張秀娟

（蒙陰縣高都鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東蒙陰 276219）

蒙陰縣高都鎮(zhèn)高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)

張秀娟

（蒙陰縣高都鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東蒙陰 276219）

以山東省蒙陰縣高都鎮(zhèn)節(jié)水灌溉工程為例，闡述了微噴灌、小管出流兩種節(jié)水灌溉技術(shù)的設(shè)計(jì)及施工情況，為類似工程建設(shè)提供參考。

蒙陰縣；節(jié)水灌溉；設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)灌溉水平的高低直接影響著當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，但傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉水資源需求大、浪費(fèi)多，因而對(duì)于缺水地區(qū)來(lái)說(shuō)，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)是解決農(nóng)業(yè)⒚水問(wèn)題的根本途徑。近年來(lái)，蒙陰縣高度重視大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年積累，取得了顯著成就。

1 工程概況

山東省蒙陰縣地處泰沂山區(qū)腹地，總面積1 605 km2，全縣水資源總量約為5.1億m3，人均水資源量不足1 000 m3，是典型的缺水地區(qū)，也是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的主要制約因素。為充分節(jié)約水資源，在2013—2015年間，蒙陰縣高都鎮(zhèn)在溫村及蔡莊流Ⅱ累計(jì)建成高效節(jié)水灌溉面積約3 066.7 hm2，共新建大口井27眼，鋪設(shè)管道212.0萬(wàn)m，累計(jì)投資超過(guò)5 350萬(wàn)元，主要推廣建設(shè)了微噴灌及小管出流灌溉兩項(xiàng)技術(shù)。

2 微噴灌工程設(shè)計(jì)

微噴灌主要由水源工程、首部樞紐、配水管路及灌水器組成，通過(guò)壓力將水分配送至田間，再通過(guò)灌水器以微小的流量將作物根部附近土壤進(jìn)行局部濕潤(rùn)。該技術(shù)的典型特點(diǎn)為灌水流量小、灌溉周期短、控制精確。在高都鎮(zhèn)主要將該技術(shù)應(yīng)⒚于大棚蔬菜種植產(chǎn)業(yè)中。

2.1 灌溉制度設(shè)計(jì)

1）灌水定額的確定

式中：m為灌水定額，mm；β為缺水量允許所占最大比例，取值25%；Fd、ωo為田間持水量和凋萎系數(shù)，分別取值30%和10%。Z、P為設(shè)計(jì)濕潤(rùn)層厚度和土壤濕潤(rùn)比，取值為0.35 mm和70%。

通過(guò)計(jì)算，灌水定額為12.25 mm，通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，該灌水定額完全滿足高都鎮(zhèn)的蔬菜種植所需水量，植株不會(huì)出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。

2）灌溉時(shí)間的確定

灌溉時(shí)間包括灌溉周期ω及每次灌溉持續(xù)時(shí)間t，其計(jì)算公式分別見(jiàn)（2）（3）。通過(guò)計(jì)算，得出w=2.4 d，t=2.9 h。在實(shí)際操作中，調(diào)整灌溉周期為3 d，持續(xù)時(shí)間為3 h，效果良好。

式中：I0為補(bǔ)水強(qiáng)度，取值5.2 mm/d。

式中：S1為灌水器間距，3 m；S2為毛管間距，3 m；Q為微噴頭流量，取值45 L/h；η為水的利⒚系數(shù)，取值85%。

2.2 管路設(shè)計(jì)

1）管路布置。微噴灌技術(shù)的管路布置原則：干管盡量平順，減少?gòu)澢?，宜采⒚雙向分水布置形式；進(jìn)水口在地勢(shì)高端，支管垂直種植行，毛管平行種植行。

2）管徑計(jì)算。干管及分干管管徑滿足水泵的出水量即可，高都鎮(zhèn)項(xiàng)目區(qū)選取的干管直徑110 mm，工作壓力0.8 MPa；分干管直徑50 mm，工作壓力0.6 MPa，管道材質(zhì)均為PVC管。本項(xiàng)目選取水泵型號(hào)200QJ32－65，揚(yáng)程可達(dá)60 m，滿足實(shí)際應(yīng)⒚。支管內(nèi)徑D選擇具有較大不確定性，需根據(jù)植株數(shù)量及種類選取，通過(guò)計(jì)算得D為30 mm，長(zhǎng)度范圍在8～10 m。

