的

19、分配，充分发挥水资源的效益，提出十五期间农业用水要进行集中管理，适当收取农业水费，工程建设要实行三制（工程监理制，招投标制，项目法人制），提出按节水要求调整农业生产结构、农业种植结构，使之逐步适应生产力和农业经济的发展。三、节水灌溉总体规划海城市种子田节水灌溉工程位于海城市境内的3个镇区,灌溉水源一是提取地下水，在田内打深井提取地下水进行半固定式喷灌；二是地表水，在田间挖方塘蓄水，由水泵提水至田间进行半固定式喷灌，做为零星地块灌溉设施的小机组尽力布置在河滩地以机动灵活，防止汛期节水设施受到破坏。经现场勘查，初步确定半固定式喷灌万亩，小机组式喷灌0.8万亩。四、典型区规划设计1. 典型区选择选择

20、的典型区要具有代表性，考虑海城市的自然地理和地势以及各地区农业经济的发展状况，选择岔沟镇刘家村为典型进行半固定喷灌工程设计。2. 节水溉灌工程典型设计 2.1 玉米灌溉制度确定玉米植株高大，叶片茂盛，生长期正处于高温季节，所以植株蒸腾和棵间蒸发都很大，在玉米的生长期中，发芽出苗期和苗期日需水量少，拔节以后大大增加，抽穗开花期达最高峰，抽雄穗前10天和以后20天左右的时期是玉米的需水临界期，到灌浆期应需较多水分，蜡熟期以后才显著减少，下表为海城市玉米多年平均需水量表。下表为海城站多年月平均降水量表。海城站多年月平均降水量表日123456789101112汛期全年降水量10.110.212.740

21、.658.780.1175.4183.369.938.921.711.5508.7712.0%1.41.41.85.78.211.324.625.79.85.53.01.671.4100由玉米生育阶段需水规律特点和自然降雨情况分析可以看出，玉米如不灌全生育期至少要有434mm的雨量，特别是在抽雄前后一个月内，要有134的雨量。虽从降雨上看，雨量基本满足玉米生育需要，但海城地区经常出现作物生长期的旱灾。建国后的1951年到1998年的40多年中，相继出现水灾10次，旱灾15次，严重年份如1992年，海城河水断流，6-7月份降水量较常年相比少30%左右。降水量受多种因素的制约，变化极不规律，二、三

22、年左右丰枯交替，也有连续几年丰水或枯水年，经常出现春旱，旱田缺墒、缺苗，严重影响了玉米的出苗率，降低玉米种子产量，潜在影响巨大。为解决这个问题，我们进行了多年观测，提出4个玉米灌溉的关键灌水模式。1）播前灌水。玉米种子发芽出苗的最适宜土壤含水量为田间持水量的60%70%，我市玉米播种时经常遇干旱，需进行播前灌溉，以战春旱保全苗。因项目区多为砂壤土，土质砂性大，保水能力差，宜晚春灌，灌水以3045m3为宜，以免土壤水分过高，推迟播种出苗。2）拔节孕穗期灌水。春玉米出苗后35天左右开始拔节，此时如干旱缺水，则植株生长不良，并影响幼穗的分化发育，甚至雌穗不能形成果穗，雄穗不能抽出而形成“卡脖旱”，造

23、成严重减产。土壤含水量为田间持水量的70%左右，灌水以亩40m3为宜，不宜过大，以免引起植株陡长和倒伏。3）抽穗开花期灌水。此时期日需水量最高，是需水临界期，要求土壤含水量为田间持水量的70%80%，空气相对湿度70%90%。该时期如缺雨天气干旱，往往需56天就要灌一次水，一般需连灌两叁次，才能满足抽穗开花和受粉的需要。灌水以亩40m3为宜。4）灌浆成熟期灌水。玉米受粉后到蜡熟期是籽粒形成期，茎叶中的可溶性养分大量向果穗输送，适宜的水分条件能促进灌浆饱满，此时要求土壤含水量为田间持水量的75%，若遇土壤水分不足应及时灌水，但灌水定额不宜过大，以免引起烂根、早枯或灌后遇雨而引起倒伏，一般灌水以亩

24、30m3为宜。玉米苗期一般需水不多，不需灌水而需蹲苗，土壤含水量为田间持水量的60%65%为宜，但若低于55%左右时也可灌少量水，一般灌水以亩20m3为宜。下表为海城地区玉米灌溉制度表。2.2半固定式喷灌工程典型设计以岔沟镇刘家村一块200亩种子田为典型进行设计，该项目区位于海城河上游岔沟河一带，水文地质分区v2：裂隙水亚区，由变质岩类、混合岩类、花岗岩类组成的不均匀风化带裂隙水或构造裂隙水，水位埋深不定，水质为碳酸钙型水。土壤类型为砂壤土，水源采用深井。2.2.1设计灌水定额设计灌水定额采用田间持水量资料进行计算，对于玉米，结合海城实际以播前灌溉为主，适宜土壤含水率的上、下限为占田间持水量的

