萬(wàn)榮縣凱豐棉花膜下滴灌技術(shù)效益分析

董科強(qiáng)

（運(yùn)城市水務(wù)局，山西 運(yùn)城 044000）

1 項(xiàng)目區(qū)概況

萬(wàn)榮縣凱豐棉花膜下滴灌工程項(xiàng)目位于萬(wàn)榮縣榮河鎮(zhèn)的南甲店村西北黃河灘涂，項(xiàng)目區(qū)地下水位高，水資源條件好，適宜棉花生長(zhǎng)和發(fā)展。但由于田間工程配套不完善，采用土渠輸水長(zhǎng)畦漫灌的落后灌溉方式，造成灌溉用水量大，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，通過(guò)大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)，達(dá)到農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收目的。

2 典型設(shè)計(jì)

2.1 典型系統(tǒng)選擇

凱豐棉花膜下滴灌工程總面積0.033萬(wàn)hm2，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)分布情況，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)水源及地塊分布現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)劃分21個(gè)滴灌區(qū)系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)由水源工程、首部樞紐、各級(jí)管網(wǎng)及附屬工程四部分組成。本項(xiàng)目每個(gè)滴灌系統(tǒng)供水量均為40m3/h，每個(gè)系統(tǒng)面積在10.53～23.33 hm2之間，大部分在 13.33 hm2左右。下面以1號(hào)地塊系統(tǒng)膜下滴灌工程為例進(jìn)行典型設(shè)計(jì)。

2.2 典型系統(tǒng)管道布置

1號(hào)地塊水源為1號(hào)水井，滴灌面積13.6 hm2，地塊為矩形，長(zhǎng)494m，寬276m。共分15個(gè)輪灌組，每個(gè)輪灌組灌溉面積0.91 hm2，地塊為矩形，長(zhǎng)164m，寬56m。從機(jī)井出口首部工程后沿地塊長(zhǎng)度方向布設(shè)主干管，水平向垂直主干管布設(shè)3道分干管，再在每條分干管上布設(shè)5根支管，支管出地面后與地下分干管鋪設(shè)方向一致，支管上接雙向毛管（滴灌帶），滴灌帶鋪設(shè)方向與主干管一致。

2.3 管道管材管徑確定及水力計(jì)算

2.3.1 管道流量計(jì)算

第一，毛管流量計(jì)算。每條滴灌帶長(zhǎng)82m，滴頭間距為0.3m，共273個(gè)出水口，每個(gè)出水口流量2 L/h，毛管設(shè)計(jì)流量546 L/h。第二，支管流量計(jì)算。每條支管上72根毛管，支管設(shè)計(jì)流量39312 L/h。第三，分干管及主干管管流量計(jì)算。因分輪灌組輪灌，主干管與分干管流量同支管，為39312 L/h，即39.3m3/h。而水源井設(shè)計(jì)出水流量為40m3/h，與干管設(shè)計(jì)流量相一致。

2.3.2 管道管徑確定

各級(jí)管道管徑按管道經(jīng)濟(jì)流速確定，塑料管材經(jīng)濟(jì)流速1.2～1.8m/s，PVC管材不大于2m/s，PE管材不大于3.5m/s。經(jīng)計(jì)算：支管采用直徑63 mm的PE管帶；分干管采用直徑90 mm的PVC管；主干管采用直徑125 mm的PVC管；滴灌帶選用內(nèi)鑲貼片式，直徑16 mm，滴頭間距300 mm，滴頭流量2 L/h。

2.3.3 各級(jí)管道水力計(jì)算

支毛管總水頭損失計(jì)算：毛管長(zhǎng)82m，分流孔間距0.3m，分流管總數(shù)273個(gè)，單孔設(shè)計(jì)流量2 L/h，管道直徑16 mm。經(jīng)計(jì)算：毛管沿程水頭損失為1.78m，考慮20%的局部水頭損失，毛管總水頭損失為2.2m。支管長(zhǎng)56m，分流孔間距1.52m，分流管總數(shù)36個(gè)，單孔設(shè)計(jì)流量1092 L/h，管道直徑63 mm。經(jīng)計(jì)算：支管沿程水頭損失為3.25m，考慮20%的局部水頭損失，支管總水頭損失為3.9m。

分干管、干管總水頭損失計(jì)算：分干管長(zhǎng)252m，管道直徑90 mm，管道設(shè)計(jì)流量40000 L/h。經(jīng)計(jì)算：分干管沿程水頭損失為7.51m，考慮10%的局部水頭損失，毛管總水頭損失為8.26m。干管長(zhǎng)164m，管道直徑125 mm，管道設(shè)計(jì)流量40000 L/h。經(jīng)計(jì)算：干管沿程水頭損失為1.03m，考慮10%的局部水頭損失，干管總水頭損失為1.13m。

各級(jí)管道進(jìn)口壓力計(jì)算：支管進(jìn)口壓力為1.61 MPa，經(jīng)計(jì)算：分干管進(jìn)口壓力為2.24 MPa，主干管進(jìn)口壓力為2.54 MPa。

2.4 水泵選型

微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程為55.49m，考慮富余余量，水泵所需揚(yáng)程為60m。根據(jù)管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量和工作壓力，流量為40m3/h，揚(yáng)程為60m，選用潛水泵型號(hào)為150QJ40-64/8。

2.5 首部工程選型

首部工程采用壓差式施肥罐，型號(hào)為SFG-50 L，LW-60離心+篩網(wǎng)過(guò)濾器。

3 效益分析

3.1 增產(chǎn)效益突出

膜下滴灌灌溉均勻，水肥供給適時(shí)、適量，能夠避免病害的傳播，有利于作物均衡生長(zhǎng)，提高作物品質(zhì)。使用膜下滴灌技術(shù)后，每公頃產(chǎn)量4500 kg左右，可增產(chǎn)50%。

3.2 節(jié)水效益尤為顯著

使用膜下滴灌技術(shù)后，輸水管網(wǎng)化，有效減少了大水漫灌的深層滲漏和蒸發(fā)損失。地膜下土壤中的水分蒸發(fā)減少80%以上。滴灌無(wú)地表徑流，濕潤(rùn)寬度、深度基本一致，無(wú)滲漏，由全面灌溉變成局部灌溉，用水量明顯減少，每公頃灌水2250m3，可減少40%。

3.3 土地利用率大大提高

使用膜下滴灌技術(shù)后，省去了農(nóng)渠、毛渠和埂子，增加了實(shí)際播種面積，土地利用率比常規(guī)灌溉提高了5%左右。

3.4 勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低

膜下滴灌減少了鏟地除草投工，又可自動(dòng)控制灌水，大大降低了田間灌水的勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度。用地面灌溉單位面積至少需要1個(gè)人作業(yè)10 h，而采用膜下滴灌僅需1個(gè)人作業(yè)0.4 h，而且不受地勢(shì)高低影響，操作簡(jiǎn)單，省工省力，勞動(dòng)率提高2~3倍。

3.5 有效防止土壤鹽漬化

使用膜下滴灌技術(shù)后，滴水和提墑形成的濕潤(rùn)外圍形成積鹽區(qū)，能夠使耕作層鹽分逐年減少，抑制次生鹽堿化，是改良和開(kāi)發(fā)鹽堿地的有效新技術(shù)。

4 結(jié)論

綜上所述，膜下滴灌技術(shù)具有增產(chǎn)、節(jié)水、省工、省地、高效等優(yōu)點(diǎn)，該工程除具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益外，還可產(chǎn)生一定的生態(tài)效益與社會(huì)效益，特別適合在黃河灘涂地棉田推廣使用。