恰夏灌區(qū)節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)方案研究與分析

【摘要】恰夏灌區(qū)節(jié)水灌溉工程采用直接抽取井水加壓滴灌方案，有效地利用了項(xiàng)目區(qū)灌溉水源井灌區(qū)原有的機(jī)井，既降低了工程造價，又使工程在短期內(nèi)發(fā)揮效益。

【關(guān)鍵詞】節(jié)水灌溉；直接抽取井水加壓滴管方案；應(yīng)用與分析

1、工程概況

項(xiàng)目區(qū)所在官店村隸屬恰夏鄉(xiāng)管轄， 位于錫伯圖灌區(qū)，距塔城市城北偏東33Km，交通便利。地理位置東經(jīng)83。21′09″，北緯46。37′46″。項(xiàng)目區(qū)位于恰夏鄉(xiāng)官店村，灌溉面積3000畝，全部采用加壓滴灌方式種植打瓜。

該項(xiàng)目區(qū)地勢平坦，北高南低，種植作物為打瓜，傳統(tǒng)地面灌溉灌水不均勻，水的利用率低。既使采用低壓管道灌溉，只解決了渠道輸水損失，田間灌水不均勻問題仍無法解決。該灌區(qū)原有機(jī)井，具有加壓條件，修建加壓滴灌比較合理，既節(jié)水，又提高作物產(chǎn)量，也適于打瓜的種植，經(jīng)分析計(jì)算采用滴灌方式灌溉，每畝約可節(jié)省水量149.84m3，在投資方面，加壓滴灌約636.70元/畝。

2、基本資料

2.1氣象

項(xiàng)目區(qū)多年平均氣溫5.4℃，最高氣溫38.4℃，最低氣溫-34.5℃。無霜期137天，年平均降水量336mm，蒸發(fā)量1599mm，≥10積溫2208℃，最大凍土深1.46米。多年平均風(fēng)速1.9m/s，主風(fēng)向多為西風(fēng)。

2.2水文

項(xiàng)目區(qū)位于錫伯圖灌區(qū)，地處錫伯圖河下游，地表水資源較豐富，地表水資源量可利用量為4107.78×104m3。錫伯圖河發(fā)源于額敏河北面的塔爾巴哈臺山東段南坡，該河流自東北流向西南，最終在額敏河中、下游匯入額敏河，其P=75%徑流量為5196×104m3。項(xiàng)目區(qū)灌溉水源為井水，官店村有機(jī)井63眼。

2.3工程地質(zhì)條件

擬建工程地處沖積扇的下部，地勢比較平緩。

地層巖性：自上而下分為低液限粉土層。低液限粉土層：厚度0.8～1.8m，厚度變化大，結(jié)構(gòu)稍松，顆粒間可見孔隙。建筑區(qū)地下水屬于孔隙潛水，地下潛水位埋深8m，水質(zhì)良好，不存在地下水對建筑物的影響。

3、工程設(shè)計(jì)

3.1工程總體布置

由于項(xiàng)目區(qū)條田、道路已成形，設(shè)計(jì)時充分考慮原有布置。項(xiàng)目區(qū)水源為地下水，計(jì)劃實(shí)施滴灌工程面積3000畝，主要種植打瓜?？紤]到按照現(xiàn)有地塊、條田、道路及機(jī)電井位置情況，布置5個獨(dú)立的灌溉系統(tǒng)，灌溉面積相同，每一區(qū)均有獨(dú)立的供水水源井。

3.2工程設(shè)計(jì)

（1）灌水器的選擇和布設(shè)

根據(jù)作物種類、種植方式、土壤類型、當(dāng)?shù)仫L(fēng)速、降雨以及新選用的灌水器類型，結(jié)合工程施工、管理、對農(nóng)田作物的影響及經(jīng)濟(jì)因素等，確定滴灌工程中滴頭和毛管的布置方式。

（2）經(jīng)分析計(jì)算：濕潤比為50%；設(shè)計(jì)灌水定額m為25.17（mm）；灌水周期T為3.91（d，）取4天；一次灌水延續(xù)時間t為4.2（h/組）

（3）滴灌系統(tǒng)水力計(jì)算

全灌區(qū)5個滴灌系統(tǒng)的管路布置及設(shè)計(jì)方法均相同，本次設(shè)計(jì)將一區(qū)滴灌系統(tǒng)作為典型工程，詳述其設(shè)計(jì)思路及方法。

a輪灌方式

允許的最大輪灌組數(shù)：

b設(shè)計(jì)流量推算

一區(qū)滴灌系統(tǒng)

c灌水小區(qū)水力設(shè)計(jì)

