對(duì)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)的探討

張平利 安徽省潁上縣水利工程管理所

農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程中涵蓋了多種高水平、高技術(shù)性、高效能節(jié)水灌溉技術(shù)，它能夠配套各種農(nóng)藝措施，是目前農(nóng)村農(nóng)田水利工程建設(shè)的重點(diǎn)推廣技術(shù)。為了有效發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，目前各個(gè)地區(qū)都在不斷提高農(nóng)用水利用效率，最大限度節(jié)約農(nóng)業(yè)灌溉用水，確保灌溉水利用系數(shù)至少達(dá)到0.85以上，同時(shí)提高土地利用率和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。

1.三十鋪地區(qū)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程基本概況

1.1 農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程項(xiàng)目實(shí)施原則

三十鋪地區(qū)在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程項(xiàng)目實(shí)施原則方面基本明確4點(diǎn)：

第一，以由點(diǎn)帶面的方式逐漸推廣、集中連片、形成了大規(guī)模的土地流轉(zhuǎn)優(yōu)化調(diào)整，確保所實(shí)施項(xiàng)目工程區(qū)域拓展性。

第二，三十鋪地區(qū)的工程項(xiàng)目位于灌溉區(qū)域范圍內(nèi)，其中的電力、機(jī)井等等設(shè)施相對(duì)完備，周邊水源供應(yīng)有保證。

第三，三十鋪地區(qū)將工程項(xiàng)目經(jīng)地點(diǎn)選擇在地下水超采相對(duì)集中的區(qū)域，保證項(xiàng)目建成后有效減少地下水超采量，且同時(shí)保證區(qū)域地下水生態(tài)狀況可實(shí)現(xiàn)明顯改善。

第四，三十鋪地區(qū)選擇項(xiàng)目區(qū)域要保證基礎(chǔ)設(shè)施條件完善，配合較強(qiáng)的人員配置和較豐富的項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)開展項(xiàng)目施工建設(shè)，確保工程發(fā)揮最大效益，為地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)戶日常用水提供有力保障。

1.2 農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程項(xiàng)目區(qū)域選定

三十鋪地區(qū)在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程項(xiàng)目區(qū)域選定方面遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、分布實(shí)施、集中連片”的基本原則，并追求以點(diǎn)帶面、逐步推廣，提高節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)與應(yīng)用效率。在項(xiàng)目實(shí)施前，三十鋪地區(qū)選擇了6個(gè)村莊，建立了9個(gè)合作社，全面展開農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程項(xiàng)目。所選擇項(xiàng)目區(qū)域海拔高度均在26.8～26.3m之間，平均坡降大約為1/5000，項(xiàng)目區(qū)域地貌相對(duì)單一，地勢(shì)平坦，受到當(dāng)?shù)睾恿鏖L期流經(jīng)影響，已經(jīng)形成了多條河道。其淺層地下水位埋深范圍大約在18.2～40.1m，埋深高值＞40m，最大埋深處為70m。

2.三十鋪地區(qū)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程總體設(shè)計(jì)規(guī)劃

三十鋪地區(qū)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程總體設(shè)計(jì)規(guī)劃遵循《節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》、《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》等等規(guī)范。

2.1 設(shè)計(jì)原則

首先是合理布局，統(tǒng)籌規(guī)劃安排，三十鋪工程希望促進(jìn)對(duì)數(shù)字源的合理開發(fā)與利用，堅(jiān)持同步發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益以及社會(huì)效益。

其次是因地制宜，采用高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)多功能出水口，保證出水口可360°旋轉(zhuǎn)。而給水栓方面則采用ABS、PVC等高品質(zhì)塑料材質(zhì)，給水栓地埋管道頂部距離地面大約為0.8m，且在每個(gè)出水口位置都配套設(shè)計(jì)了保護(hù)裝置。

2.2 施工形式

結(jié)合三十鋪地區(qū)實(shí)際的高水資源利用效率與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，采用到了噴灌工程+科學(xué)管理的節(jié)水灌溉模式，另外輔助配合高標(biāo)準(zhǔn)管灌工程、滴管工程等等。以滴管工程為例，它的施工形式就圍繞管網(wǎng)布置展開，其中專門在輸配水管網(wǎng)中設(shè)計(jì)了干管、支管、毛管以及各種連接管件。其中設(shè)計(jì)了0.60MPa的PVC干管，埋設(shè)在地下0.8m深度位置。支管方面采用PE管，鋪設(shè)在地面上位置，毛管同樣采用到PE管，所有管件連接形成管網(wǎng)，同時(shí)在末級(jí)管道中為保持水流均勻流過、穩(wěn)定分配到田間中，采用到了滴灌器，可滿足農(nóng)作物對(duì)水分的實(shí)際需求。

2.3 水源工程

當(dāng)然由于三十鋪工程采用到了地下水源，且所有項(xiàng)目區(qū)域中的有機(jī)井均為淺井（共250眼），其井靜水位埋深最深達(dá)到20m，動(dòng)水位埋深最深達(dá)到36m，成井深度為40m，為了減少地下水開采量，需要相應(yīng)提高農(nóng)田節(jié)水灌溉工程的灌溉水利用系數(shù)到0.90左右，最大限度提高水資源利用效率。在項(xiàng)目實(shí)施后，可供水量需要滿足項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)實(shí)際用水要求，有效減少地下水開采量。

