滴灌工程土壤濕潤比計算方法

于德志 侯大偉 周 強

（威海市文登區(qū)水利勘測設計院）

滴灌工程土壤濕潤比計算方法

于德志 侯大偉 周 強

（威海市文登區(qū)水利勘測設計院）

自2009年山東省實施小型農(nóng)田水利重點縣建設以來，文登區(qū)的微灌節(jié)水工程得到廣泛開展，滴灌因其省水、節(jié)能、提高肥效、灌水均勻、增產(chǎn)顯著、適應性強等優(yōu)點，被廣泛應用于山丘區(qū)果園、蔬菜大棚等經(jīng)濟作物，取得了良好的經(jīng)濟效益。但在具體工程設計中，對土壤濕潤比的計算往往不準確，影響工程投資與效益發(fā)揮。根據(jù)《微管工程技術規(guī)范》要求和已有的試驗資料，探討了滴灌工程可行的土壤濕潤比計算方法，可供在設計時應用參考。

土壤濕潤比 滴灌 毛管布置 滴頭流量 計算方法

滴管是把灌溉水通過滴頭，一滴一滴的滴入植物根部附近土壤的節(jié)水灌溉模式，非常適宜水資源比較缺乏、水土流失嚴重的丘陵山區(qū)應用。其特點：一是一次性灌水延續(xù)時間長，可避免輸水損失和深層滲漏；二是可減少植物植株間地面的無效蒸發(fā)，提高灌溉水利用效率；三適應地域廣，平原、山地均可采用；四是水肥相融，可利用滴管系統(tǒng)直接施肥，使作物根系土壤經(jīng)常維持適宜的水肥條件，達到節(jié)水、抗旱、增產(chǎn)的目的。滴管在文登區(qū)開展的小型農(nóng)田水利重點縣建設中，被廣泛應用于果園、蔬菜大棚等經(jīng)濟作物，為膠東低山丘陵區(qū)的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。

在滴灌系統(tǒng)設計前期，有一個相當重要的工作，就是根據(jù)不同作物種類和耕地條件，選擇合適的土壤濕潤比。滴灌系統(tǒng)的土壤濕潤比影響其系統(tǒng)的田間合理布置，對灌溉工程投資影響較大，從而影響到直接經(jīng)濟收益。濕潤比小，利于減少地面蒸發(fā)，保持農(nóng)作物行間干燥，便于其他農(nóng)作，且滴灌系統(tǒng)投資?。坏^小的濕潤比，難以滿足作物生長的用水需求，增產(chǎn)效益較低；濕潤比增大，可充分滿足作物的生長發(fā)育，但投資會增大，不經(jīng)濟。事實上，不同的土壤及結(jié)構(gòu)的保水能力不同，不同的作物灌溉計劃中濕潤層深度也不相同。因此，在滴灌設計中，存在一個合理選用土壤濕潤比的問題，需要針對不同的作物、土壤結(jié)構(gòu)選用不同流量、間距的滴頭，確定適宜的土壤濕潤比，然后進行干支管道布置，以達到投資少、效益高的設計目的。本文就此問題進行探討。

1 土壤濕潤比的規(guī)范要求

土壤濕潤比，一般是指濕潤土體與整個計劃層土體的比值。對滴灌而言，土壤濕潤比指地面以下30 cm深處，土壤濕潤面積與滴頭控制面積的比值。《微管工程技術規(guī)范》（SL103-95），給出的不同作物的推薦濕潤比范圍為：糧棉油作物和蔬菜60%-90%，葡萄及瓜類30%-50%，果樹25%-40%。在干旱地區(qū)，宜取上限值。

2 土壤濕潤比的計算

土壤濕潤比取決于土壤的結(jié)構(gòu)、耕地坡度、土壤的均勻度和滴頭流量、間距、一次灌水量等。對于一個具體設計而言，確定土壤濕潤比最有效、最可靠的辦法，是在設計區(qū)域選擇有代表性的地塊進行田間試驗，實測計算土壤濕潤比。在基層具體滴灌設計中，進行這種田間試驗，即不具備試驗條件，也無必要，可根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)、作物種類等，采用不同的滴灌管布置形式進行核算，選用適宜的土壤濕潤比即可。

2.1 單行直線毛管布置的土壤濕潤比計算

計算公式：

式中：P——土壤濕潤比，%；

DW——土壤水分擴散直徑，m；

Se——滴頭（或出水點）間距，m；

Sl——毛管間距，m。

根據(jù)已有的田間試驗結(jié)果，分析整理的單行直線毛管布置時的土壤濕潤比可直接查表1選用。

表1 不同流量間距的土壤濕潤比（%）選用表

舉例：在一砂壤土菜地上布置滴灌系統(tǒng)，蔬菜行距1 m，選用滴頭流量2 l/h，試確定滴頭間距和土壤濕潤比。

根據(jù)“灌水器流量2 l/h”，土壤結(jié)構(gòu)“中”，毛管間距Sl為1 m時，查表1得單行直線毛管，滴頭均勻布置，每次灌水40 mm時的土壤濕潤比為80%，滴頭間距0.7 m，滿足《微管工程技術規(guī)范》推薦的蔬菜滴灌土壤濕潤比范圍。

2.2 毛管繞樹布置時土壤濕潤比計算

計算公式：

式中：P——土壤濕潤比，%；

n——每棵果樹下安裝的滴頭數(shù)，個；

Se——滴頭（或出水點）間距（一般取濕潤帶寬度的80%），m；

Sw——濕潤帶寬度，m；

St、Sr——分別為果樹株距和行距，m。

根據(jù)已有的田間試驗結(jié)果，毛管繞樹布置時，濕潤帶寬度按滴頭流量和土壤條件，查表2選用。

表2 不同流量下土壤的濕潤帶寬度表

舉例：在一砂壤土果園布置滴灌，果樹株行距各為5 m，選用滴頭流量4 l/h，每株果樹下安裝6個滴頭，試確定滴頭間距和土壤濕潤比。

按土質(zhì)和滴頭流量，查表2得濕潤帶寬度為1.24 m，滴頭間距按濕潤帶寬度80%考慮采用1 m。則果園滴灌的土壤濕潤比為：

核算的果園滴灌土壤濕潤比為30%，滿足《微管工程技術規(guī)范》推薦濕潤比范圍要求。

3 結(jié)語

在滴灌設計中，由于鑲嵌滴頭的毛管用量很大，土壤濕潤比選擇將直接影響毛管數(shù)量和干支管徑的大小，對工程建設投資影響很大。根據(jù)國內(nèi)外試驗資料，在干旱地區(qū)，果樹的土壤濕潤比應小于33%；在降雨較多地區(qū)，滴灌作為間歇性補充灌溉，土壤濕潤比應小于20%；對于蔬菜和糧食作物，土壤濕潤比一般為70%-90%。在具體滴灌設計中，需準確理解把握，根據(jù)不同的作物、土壤結(jié)構(gòu)等條件，進行不同的滴頭布置，計算選定適宜的土壤濕潤比，然后進行滴灌系統(tǒng)的管路布置，才能達到費省效宏的目的。

S275.6

B

1008-0120（2017）01-0047-02

2016-12-26

于德志（1962-）：男，工程師；通訊地址：山東省威海市文登區(qū)龍山路54號，264400