① 灌水小區(qū)設(shè)計(jì)允許水頭偏差[△h]為4.1

②灌水小區(qū)允許水頭偏差在毛管上的分配

因?yàn)楣嗨^(qū)布置和毛管規(guī)格型號選擇已確定，毛管的水頭損失為1.27m

③ 毛管極限孔數(shù)和極限長度

本工程沿毛管鋪設(shè)方向坡降為2‰，按平坡設(shè)計(jì)。毛管極限孔數(shù)N為279個；毛管極限長度為75m；毛管進(jìn)口工作壓力為10.92m。

（4）支管管徑的確定與水頭損失的確定

a支管管徑選擇計(jì)算

b支管進(jìn)口壓力經(jīng)計(jì)算為12.56m。

（5）干管設(shè)計(jì)

a干管管徑的選擇

通過節(jié)點(diǎn)設(shè)20條支管；兩條分干管：1分干管、2分干管。干管管徑的選擇，以系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)與投資費(fèi)用之和最小來判定，根據(jù)承受壓力確定管段的管徑。

b節(jié)點(diǎn)壓力均衡驗(yàn)算

通過各節(jié)點(diǎn)壓力推算，將管徑作適當(dāng)調(diào)節(jié)。

c設(shè)計(jì)水頭計(jì)算

經(jīng)過一區(qū)滴灌系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)壓力均衡驗(yàn)算，調(diào)節(jié)部分管段管徑后確定的主管道進(jìn)口水頭應(yīng)取H0=37.74m。

（6）水錘壓力驗(yàn)算與防護(hù)

a驗(yàn)算原則

按照《微灌工程技術(shù)規(guī)范》要求，微灌專用聚乙烯管（PE塑管）可不進(jìn)行水錘壓力驗(yàn)算。

b直接水錘的壓力水頭增加值ΔH

（7）其它配套設(shè)備

水源為井水，水質(zhì)良好適于農(nóng)田灌溉，所含雜質(zhì)較少，首部選用一組“離心+網(wǎng)式”過濾器即可，其型號選擇應(yīng)根據(jù)其過流量（系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量）確定。首部設(shè)置施肥罐、壓力表、閥門等。

（8）設(shè)計(jì)基本參數(shù)技術(shù)指標(biāo)

a.土壤類型：砂壤土，土壤容重：r=1.45（g/cm3）；

b.田間灌溉水利用系數(shù)：η=0.90；

c.作物日耗水強(qiáng)度：E=5.8（mm/d）；

d.田間土壤持水率25%；

e.作物設(shè)計(jì)濕潤深度：h=50（cm）；

f.有效降雨強(qiáng)度：P0=0（mm/d）；

g.灌水均勻系數(shù)選用95%。

4、工程方案選擇與分析

該項(xiàng)目綜合考慮供水方式選擇和布置原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀及周邊環(huán)境，考慮滴灌供水、運(yùn)行等因素，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，選擇布置了直接抽取井水加壓及利用沉淀池二次加壓兩種方式進(jìn)行方案比選。

4.1從地形地質(zhì)、施工條件、工程量、投資及工程效益等方面進(jìn)行比較

4.1.1地形地質(zhì)

因本工程兩種方案地形條件相同，兩方案地質(zhì)條件相同。

4.1.2施工條件

直接抽取井水加壓滴灌方案：直接換泵，管道施工不影響灌溉，施工期短。利用沉淀池二次加壓滴灌方案：管道施工條件與前方案相同，但沉淀池施工與灌溉生產(chǎn)矛盾突出，施工期將延長。

4.1.3工程量及投資

直接抽取井水加壓滴灌方案：投資相對較小，年運(yùn)行費(fèi)用少，建設(shè)期不影響生產(chǎn)灌溉，工期較短。利用沉淀池二次加壓滴灌方案：投資相對較大，年運(yùn)行費(fèi)用大，建設(shè)期影響生產(chǎn)灌溉，工期較長。

5、結(jié)語

綜合以上分析，對兩個方案進(jìn)行了施工條件、投資、工程效益等多方面的比較論證，直接抽取井水加壓滴灌方案具有工程量少、投資省、施工簡便，施工條件較好的優(yōu)點(diǎn)，為了早日發(fā)揮工程效益，因此推薦直接抽取井水加壓滴灌方案。

參考文獻(xiàn)：

[1].《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》SL207—98；

[2].《節(jié)水灌溉工程實(shí)用手冊》SL236-1999；

[3]《塔城市錫伯圖灌區(qū)牧區(qū)節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目實(shí)施方案》

作者簡介：張小梅，女，水利中級工程師，現(xiàn)從事水利工程設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理等工作。