發(fā)展三門峽“現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)”探索果園微噴灌系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

□張 珂 □楊 穎（三門峽市水利局）

為加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高農(nóng)田抗御旱澇災(zāi)害的能力，提高現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)（蘋果）產(chǎn)量和質(zhì)量，增加農(nóng)民收入，三門峽通過高效節(jié)水灌溉工程的建設(shè)，改變當(dāng)?shù)夭捎么笏嘣斐伤Y源浪費(fèi)的現(xiàn)狀，選取陜縣張村鎮(zhèn)石塬村發(fā)展果園微噴灌溉173 hm2，為擴(kuò)大豫西丘陵區(qū)灌溉面積、興建高效節(jié)灌工程起到示范帶頭作用。

1 項(xiàng)目概況

陜縣西張村鎮(zhèn)石塬村人口2660人，耕地300 hm2，其中可灌溉面積100 hm2，勞動(dòng)力占人口總數(shù)的1/3，人均年收入4700元。項(xiàng)目擬發(fā)展果園灌溉面積173 hm2，均為微噴灌。

工程規(guī)劃在澗里灌區(qū)主干渠溝旁建1座50m3水池，從澗里灌區(qū)主干渠引水至水池，建提水泵站一處，提水流量150m3，泵站揚(yáng)程140m，通過320m提水管道將水抽至灌區(qū)南部道路旁高點(diǎn)。在道路旁建1000m3高位水池1座，建管理院1座，管理房110m2，安裝過濾設(shè)施1套，過濾流量為150 t/h，過濾設(shè)施由網(wǎng)狀過濾和濾料過濾設(shè)施構(gòu)成。將水過濾凈化后通過3條配水干管長(zhǎng)3510m，7條配水支管長(zhǎng)4652m，鋪設(shè)配水斗管長(zhǎng)9010m，將水送至田間，鋪設(shè)田間管道1.56萬m，鋪設(shè)HD-PE微噴管帶44.35萬m，安裝噴頭15.04萬個(gè)，工程總投資801.11萬元。

2 項(xiàng)目區(qū)需水量及供需平衡分析

工程利用澗里水庫(kù)水為水源，澗里水庫(kù)控制流域面積79.30 km2，總庫(kù)容1393萬m3，興利庫(kù)容858萬m3。項(xiàng)目區(qū)從澗里水庫(kù)引水主干渠提水，澗里水庫(kù)主干渠深1.30m，寬1.20m，設(shè)計(jì)引水流量1.50m3/s，引水管道采用φ400PE管，引水流量為0.22m3/s，根據(jù)提灌站設(shè)計(jì)，新建泵站提水流量為4.60×10-2m3/s。項(xiàng)目區(qū)種植作物全部為蘋果，按照《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》（SL207-98），確定灌溉保證率為75%，果樹的年灌溉次數(shù)為3次，灌溉定額為6m3/hm2，凈需水量23.40萬m3，根據(jù)節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范，灌溉水利用系數(shù)綜合取為0.90，需水量為26萬m3。

本次工程用水量為26萬m3，澗里灌區(qū)可用水量為135萬m3，可滿足項(xiàng)目區(qū)灌溉需求。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 泵站工程

3.1.1 流量確定

項(xiàng)目區(qū)面積173 hm2，用水量為2m3/hm2，設(shè)計(jì)輪灌天數(shù)為20 d，每天抽水24 h，經(jīng)計(jì)算提水流量為4.60×10-2m3/s。3.1.2管道確定

3.2 輸電線路

工程需架設(shè)輸電線路0.50 km，由于水泵機(jī)電功率為75 kW，工程需配置100 kVA變壓器1臺(tái)及配電柜1個(gè),埋設(shè)3×50銅芯電纜350m。

3.3 微噴工程設(shè)計(jì)

3.3.1 微噴灌系統(tǒng)模式

微噴灌系統(tǒng)由水源工程、樞紐工程、輸配水管網(wǎng)、噴嘴及控制、量測(cè)和保護(hù)裝置等組成。

本工程水源為澗里灌區(qū)主干渠水，過濾系統(tǒng)采用“離心+網(wǎng)式”的組合過濾器，過濾精度120目，施肥裝置采用100 l壓差式施肥罐。

輸配水管網(wǎng)：干、支管鋪設(shè)在地面下，為固定管道。毛管鋪設(shè)在地面上，在其上安裝噴嘴，規(guī)格為φ32的PE管。

3.3.2 灌溉制度設(shè)計(jì)

