荒漠墾區(qū)滴灌工程應(yīng)用探討

□胡偉（新疆瑪納斯河流域管理局）

荒漠墾區(qū)滴灌工程應(yīng)用探討

□胡偉（新疆瑪納斯河流域管理局）

為確保后續(xù)造林工作的順利開展，文章結(jié)合工程實(shí)例，對擬建防護(hù)林配套建設(shè)防護(hù)林灌溉工程，在滴灌技術(shù)的實(shí)施過程中，通過不同滴灌系統(tǒng)的試驗(yàn)比較，選取適宜的管網(wǎng)布置形式、滴灌管的設(shè)計(jì)等，有效提高滴灌系統(tǒng)工作效率，積累滴灌經(jīng)驗(yàn)，開展高效節(jié)水技術(shù)推廣工作。

干旱地區(qū)；荒漠墾區(qū)；滴灌工程

1 工程概況

新疆深居亞歐大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，“三山夾二盆”的地理格局形成了我國最大的干旱、極端干旱區(qū)，是全國沙化土地面積最大、分布最廣、風(fēng)沙危害最為嚴(yán)重的地區(qū)。新疆烏恰縣各居民點(diǎn)片狀分布在自然條件最差的荒漠墾區(qū)和山區(qū)，國家重點(diǎn)生態(tài)建設(shè)工程在烏恰縣的實(shí)施，使地區(qū)林業(yè)生態(tài)建設(shè)步入跨越式發(fā)展階段。通過重點(diǎn)林業(yè)工程的實(shí)施，可從重點(diǎn)建設(shè)工程中積累造林技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，對加速地區(qū)林業(yè)健康、快速發(fā)展產(chǎn)生積極影響。而造林工程的先決條件是需要充足的灌溉用水，只有滿足了灌溉要求，才能保證樹木的成活。為此，烏恰縣計(jì)劃對擬建防護(hù)林配套建設(shè)防護(hù)林灌溉工程，以確保后續(xù)造林工作的順利開展。

2 供需水平衡分析

2.1 設(shè)計(jì)水平年

本工程現(xiàn)狀年為2014年，設(shè)計(jì)水平年為2017年。

2.2 設(shè)計(jì)灌溉保證率

根據(jù)《灌溉與排水工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，干旱地區(qū)以旱作物為主的灌溉設(shè)計(jì)保證率P=50%～75%，本次工程灌溉保證率按75%計(jì)算。

2.3 可供水量分析

本次水量平衡節(jié)點(diǎn)選擇在干渠進(jìn)水口位置，供水量是根據(jù)克孜勒蘇水文水資源勘測局編寫的《新疆烏恰縣康蘇水庫工程水文分析計(jì)算報告》中P=75%時根據(jù)灌溉面積分?jǐn)?，此次灌區(qū)從渠首引水量為1 750萬m3。

2.4 農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算

現(xiàn)狀年江吉爾干渠灌區(qū)灌溉面積為2 000 hm2。通過本次工程的新建，設(shè)計(jì)年江吉爾干渠灌區(qū)灌溉面積達(dá)到2 120 hm2。

表1 江吉爾干渠灌區(qū)作物灌溉面積及種植結(jié)構(gòu)表

2.5 灌溉制度

依據(jù)烏恰縣豐產(chǎn)灌溉經(jīng)驗(yàn)，并參照國家規(guī)范，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、土壤、水資源及作物種類和自然條件，制定出該項(xiàng)目區(qū)農(nóng)作物現(xiàn)狀年和設(shè)計(jì)水平年的灌溉制度。

2.6 設(shè)計(jì)灌水率

根據(jù)灌區(qū)作物灌溉制度及作物種植比例，根據(jù)計(jì)算出的灌區(qū)作物灌水率，繪制初步灌水率圖。為便于灌區(qū)用水管理和工程管理，在不影響作物需水量的前提下，對初步灌水率圖進(jìn)行修正。從圖1可看出，灌區(qū)灌水高峰期主要集中在6-7月，期間灌水率較大。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB502888-99），以累計(jì)30 d以上的最大灌水率為設(shè)計(jì)灌水率，短期峰值應(yīng)不大于設(shè)計(jì)灌水率的120%。經(jīng)灌水率圖修正后，得到灌區(qū)現(xiàn)狀年灌水率qx=0.32 m3/（s·hm2），設(shè)計(jì)水平年灌水率qs=0.31 m3/（s·hm2）。

根據(jù)計(jì)算，并考慮到灌區(qū)渠道的實(shí)際管理水平及蒸發(fā)損失等因素，對計(jì)算值適當(dāng)降低后，確定出現(xiàn)狀年和設(shè)計(jì)水平年江吉爾干渠和所屬的渠道水利用系數(shù)。在此需特別說明的是項(xiàng)目區(qū)內(nèi)除本次新建防護(hù)林灌溉系統(tǒng)為滴灌外，其余控灌耕地灌溉方式均不發(fā)生變化，即均為地面灌，因此除本次新建滴灌系統(tǒng)灌溉水利用系數(shù)發(fā)生變化外，其余控灌耕地的灌溉水利用系數(shù)在現(xiàn)狀年和設(shè)計(jì)水平年均不改變。

圖1 設(shè)計(jì)水平年（2017年）灌水率圖

3 .滴灌工程設(shè)計(jì)

