泰來縣湯池項目區(qū)玉米膜下滴灌工程技術(shù)研究

石長新，付春雷

1.泰來縣泰來鎮(zhèn)農(nóng)村經(jīng)濟技術(shù)綜合服務(wù)中心，黑龍江 齊齊哈爾 162400

2.黑龍江省泰來縣水務(wù)局，黑龍江 齊齊哈爾 162400

1 膜下滴灌技術(shù)特點

膜下滴灌是把工程節(jié)水、滴灌技術(shù)與農(nóng)藝節(jié)水、覆膜栽培兩項技術(shù)集成的一項嶄新的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)。它是把滴灌帶（毛管）鋪于地膜之下，同時嫁接管道輸水等其它先進技術(shù)，構(gòu)成大田膜下滴灌系統(tǒng)工程。地膜覆蓋種植技術(shù)具有提墑、保墑、增溫、保溫、蓄水和改善光照條件、促進作物早熟高產(chǎn)、抑制土壤的棵間蒸發(fā)、改善土壤微生物活動和物理性狀以及抑制膜內(nèi)雜草生長等多方面的綜合作用。

膜下滴灌具有顯著的淋鹽、節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)的優(yōu)點。滴灌帶鋪設(shè)在膜下，不僅減少了水分的棵間蒸發(fā)，而且水滴進入土壤后使鹽分溶解，并向滴頭四周遷移，一直把鹽分淋洗到濕潤鋒的邊緣。而作物根區(qū)即濕潤鋒中心部分則形成了一個有利于作物生長的淡化脫鹽區(qū)。膜下滴灌不但能使可溶性肥料隨水滴施入土壤，而且還可以定時定量地滿足植株的水肥要求，水肥直接灌到作物主根區(qū)，杜絕了水分深層滲漏和地表徑流，同時覆膜技術(shù)的應(yīng)用，不但節(jié)水而且抑制了鹽化的動力，同時所灌入土壤的水量，絕大部分被作物蒸騰所消耗，田間深層滲漏量很少，具有明顯的節(jié)水效果和顯著的壓鹽作用，水肥基本上在這個相對封閉的空間運移，這種可控性使水、肥、鹽、光、熱、氣優(yōu)化耦合，并使作物的光能利用率趨于最大，達到淋鹽豐產(chǎn)、提高質(zhì)量的目的。另外，膜下滴灌還具有自動化程度高、勞動強度低和抑制雜草孳生等優(yōu)點。

2 周邊地區(qū)膜下滴灌建設(shè)情況

近幾年黑龍江省大慶地區(qū)推出了大田固定式滴灌系統(tǒng)、它綜合了農(nóng)機、農(nóng)學(xué)、水利等多項科學(xué)技術(shù)，并研制成功了適合不同膜寬和播種方式的膜下滴灌鋪膜布管播種機，滴灌的投資成本大大降低。目前，在玉米田使用的膜下滴灌系統(tǒng)器材，初始一次性（包括首部樞紐、干管、支管、滴灌帶）每畝投資已降到300元以下，其中每年需更新一次的滴灌帶，每米0.20元，每畝所需資材只需80元左右。解決了回收再利用廢舊滴灌帶的問題，使用后的滴灌帶以舊換新，再生產(chǎn)率達到97%，不僅解決了滴灌技術(shù)的環(huán)境污染問題，而且節(jié)約了資源，降低了成本。

3 項目區(qū)工程設(shè)計方案

項目區(qū)概況：玉米膜下滴灌項目地塊位于泰來縣湯池鎮(zhèn)合興村，地形呈長方形，長為400m，寬度100m，面積3.3hm2(50畝)。土壤質(zhì)地為輕黏土，容重1.4g/cm3，鹽堿含量不大，未見較大的鹽堿斑，土層25～30cm左右。土地十分肥沃，經(jīng)過多年整地，地面較平整，周邊有防風(fēng)林?？傮w地勢東高西低、北高南低；坡降：東西5‰，南北10‰。

3.1 水源工程設(shè)計

泰來縣湯池鎮(zhèn)玉米膜下滴灌工程控制面積50畝，計劃新打機井1眼，地下水作為供水水源，通過機電井直接加壓給灌溉工程系統(tǒng)直接供水，系統(tǒng)首部樞紐與水源工程布置在一起。

3.2 膜下滴灌工程設(shè)計

1）灌溉系統(tǒng)的選擇

黑龍江省膜下滴灌劃分為膜下滴灌大系統(tǒng)建設(shè)和小系統(tǒng)建設(shè)兩種。泰來縣湯池鎮(zhèn)玉米膜下滴灌工程采用膜下滴灌大系統(tǒng)，工程灌溉面積50畝。

2）管網(wǎng)布設(shè)的原則

（1）符合滴灌工程總體要求，采用機電井直接加壓給灌溉工程系統(tǒng)直接供水，管網(wǎng)以單井控制灌溉面積作為一個完整系統(tǒng)。

（2）根據(jù)水源和灌溉田塊情況，采用地上直接布設(shè)，注意避開地上障礙物，力求易于安裝和拆卸。輸配水管道沿地勢較高位置布置，支管垂直于作物種植行布置，毛管順作物種植行布置。采用樹狀管網(wǎng)，其各級管道應(yīng)盡量采取兩側(cè)分水的布置形式。