3.3.2.1 灌水定額確定設(shè)計(jì)灌水定額按下式計(jì)算：

ρ—設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比，果樹滴灌取40%；

θ'max、θ'min—適宜土壤含水率上下限（占土壤體積的百分比）θ'=75%、θ0′=45%；

η—灌溉水有效利用系數(shù)，滴灌取0.90。

3.3.2.2 設(shè)計(jì)灌水周期

灌水周期按下式計(jì)算：

式中：T—灌水周期，d；

m—設(shè)計(jì)灌水定額，mm；

η—灌水利用系統(tǒng)，微噴灌取0.90；

Ea—設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，取4mm/d。

計(jì)算結(jié)果為：T=14.80 d。

根據(jù)提灌站的提水流量和管徑及投資進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算，結(jié)合當(dāng)?shù)毓喔葘?shí)際情況，灌水周期按20 d計(jì)算管道管徑和提灌站設(shè)施。

3.3.2.3 輪灌組數(shù)目確定

N=T1×T/t

式中：T1—系統(tǒng)每天工作小時(shí)數(shù)，取24 h；

T—灌溉周期；

t—一次灌水延續(xù)時(shí)間，為8 h。

則輪管組數(shù)為：200組。

3.3.3 管網(wǎng)水力計(jì)算

3.3.3.1 干支管水力計(jì)算

管道的沿程水頭損失按下式計(jì)算：

沿程損失采用公式hf=βfLQm/db計(jì)算。

式中：hf—管道沿程損失水頭（m）；

L、d—管道計(jì)算長(zhǎng)度（m）、管道內(nèi)徑（mm）；

Q—計(jì)算管道通過流量（m3/h）；

f—管道摩阻系數(shù)（取 0.95×105）；

m、b—流量指數(shù)、管道指數(shù)（m=1.77、b=4.77）；

β—局部水頭損失加大系數(shù)（取1.10）。

管道局部水頭損失按照沿程水頭損失的10%計(jì)算，則管道總水頭損失h=1.10×hf。

3.3.3.2 各級(jí)管道管徑的選取

根據(jù)各級(jí)管道的流量試算管徑，計(jì)算出各級(jí)管道在必須通過最大流量時(shí)所產(chǎn)生的水頭損失，根據(jù)水頭損失大小的合理性，確定各級(jí)管道的管徑，在確定支管管徑時(shí)需考慮下級(jí)管道的所需水頭。經(jīng)計(jì)算主管1管徑為∮200，主管2、3管徑為∮315；3條長(zhǎng)3510m，配水支管7條管道的試算管徑為∮32～∮200 mm，長(zhǎng)4652m。鋪設(shè)斗管21條長(zhǎng)9010m，采用φ160UPVC（1.25MPa）管。

3.3.4 田間管道

田間管道采用HD-PE微噴管，果園按果樹行距配置，每3.50m 1道，在每行果樹地頭立0.30m×0.30m混凝土立柱1根，高1.50m，將微噴管架起，噴頭按果樹株距配置，每3m 1個(gè)。每戶設(shè)閘閥井1個(gè)，內(nèi)置水表、閘閥；，噴頭每3m配置1個(gè)。每戶設(shè)閘閥井1個(gè)，內(nèi)置水表、閘閥；共需鋪設(shè)φ63UPVC（1.25MPa）管1.56萬m，鋪設(shè)HD-PE微噴管44.35萬m，安裝噴頭15.04萬個(gè)，砌筑閥門井770個(gè)。

3.3.5 噴頭參數(shù)

本工程采用P3輕霧微噴頭，設(shè)計(jì)工作水頭hd=0.10MPa，設(shè)計(jì)流量q=40 l/h。

蘋果樹上掛著許多微細(xì)管道，從管道里噴出的水霧，滋潤(rùn)著樹干和土地。村民高興地說：“實(shí)施滴灌后，蘋果產(chǎn)量每公頃能增加20 kg呢！”

項(xiàng)目實(shí)施后，年每公頃可增產(chǎn)蘋果20 kg，項(xiàng)目受益區(qū)共計(jì)增產(chǎn)78萬kg，農(nóng)民增收156萬元。人均增收586元。傳統(tǒng)灌溉方式果園用水量為4m3/hm2，節(jié)水灌溉用水量為2m3/hm2·次，年節(jié)水量為26萬m3。