麥田自壓滴灌技術(shù)的應(yīng)用與推廣

王春素

（博樂農(nóng)五師全新勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 新疆博樂 833400）

新疆兵團(tuán)第五師（以下簡(jiǎn)稱五師）位于新疆博爾塔拉蒙古自治州境內(nèi)。本區(qū)域遠(yuǎn)離海洋，氣候干燥，屬典型的大陸性氣候，年均降水量90mm，年均蒸發(fā)量1500mm，擁有的水資源量極為有限，季節(jié)性缺水矛盾突顯，嚴(yán)重阻礙了五師農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，推廣節(jié)水灌溉技術(shù)是五師經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展的必然選擇。自壓滴灌技術(shù)因具有耗能低、運(yùn)行成本低、收益高等優(yōu)點(diǎn)，而成為五師近幾年節(jié)水灌溉技術(shù)實(shí)施的重要模式。先后在有發(fā)展自壓滴灌工程條件的84 團(tuán)和88 團(tuán)實(shí)施0.6 余萬hm2小麥自壓滴灌示范項(xiàng)目。

1 自壓滴灌定義和特點(diǎn)

自壓滴灌是利用水源自然落差實(shí)現(xiàn)滴灌的一種系統(tǒng)技術(shù)，具有水源供給適應(yīng)性強(qiáng)（通過蓄水池供水），不用電能，安裝方便的特點(diǎn)，從而獲得節(jié)能、節(jié)水、節(jié)肥、提高品質(zhì)、增加產(chǎn)量、降低成本、生態(tài)環(huán)保的效果。

2 自壓滴灌與加壓滴灌技術(shù)優(yōu)勢(shì)比較

加壓滴灌可以節(jié)水，提高農(nóng)作物品質(zhì)、產(chǎn)量，提高肥效，節(jié)約勞動(dòng)力，減少病蟲害等，且自壓滴灌和加壓滴灌相比更具有優(yōu)越性。

（1）自壓滴灌工程運(yùn)行成本低。因自壓滴灌是利用水源自然落差實(shí)現(xiàn)滴灌的一種系統(tǒng)技術(shù)。因此除固定投資外，基本無運(yùn)行費(fèi)用。而加壓滴灌是利用電能帶動(dòng)水泵加壓實(shí)現(xiàn)滴灌的一種系統(tǒng)技術(shù)，除固定投資外，運(yùn)行過程中需耗費(fèi)電能。

（2）自壓滴灌工程可充分利用地表水，由管道輸水代替原來的渠道輸水，減少了地表水的滲漏損失，有利于減少地下水的提取量，保護(hù)地下水源，同時(shí)提高農(nóng)業(yè)的灌溉保證率。

（3）自壓滴灌工程安全，便于管理。自壓滴灌工程與加壓滴灌工程相比單個(gè)系統(tǒng)控制面積大，減少了高壓線路、變壓器、井房的修建。萬畝耕地的連隊(duì)只需修建1～2 個(gè)自壓系統(tǒng)，管理方便，杜絕高壓線路雜、電損嚴(yán)重、管井人員多的不安全因素。

（4）因河水水溫與氣溫差別不大，因此河水自壓滴灌灌溉下的作物出苗比井水加壓滴灌出苗快1～2 天。

（5）因河水中含有一定的養(yǎng)分和礦物質(zhì)，河水自壓滴灌灌溉有利于作物的生長(zhǎng)。

3 自壓滴灌工程設(shè)計(jì)

以五師88 團(tuán)已實(shí)施某小麥自壓滴灌工程為例。系統(tǒng)控制面積333.33hm2，自壓滴灌工程包括場(chǎng)外工程和場(chǎng)內(nèi)工程兩部分，其中場(chǎng)外工程包括沉淀池、總干管網(wǎng)和組合過濾器；場(chǎng)內(nèi)工程包括干管、施肥系統(tǒng)、分干管、支管、輔管和毛管。

自壓滴灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為：水源→引水樞紐→沉淀池→主干管→組合過濾器→干管→施肥罐→分干管→支管→輔管→滴灌帶→滴頭。

3.1 場(chǎng)外工程設(shè)計(jì)

3.1.1 沉淀池設(shè)計(jì)

自壓滴灌工程沉淀池采用條形池，斷面形式為現(xiàn)澆混凝土梯形斷面，由節(jié)制閘、進(jìn)水口、沉淀區(qū)等組成。進(jìn)水口、沉淀區(qū)為平行渠道布置，進(jìn)水口為開敞式，位于節(jié)制閘前，以寬頂堰流型式進(jìn)入沉淀池。

（1）沉淀池設(shè)計(jì)流量計(jì)算。設(shè)計(jì)流量等于系統(tǒng)流量加總干管和沉淀池的損失流量。系統(tǒng)流量按式A=η Qtd/10Ia計(jì)算，式中：A為灌溉面積，hm2，取333.33hm2；Q為水源可供流量m3/h；η為灌溉水利用系數(shù)，取0.90；td為水源每日供水時(shí)數(shù)，取20h；Ia為設(shè)計(jì)供水強(qiáng)度，5.0mm/d。經(jīng)計(jì)算系統(tǒng)流量為926m3/h。考慮系統(tǒng)總干管和沉淀池的損失水量，最終確定沉淀池設(shè)計(jì)流量為1080m3/h。

（2）沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)選用。表面負(fù)荷率v0=0.72m/h，停留時(shí)間 T停留=3.0h，水平流速v=36m/h。