（3）在進行各級管道水利計算時，應(yīng)同時驗算各級管道產(chǎn)生水錘的可能性以及水錘壓力的大小值，以便采取水錘防護措施。特別是在管道縱向拐彎處，為防止管道破壞，應(yīng)檢查是否可能產(chǎn)生真空并且在管道規(guī)定壓力中預(yù)留2～3m水頭的余壓。

（4）輸配水管網(wǎng)各級管道進口設(shè)置節(jié)制閥；分水口較多的配水管道，每隔3～5個分水口設(shè)置一個節(jié)制閥。在管道的駝峰處或管道最高處應(yīng)安裝排氣閥，在水泵逆止閥的下游或閘閥的上游管道處應(yīng)安裝防止水錘的防護裝置。

（5）管網(wǎng)布置盡量平行與溝、渠、路、林帶，順田間生產(chǎn)路和地邊布置，以利耕作和管理。

3）管網(wǎng)布設(shè)形式

項目區(qū)地塊垅向為東西走向，東西向長400m，南北向?qū)?00m，機井在地塊的西側(cè)，根據(jù)適宜的地塊長度和供水方式確定給水支管距離為120m，布置形式主要依據(jù)水源的種類和位置以及管網(wǎng)類型不同，布設(shè)為 “一”形、這種布置形式適用于控制面積較小的井灌灌區(qū)（如圖1）。水源井位于田塊一側(cè)，地塊成方形或長方形。

圖1 泰來縣玉米膜下滴灌工程平面布置“（一”字形布置）

4）種植模式的選擇

項目區(qū)農(nóng)田耕地具有一定平整、分布面積大，以起攏式作業(yè)為主等特點，為了發(fā)揮最佳的灌溉效益，膜下滴灌選擇單行干管直線布置，毛管順作物行向布置，該項目區(qū)種植作物為玉米，膜下滴灌種植模式采用大壟雙行種植，壟寬120～130cm， 株距20～30cm。本次規(guī)劃采用的種植模式為一膜一管二行布置，滴管布置與垅間距見圖2。

圖2 一膜一管二行種植

5）系統(tǒng)工作制度

滴灌系統(tǒng)的工作制度通常分為續(xù)灌、輪灌和隨機供水3種情況。根據(jù)項目區(qū)作物種類，水源條件和經(jīng)濟狀況等因素合理選擇灌溉制度為輪灌，可以減少工程投資，提高設(shè)備利用率，增加灌溉面積。一般是將干管、支管分成若干組，由干管輪流向支管供水，支管輪流向輔管或同時向毛管供水，一條支管（輔管）所控制的面積為一個灌水小區(qū)，由若干個小區(qū)構(gòu)成一個輪灌組。

輪灌組數(shù)的確定：

輪灌組的數(shù)目根據(jù)水源流量和各級管道的經(jīng)濟管徑、輸水能力和作物的需水要求確定，同時使水源的水量與計劃灌溉的面積相協(xié)調(diào)，計算確定項目區(qū)輪灌組數(shù)為10組。

6）水源設(shè)計及水量平衡分析

區(qū)域無地表水資源，用地下水作為水源打機井灌溉，設(shè)計井深40m，單井出水量30～40m3/h，水源水質(zhì)符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)的要求。

水量平衡分析：機井單井涌水量為30～40m3/h，選用常規(guī)水泵出水量20m3/h作為供水量計算，該流量在滿足項目區(qū)作物的最大耗水期灌水時的灌溉面積：

A=ηQt/10Ia

=0.9×20×22/(10×3.5)

=11.3hm2大于3.3 hm2，能滿足灌溉要求。

7）管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

水源→加壓提水設(shè)備（水泵）→首部裝置（含過濾器、施肥設(shè)施等）→主干管→分干管→輔管→毛管（滴管帶）。

8）系統(tǒng)首部的設(shè)計

滴灌系統(tǒng)首部的設(shè)計包括：水泵、水源過濾設(shè)備及施肥罐的選型。

（1）水源過濾設(shè)備選型

水源為井水，水質(zhì)良好適于農(nóng)田灌溉，所含雜質(zhì)主要為砂粒，首部選用一組獨立單體過濾器即可，其型號選擇應(yīng)根據(jù)其過流量（系統(tǒng)的設(shè)計流量）確定，本系統(tǒng)設(shè)計流量為20m3/h，因此選用過流能力大于等于該值的潛水泵。

（2）施肥罐選擇

施肥罐的選型一般根據(jù)滴灌地的規(guī)劃面積即系統(tǒng)流量選擇，面積大的選用較大容積的，面積小的選用較小容積的。本系統(tǒng)規(guī)劃面積為3.3公頃(50畝)，應(yīng)選用施肥罐為20L。

（3）水泵與動力選型

揚程：H揚 =系統(tǒng)總揚程+井水動水位+ΔZ(高差)+安全富裕度=7+5.7+4.3+25+2+5=49m

流量Q泵根據(jù)滴灌系統(tǒng)設(shè)計流量選定。

據(jù)以上最不利情況下的水力計算，系統(tǒng)正常工作所需總揚程為51m，所需總流量為20m3/h，因此所選水泵型號為：150QJ20-50/7-11，其配套電機功率為11kW。