膜下滴灌工程設(shè)計(jì)主要參數(shù)選擇淺析

王軍俊

【摘要】滴灌設(shè)施投入高，設(shè)備選型和系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)不夠科學(xué)合理，影響了膜下滴灌效益的發(fā)揮，制約著該技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)就棉花膜下滴灌工程設(shè)計(jì)中幾個(gè)主要參數(shù)選擇談幾點(diǎn)意見。

【關(guān)鍵詞】滴頭流量；滴頭間距；毛管間距；土壤濕潤(rùn)比；日耗水強(qiáng)度；土層深度

【Abstract】Drip irrigation facilities into high， equipment selection and system design is not scientific and reasonable， affecting play by Drip Irrigation efficiency， which restricts the further development of this technology. Now on mulched drip engineering design several key parameters to make a few comments.

【Key words】Dripper discharge；Emitter spacing；Spacing capillary；Soil moist ratio；Daily water；Soil depth.

新疆是我國(guó)嚴(yán)重的干旱區(qū)之一，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的突出特點(diǎn)是荒漠綠洲，灌溉農(nóng)業(yè)，水資源短缺，成為制約該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善的瓶頸。滴灌技術(shù)為干旱地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代化高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，改善生態(tài)環(huán)境開辟了一條新路，為緩解我區(qū)旱情，改善生態(tài)環(huán)境發(fā)揮了積極作用。但滴灌設(shè)施投入高，設(shè)備選型和系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)不夠科學(xué)合理，影響了膜下滴灌效益的發(fā)揮，制約著該技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)就棉花膜下滴灌工程設(shè)計(jì)中幾個(gè)主要參數(shù)選擇談幾點(diǎn)意見。

1. 滴頭流量和滴頭間距

（1）通過幾年來對(duì)不同滴頭流量，不同土質(zhì)條件下的土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究可以看出，重壤土的土壤水分分布形狀如同一個(gè)“碗”，滴水點(diǎn)處水分增量最大，越向深處越小，濕潤(rùn)峰的寬深比較大。在一定水量下，流量越大，濕潤(rùn)深度越淺，濕潤(rùn)寬度越大（圖1、圖2、圖3）。當(dāng)?shù)晤^流量達(dá)到3升/小時(shí)，地表出現(xiàn)徑流跡象。對(duì)中壤土來說，在滴水量相同時(shí)，滴頭流量越大，濕潤(rùn)寬度就越大，而濕潤(rùn)深度差別不大（圖4、圖5、圖6）。當(dāng)?shù)晤^流量大于3升/小時(shí)，開始出現(xiàn)徑流跡象，當(dāng)?shù)晤^流量為4升/小時(shí)，徑流更加明顯。對(duì)砂土而言，土壤水分主要以垂直入滲為主，當(dāng)?shù)嗡窟_(dá)到4升時(shí)，砂土濕潤(rùn)深度可達(dá)60厘米，此時(shí)地表濕潤(rùn)寬度為35厘米左右（圖7、圖8）。

（2）綜上所述，重壤土和中壤土滴頭流量不宜超過3升/小時(shí)，在不產(chǎn)生地表徑流情況下取較大值（從排鹽效果和滴頭抗堵效果考慮）。另外，根據(jù)土壤濕潤(rùn)峰的變化情況，滴頭間距也沒必要太小，一般重壤土可選擇0.4～0.5米，中壤土可選擇0.4米左右。對(duì)砂土來說，滴頭流量宜選擇較大值，可取到3～4升/小時(shí)，滴頭間距不宜超過0.3米。同時(shí)，在有鹽堿的土壤上，滴頭流量的選擇，在不產(chǎn)生地表徑流情況下，宜取其上限值，這樣有利于在棉花根層形成淡化區(qū)，排鹽效果較好。