25、60%70%，按喷灌工程设计规范喷灌的设计灌水定额采用下式计算：m=100h(1-2)/式中:m-设计灌水定额(m m)-土壤容重(0.0014kg/cm3)h-计划湿润层深度(20cm)1-适宜土壤含水率上限(0.7m)2-适宜土壤含水率下限(0.6m)-喷灌水利用系数(0.9)计算得m=31mm(20m3/亩)2.2.2设计喷灌周期t=( m/w) 式中 t-设计灌水周期(d) w-作物最大日平均耗水量(4.5mm/d)计算得t=6d 2.2.3灌溉定额按设计灌水定额20m3/亩计。2.2.4喷灌保证率依据节水工程设计规范喷灌设计保证率选为90%2.2.5管网布置2.2.6喷头的选择选用z

26、y-2型喷头,性能见喷头性能参数表喷头性能参数表型号流量(m3/h)工作压力(kpa)喷洒射程m喷嘴直径mmzy-22.525017.96.52.2.7喷头的组合间距为了保证喷头喷洒时不出现漏喷，并且具有较高的喷洒均匀度，应当根据当地气候条件确定喷头的组合间距，考虑到喷头射程在风的作用下变化的特点，以及该地区风向不稳定的情况本规划采用全圆喷洒正方形组合，即a=b=1.0*r,当选用中喷2号铝合金喷头时,在喷头的喷嘴直径为6.5mm,工作压力h=0.25mpa下，喷头的流量qp=2.5m3/h，其射程r=17.9m，由于该地区冬季和春季风力比较大，因此,必须采取防风措施，同时兼顾到铝合金管每根长

27、6米，所以取喷头的组合间距为a=b=12m。2.2.8组合喷灌强度对于单支管多喷头同时喷洒的半固定管道式喷灌系统, 其组合喷灌强度可用下式表式:p=kw*cp*ps式中kw风影响系数cp布置系数ps单喷头全圆喷洒时的喷灌强度ps=1000*qp/(*r2)计算结果见下表单支管多喷头组合喷灌强度计算计算参数单位计算结果备注喷头设计流量qm3/h2.5喷头射程rm17.9ka0.7kb0.7喷头间距am12支管间距bm12单喷头全圆喷洒设计喷灌强度psm m/ h2.5设计风速vm/s5.4按3级风力设计风系统kw一支管垂直风向1.6支管平行风向1.86一支管与风向成45度1.73布置系数cp2.

28、39设计喷灌系数pm m/ h11.1按平行支管风向地面坡度%58允许喷灌强度pm m/ h15实际允许喷灌强度m m/ h12因坡度降低20%组合喷灌强度为p=11.1mm/hp=12mm/h2.2.9雾化指标:由于喷头的设计工作压力为h=0.25mpa=25米水头，喷头的喷嘴直径选为6.5毫米，因此，h/d值完全满足喷灌工程技术规划国家标准。2.2.10喷灌系统的水力计算2.2.10.1支管水力计算支管为铝合金管，内径为74mm，支管上喷头间距为12m，支管间距也为12m，支管的沿程水头损失计算公式如下：hf=0.861105lq1.74/d4.74q管道内流量（立米/小时）d管道内径（毫

29、米）l管道长度（米）hf沿程水头损失（米）计算结果如下表支管水力计算表计算内容单位计算结果备注单条支管喷头个数个15单喷头设计流量立米25单条支管流量立米375支管计算长度米186计算沿程水头损失米121第一喷头间距比米05修正多孔系数0378沿程水头损失米46局部水头损失米046总水头损失米506支管进口压力米275允许管道水头损失米52.2.10.2干管水力计算干管采用pvc管，外径110毫米，内径164毫米，壁厚3.5毫米，干管的沿程水头损失采用下式计算:hf=0.948105lq1.77/d4.77式中:hf-管道沿程水头损失(m)l-输水管道长度(m)q-管内过水流量(m3/h)d-

30、管道内径(m m)计算结果见下表干管水力计算表计算内容单位计算结果备注单支管流量立米37.5长度米342干管出水口数个10沿程水头损失米4.7第一喷头间距比米0.5多孔系数f0.452修正多孔系数 0.402实际沿程水头损失米1.9实际局部水头损失米0.2实际干管总水头损失米2.1干管进口流量立米75干管进口压力水头米29.62.2.10.3喷灌系统的设计流量和设计扬程喷灌系统的设计流量为75立米/小时, 设计扬程采用下式计算:h=hm+hf+hj+z计算结果见下表:水泵扬程计算表主干管入口压力水头hm(m)水泵管路总水头损失(m)水源动水位(m)地面高差z (m)喷头高度(m)计算水泵扬程(m)选择水泵扬程(m)29.66.8258170.480水泵选择如下表:水泵性能表水泵型号流量(立米/小时)扬程(m)功率(kw)级数250qj80-80/480803042.2.11喷灌系统的投资估算半固定式喷灌系统，平均亩投资937元，投资估算详见下表：半固定式喷灌系统的投资估算表名称型