3.三十鋪地區(qū)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程中分類工程的技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

三十鋪地區(qū)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程中的分類工程技術(shù)實(shí)踐內(nèi)容豐富，下文主要圍繞3點(diǎn)來展開研究。

3.1 農(nóng)田間節(jié)水灌溉分類工程實(shí)際實(shí)踐應(yīng)用——滴灌工程設(shè)計(jì)概述

三十鋪工程采用到了農(nóng)田間節(jié)水滴灌分類工程施工技術(shù)，滴灌工程總面積為40畝，所采用水源為井水，選擇18眼機(jī)井進(jìn)行施工過程中出水量控制，其中單井出水量為54m3/h，動(dòng)水位為34m，配合40畝農(nóng)田，設(shè)計(jì)建設(shè)40座大棚。大棚中種植蔬菜，植物株距與行距都設(shè)定為0.4m，大棚寬度最長距離達(dá)到9m，長度為90m。在施工系統(tǒng)選型方面采用了固定式滴灌系統(tǒng)，綜合實(shí)施干管+支管+毛管系統(tǒng)工程建設(shè)。

3.2 滴灌水定額設(shè)計(jì)

工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中明確了滴灌水的定額制度，即滴灌定額如下：

在上述滴灌定額設(shè)計(jì)中，m代表所設(shè)計(jì)滴灌定額（mm），γ為土壤容重（cm3），z 表示工程計(jì)劃土壤濕潤層（m），P表示濕潤比，分別表示適宜土壤的含水率上下限，由它們可計(jì)算出三十鋪地區(qū)施工區(qū)域的田間持水率。

結(jié)合上述指標(biāo)最終可計(jì)算得到區(qū)域滴灌定額m。

3.3 管網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三十鋪工程所設(shè)計(jì)的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下：

潛水泵→過濾器（施肥罐）→干管→出地豎管→支管→毛管（滴灌帶）

在設(shè)計(jì)中，將干管、支管以及毛管設(shè)定為魚骨形結(jié)構(gòu)，并均埋設(shè)于地下0.8m深處，其中支管與干管垂直設(shè)計(jì)，毛管則垂直于支管布設(shè)。下文主要探討了毛管設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)容

毛管為滴灌系統(tǒng)的主要管系，它其中安裝了專門的滴灌器管道，確保毛管能夠成功從支管取水，再通過滴灌器將水均勻分布到農(nóng)作物根部位置。在設(shè)計(jì)過程中必須首先確定毛管的致敬與最大鋪設(shè)長度。三十鋪工程在毛管設(shè)計(jì)過程中確定了滴灌器類型，并計(jì)算了滴灌器的流量與布置間距，然后采用抗老化低密度聚乙烯制作毛管，考慮到三十鋪工程滴灌灌溉量較大，所以設(shè)計(jì)中采用到了直徑偏小的毛管，且所有毛管均采用統(tǒng)一直徑，中間始終不變徑。

表1 三十鋪工程機(jī)井更新成井參數(shù)

毛管的長度設(shè)計(jì)為每根45m，管上的所有滴頭間距均為0.5m，功設(shè)置102個(gè)滴頭，每個(gè)滴頭流量控制在2.5L/h，每根毛管的設(shè)計(jì)流量應(yīng)該如下：

根據(jù)上述的干管、支管、毛管設(shè)計(jì)進(jìn)行選泵，三十鋪工程中所采用的是電機(jī)功率為5.5kW的潛水泵。

3.4 輸水井管設(shè)計(jì)

最后是輸水井管設(shè)計(jì)，首先三十鋪工程進(jìn)行了全部機(jī)井的更新，如表1。

結(jié)合三十鋪工程的機(jī)井更新成井參數(shù)，還要對(duì)輸水井管進(jìn)行典型設(shè)計(jì)?？紤]到三十鋪工程絕大部分機(jī)井都修建于上世紀(jì)70年代，整體成井時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間都相對(duì)較長，所以也出現(xiàn)了不同程度的井管損壞。為了解決這一問題，實(shí)現(xiàn)日后運(yùn)行管理調(diào)整，需要結(jié)合實(shí)際情況典型設(shè)計(jì)輸水井管。將井首首先接入到地管中，然后接三通，最后將地下管路劃分為兩條線路，接四通，完成輸水井管典型設(shè)計(jì)。

4.三十鋪地區(qū)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程節(jié)水壓采效益

最后計(jì)算了三十鋪地區(qū)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程節(jié)水壓采效益，在施工前該農(nóng)田水利節(jié)水灌溉超采量達(dá)到230萬m3，項(xiàng)目改造施工后超采量達(dá)到370萬m3，提升相當(dāng)明顯。而地下水總計(jì)減少超采量70萬m3，這足以說明當(dāng)?shù)剞r(nóng)田節(jié)水灌溉工程建設(shè)是很有必要的。

5.總結(jié)

三十鋪地區(qū)為有效解決農(nóng)田水利資源合理化應(yīng)用，平衡水資源供需問題，專門改造建設(shè)了農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程，分別在工程總體規(guī)劃、分類工程建設(shè)以及節(jié)水壓采效益計(jì)算方面做到了最好，希望以此有效提升三十鋪地區(qū)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益、社會(huì)效益與環(huán)境效益。