3.1 基本情況

本次建設(shè)自壓灌溉供水系統(tǒng)主要為項(xiàng)目區(qū)內(nèi)后期擬建防護(hù)林供水，根據(jù)烏恰縣政府規(guī)劃，擬建防護(hù)林樹種為楊樹，防護(hù)林種植模式為2 m×2 m，防護(hù)林位于S309省道南北兩側(cè)，距離省道為50 m，防護(hù)林寬度為50 m，總面積為117.73 hm2。自壓灌溉系統(tǒng)灌溉水源采用黑孜葦鄉(xiāng)江吉爾干渠水，康蘇江吉爾干渠設(shè)計(jì)流量為1.12 m3/s，此次引水段渠道為現(xiàn)澆混凝土矩形渠道，渠道斷面尺寸為口寬1.50 m，深0.90 m。根據(jù)測量資料和實(shí)地勘察，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地勢由西北向東南傾斜，南北平均坡降為20‰，西東坡降平均為25‰，本設(shè)計(jì)南北、東西坡降按均勻坡考慮。

3.1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

本次項(xiàng)目為自壓滴灌工程建設(shè)，系統(tǒng)構(gòu)成如下：自壓系統(tǒng)首部沉沙池→過濾間→系統(tǒng)主干管（地埋PE管）→田間系統(tǒng)分干管（地埋PE管）→田間系統(tǒng)支管（地面PE管）→滴灌管→滴頭。

3.1.2 輸配水管網(wǎng)

本工程輸配水管網(wǎng)包括主干管、分干管、支管和滴灌管。支管、滴灌管控制的灌溉范圍為一個灌水小區(qū)，滴灌管沿防護(hù)林種植的東西方向鋪設(shè)，滴灌管、支管、分干管依次相互垂直；主干管、分干管采用0.80 MPa的PE管以地埋形式鋪設(shè)；支管、滴灌管均鋪設(shè)于地面，支管選用0.40 MPa PE管，垂直于分干管，單邊布置，支管的間距是由毛管的鋪設(shè)長度決定的。

3.1.3 種植模式

本次項(xiàng)目區(qū)內(nèi)后期擬建防護(hù)林規(guī)劃種植楊樹，種植模式為2 m×2 m。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)氣候條件及種植模式，確定此次項(xiàng)目滴灌管采用一管一行鋪設(shè)。

3.1.4 灌水器的選擇

防護(hù)林的種植模式為株距2 m，行距2 m，根據(jù)防護(hù)林的株、行距配置，土壤條件，防護(hù)林樹木根系的活動范圍選定滴灌管的參數(shù)，根據(jù)土壤質(zhì)地，選用一管一行。滴灌管選用de20的滴灌管，滴灌管鋪設(shè)間距2 m，滴灌管的主要參數(shù)為：直徑20 mm，工作水頭5～40 m，滴頭采用壓力補(bǔ)償式滴頭，滴頭出水量6 L/h，樹木株距為2 m，一棵樹木布置兩個滴頭，兩個滴頭之間距離0.50 m，則滴灌管上滴頭平均間距1 m。

3.1.5 系統(tǒng)水源

自壓灌溉系統(tǒng)灌溉水源采用黑孜葦鄉(xiāng)江吉爾干渠渠水，江吉爾干渠設(shè)計(jì)流量為1.12 m3/s。江吉爾干渠從康蘇河引水渠首引水?？堤K河引水渠首處多年平均懸移質(zhì)輸沙量48.30×104t；推移質(zhì)輸沙量按懸移質(zhì)輸沙量估算，取折算系數(shù)0.23，估算多年平均推移質(zhì)輸沙量為10.90×104t?？堤K河引水渠首多年平均全沙輸沙量59.20×104t。

3.2 田間布置形式

項(xiàng)目區(qū)田間種植作物為楊樹，布置形式均為株行距為2 m× 2 m，防護(hù)林沿道路東西向種植，滴灌管單側(cè)布置，一管一行，滴灌管間距2 m。詳見圖2所示。灌管垂直于支管順坡單側(cè)布置（但部分支管在改變滴灌管鋪設(shè)方向時需雙側(cè)布置滴灌管）。

圖2 滴灌管及滴頭布置圖

3.3 滴灌管設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)東西坡降為25‰，需考慮地形坡差的影響因素，則按照《滴灌工程設(shè)計(jì)手冊》有關(guān)公式計(jì)算。毛管極限長度的確定：順坡Lm=S（Nm-1）+S0=1.0×（131-1）+0.5=130.50 m，逆坡Lm=S（Nm-1）+S0=1.00×（55-1）+0.50=54.50 m。根據(jù)地塊的實(shí)際長度，考慮灌水均勻度等因素，并結(jié)合近幾年項(xiàng)目區(qū)生產(chǎn)實(shí)際的觀測和調(diào)查總結(jié)，毛管順坡單向鋪設(shè)，該系統(tǒng)毛管順坡方向長度為60 m。根據(jù)輪灌制度和條田長度確定支管長度。受地塊尺寸限制，該系統(tǒng)支管長度為50 m。分干管平行毛管布置，本次項(xiàng)目共計(jì)2根分干管。

4 結(jié)語

文章通過結(jié)合某荒漠墾區(qū)和山區(qū)為例，針對該山區(qū)干旱情況，通過造林工程，增加森林覆蓋率，不斷改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。同時通過道路防護(hù)林配套灌溉工程的實(shí)施對改善項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。

［1］王蕾.番茄滴灌規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例分析［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2011（2）：58-60.

［2］韓秀，劉國強(qiáng).滴灌帶在巴楚總干渠混凝土板養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2009（3）：37-38.

［3］牛根在，陳杰.干旱山區(qū)應(yīng)用滴灌技術(shù)助農(nóng)增收［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2015（1）：18.

S275.6

B

1673-8853（2017）06-0071-02

2017-04-14

編輯：符蕾

胡偉（1982-），工程師，主要從事水利工程工作。