2. 關(guān)于毛管間距確定

在滴灌系統(tǒng)投資中，毛管投資占有相當(dāng)大的比重。由圖9、圖10可以看出，在中壤土上，土壤濕潤(rùn)寬度隨滴頭流量的增加而增大，滴頭最大濕潤(rùn)直徑可達(dá)140cm。采用一管四行棉花布置毛管，毛管到最邊行棉花的距離為55～60 cm，機(jī)采棉棉花行距配置（66+10 cm）中，毛管到最邊行棉花距離只有43 cm。說明在壤土和重壤土類土壤上采用“一管四行”方式布置毛管是完全可行的，這樣毛管間距可由原來90 cm，增加到120 cm左右，每畝毛管用量可減少1/3，可充分發(fā)揮滴灌系統(tǒng)的效益，有效降低滴灌設(shè)施投入。

3. 關(guān)于土壤濕潤(rùn)比

土壤濕潤(rùn)比是指在土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)，濕潤(rùn)土體與總土體的比值。在田間由于滴頭流量和滴水量及土壤質(zhì)地的變化，其濕潤(rùn)比是有差異的，通過試驗(yàn)和計(jì)算分析，三種土壤膜下滴灌棉花花鈴期平均土壤濕潤(rùn)比為63%。因此，在滴灌工程設(shè)計(jì)中，壤土類土壤上棉花花鈴期膜下滴灌濕潤(rùn)比取60～65%較適宜，重壤土取上限值，砂土和砂壤土取下限值。

4. 最大日耗水強(qiáng)度

根據(jù)多年實(shí)測(cè)資料，在奎屯罐區(qū)，不同土壤膜下滴灌棉花花鈴期平均日耗水率為4.5～5.4mm（表1）。因此，在該地區(qū)棉花膜下滴灌工程設(shè)計(jì)中，棉花最大日耗水強(qiáng)度取4.5～5mm/d較適宜，其它地區(qū)棉花最大日耗水強(qiáng)度，可采用當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)值確定，沒有實(shí)測(cè)資料可參考?xì)夂蝾愃频貐^(qū)資料確定，也可用彭曼公式求得。

5. 計(jì)劃濕潤(rùn)土層深度

膜下滴灌不僅濕潤(rùn)區(qū)域小，而且濕潤(rùn)深度也遠(yuǎn)比常規(guī)溝灌淺，屬于淺層灌溉。根據(jù)大量土壤水分監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，在棉花膜下滴灌合理灌溉制度下，滴灌的土壤濕潤(rùn)深度基本在60cm以內(nèi)，而溝灌一般都在100cm以下。從土壤水分消耗來看，膜下滴灌60cm土層以內(nèi)土壤含水量分布有波動(dòng)（發(fā)生變化），60cm深度以下，土壤含水量幾乎沒發(fā)生變化（圖11），說明60cm以下土層水分幾乎沒有消耗。因此，膜下滴灌棉花最大計(jì)劃濕潤(rùn)層深度不宜超過60cm。一般取50～60cm較適宜。

6. 土壤適宜含水率上、下限

滴灌設(shè)計(jì)中所指的土壤適宜含水率上、下限是指滿足棉花花鈴期需水要求，土壤適宜含水率上、下限值，一般用占田間持水率的百分?jǐn)?shù)表示。對(duì)常規(guī)溝細(xì)灌土壤適宜含水率上、下限一般取田間持水率的100%和60%。膜下滴灌是一種控制灌溉，可適時(shí)適量控制滴灌水量，調(diào)節(jié)水分含量。通過多年試驗(yàn)，土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤水分上限控制在80%～85%，下限控制在60%～65%較適宜。

7. 關(guān)于干管工作壓力的選擇

在滴灌工程設(shè)計(jì)中，干管工作壓力的選擇，直接影響到工程的投資。從滴灌系統(tǒng)本身工作需要來說，干管工作壓力選用0.4MPa較經(jīng)濟(jì)。但采用滴灌技術(shù)后，田間已沒有任何渠道，當(dāng)種植小麥等密植作物時(shí)，采用噴灌方式灌溉，干管工作壓力不夠。因此，在滴灌工程設(shè)計(jì)中，建議干管工作壓力選擇0.6MPa，而且系統(tǒng)的地埋管道按噴、滴灌或滴灌、管道灌共用考慮。