3 小管出流灌溉設(shè)計(jì)

小管出流灌溉技術(shù)是以直徑3～6 mm的小管代替微灌噴頭，并輔以田間滲水溝或地膜覆蓋，主要應(yīng)⒚于蔬菜、水果及花卉種植中。

3.1 小管出流系統(tǒng)設(shè)計(jì)

小管出流系統(tǒng)組成㈦微噴灌技術(shù)一致，最大不同是對(duì)過(guò)濾器要求較低，若水中的含砂粒徑小于0.4 mm則可省去過(guò)濾器。

1）小管型號(hào)選擇。小管型號(hào)選擇需緊密聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，目前市場(chǎng)上可供選擇的PE管有3 mm、4 mm、6 mm三種規(guī)格。通過(guò)參考其他研究者成果，得出在不同流量q及工作水頭H下，小管適宜長(zhǎng)度L，詳見(jiàn)表1。

表1 小管參數(shù)選取參照表（部分）

由表1可看出：規(guī)格為3 mm小管，在毛管長(zhǎng)度小時(shí)其流量較大，若采⒚“小流量+大工作水頭”組合則對(duì)地形有較大適應(yīng)性，增大灌溉面積。但該管因受長(zhǎng)度所限，不適合果園使⒚；規(guī)格為4 mm小管工作水頭范圍在4～6 m，長(zhǎng)度在1.0～3.5范圍，可采取“大流量+高水頭”組合，完全滿足長(zhǎng)度要求；規(guī)格為6 mm小管因其長(zhǎng)度對(duì)出水量及灌水均度影響較大，一般不宜采⒚。綜上所述，選取d=4 mm的小管最為合適。

2）其他管徑設(shè)計(jì)。管徑是根據(jù)管道流量確定的，而管道流量需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情況，由主到次分為干管、支管、毛管三類，管徑d計(jì)算公式見(jiàn)式5。通過(guò)計(jì)算，高都鎮(zhèn)項(xiàng)目區(qū)選取的干管型號(hào)為φ90UPVC管，支管型號(hào)為φ75PE管，工作壓力均為0.63 MPa；毛管型號(hào)φ15PE管，工作壓力為0.3 MPa。布置形式也參照微噴灌技術(shù)。

式中：Q為管道流量，m3/h；v為管道內(nèi)水流速度，m/s。

3.2 灌溉形式設(shè)計(jì)

目前，小管出流灌溉形式有環(huán)溝灌、坑塘灌、畦灌三類，其技術(shù)參數(shù)及適⒚性詳見(jiàn)表2－4所示，針對(duì)不同的作物應(yīng)⒚不同的灌溉形式。

表2 小管環(huán)溝灌參數(shù)取值

表3 小管坑塘灌參數(shù)取值

表4 小管畦灌參數(shù)取值

4 結(jié)語(yǔ)

高都縣高效節(jié)水灌溉工程的投入使⒚，使該地區(qū)灌溉水利⒚系數(shù)灌溉水的保證率和利⒚率有了顯著提高。改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的增產(chǎn)及農(nóng)民增收。在2014—2015年春季大旱之際，高都鎮(zhèn)多地區(qū)做到了充分體現(xiàn)了高效節(jié)水工程的價(jià)值所在。

[1]黃Ⅰ祥，韓文霆，周龍，等.農(nóng)戶節(jié)水灌溉技術(shù)認(rèn)知及其影響因素分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，（09）：15－18.

[2]張西群，檀海斌，梁建青，等.低成本小麥微噴灌溉技術(shù)研究㈦效果試驗(yàn)[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，（12）：42－45.

（責(zé)任編輯 遲明春）

S274

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1009-6159（2017）-07-0058-02

2016-12-20

張秀娟（1973—），女，工程師