（3）經(jīng)計(jì)算最終確定沉淀池長(zhǎng)度為120m，底寬為10m，上口寬為22m，池深為3m。

3.1.2 總干管設(shè)計(jì)

（1）管材材質(zhì)確定。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，對(duì)于小口徑管道（600mm 以下）用PVC-U 管，大口徑管道（600mm 及以上）用玻璃鋼管。管材耐壓等級(jí)選擇依據(jù)現(xiàn)有材料生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的管材壓力等級(jí)及管道靜水狀態(tài)下管內(nèi)水壓力確定。壓力等級(jí)規(guī)格有0.4、0.6、0.8、1.0MPa。

（2）總干管管徑的選擇原則采用造價(jià)最低原則設(shè)計(jì)。地面坡降不大于0.3 時(shí)，其公式為：D=KD（Qm/I）1/b，式中：D為管內(nèi)徑；KD為系數(shù)，查表取14.6；m為指數(shù)，取1.77；b為指數(shù)，取4.77；I為地形坡降，取2.0%。根據(jù)滴頭工作壓力及管網(wǎng)入口所需壓力水頭，主干管末端要求壓力水頭不低于33.05m（含10m 過濾器損失），則主干管長(zhǎng)度為：L=H/(I/(1+I2)1/2-fQm/Db)。經(jīng)計(jì)算，主干管長(zhǎng)度L=2002m，主干管采用de500 的PVC-U 管，壓力等級(jí)選為0.4MPa。

3.1.3 過濾器選擇

渠水通過沉淀池一級(jí)處理后，還需在主干管末端設(shè)置砂石+網(wǎng)式組合過濾器作為二級(jí)水質(zhì)處理。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，同時(shí)考慮方便以后的清污，過濾器過流量設(shè)計(jì)要留有一定的余地，最終確定系統(tǒng)過濾器型號(hào)為六砂+二十四網(wǎng)（一砂+四網(wǎng)過流量為200m3/h）。

3.2 場(chǎng)內(nèi)工程設(shè)計(jì)

因自壓滴灌工程場(chǎng)內(nèi)工程設(shè)計(jì)和加壓滴灌田間管網(wǎng)設(shè)計(jì)類似，因此本文不作詳細(xì)說明，只介紹小麥自壓滴灌工程主要技術(shù)參數(shù)的選擇和灌溉制度的制定。

3.2.1 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）灌溉設(shè)計(jì)保證率。本設(shè)計(jì)取90%；

（2）設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)取5.0mm/d；

（3）灌溉水利用系數(shù)。本設(shè)計(jì)取0.90；。

（4）灌水均勻系數(shù)Cu。本設(shè)計(jì)取0.8；

（5）設(shè)計(jì)允許流量偏差率，本設(shè)計(jì)允許流量偏差率不應(yīng)大于20%；

（6）設(shè)計(jì)日工作小時(shí)。本次設(shè)計(jì)日工作小時(shí)取20 小時(shí)；

（7）計(jì)劃土壤濕潤(rùn)層深。小麥計(jì)劃土壤濕潤(rùn)層深取40cm。

3.2.2 灌溉制度的制定

項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃種植作物為小麥，根據(jù)作物的需水特性和當(dāng)?shù)貧夂?、土壤、農(nóng)業(yè)技術(shù)條件綜合分析，結(jié)合已建滴灌工程的運(yùn)行情況，計(jì)算灌水定額，制定作物的灌溉制度表。

（1）滴灌最大凈灌水定額。按GB/T50485—2009《微灌工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：

式中：Np為每顆作物所占的滴頭數(shù)；Se為滴頭沿毛管上的間距，m；W為濕潤(rùn)寬度，m；Sp為作物株距，m；Sr為作物行距，m。經(jīng)計(jì)算，P=65%，mmax=22.43mm。

（3）設(shè)計(jì)灌水定額。根據(jù)公式md=T×Ea，m′=md/η，式中：md為設(shè)計(jì)凈灌水定額，mm；m′為設(shè)計(jì)毛灌水定額，mm；η為灌溉水利用系數(shù)，0.90。經(jīng)計(jì)算確定md=20mm，m′=22.22mm。

（4）根據(jù)公式t=m′×Se×Sl/qd，式中：t為1 次灌水延續(xù)時(shí)間，h；Se為灌水器間距，取0.3m；Sl為毛管間距，取毛管平均間距0.6m；qd為灌水器設(shè)計(jì)流量，取2.0L/h。經(jīng)計(jì)算t=2.0h。

4 結(jié)語

本自壓滴灌工程經(jīng)實(shí)際運(yùn)行后，小麥產(chǎn)量較淹灌提高1500kg/hm2，運(yùn)行成本較同地區(qū)加壓滴灌低900 元/hm2。自壓滴灌系統(tǒng)技術(shù)是目前團(tuán)場(chǎng)建設(shè)中實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的一項(xiàng)實(shí)用農(nóng)田水利技術(shù)，是發(fā)展高效農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的有效途徑。自壓滴灌工程的實(shí)施，可大大緩解項(xiàng)目區(qū)小麥季節(jié)性缺水，不僅能夠節(jié)省大量的水資源，提高小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量，減少水、肥的流失，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)量，降低種植成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也是利用先進(jìn)科技手段在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉應(yīng)用方面的一個(gè)突破。有利于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)真正意義上的高效、節(jié)能、節(jié)水灌溉的設(shè)施農(nóng)業(yè)。加快新農(nóng)村建設(shè)步伐具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。