滾移式噴灌機在昭蘇草場灌溉中的應用

吳 紅

（新疆瑞昶設計有限公司,新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

昭蘇縣草料儲備基地位于伊犁地區(qū)昭蘇縣馬場境內(nèi),東側為烏玉爾臺河自北向南穿過,工程區(qū)位于兩河之間,土地面積32000 畝。根據(jù)現(xiàn)場踏勘,現(xiàn)狀為天然草場,植被覆蓋率60%左右。為提高水資源利用率結合昭蘇縣畜牧業(yè)總體規(guī)劃,縣畜牧局擬實施劃昭蘇縣草料儲備基地,建設人工草場30000 畝。

昭蘇縣氣象站統(tǒng)計,多年平均降水量507 mm；多年平均蒸發(fā)量1230.9 mm。年均氣溫3.3 ℃,最大凍土深度127 cm。全年盛行東北風,年平均風速2.0 m/s。

2 工程實施的原因

項目區(qū)南北長6 km左右,東西寬3.5 km左右,總面積30000 畝左右,海拔1689 m~1728 m之間,總地勢為北高南低,自西向東傾斜,植被覆蓋率60%左右。項目區(qū)土壤以暗栗鈣土、草甸栗鈣土為主,pH值6.5~8.5 之間,呈中性-堿性,區(qū)域內(nèi)水土光熱資源豐富,十分適合牧草生長,是昭蘇縣重要的畜牧基地之一。近年來,國家實施退牧還草工程和草原生態(tài)保護獎勵機制以來,草場退化的趨勢和水源涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)環(huán)境得到了很大的改善。但是隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,對畜牧產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量提出了更高的要求。為了進一步提高畜牧業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)畜牧業(yè)規(guī)?；l(fā)展,根據(jù)區(qū)域水資源現(xiàn)狀昭蘇縣畜牧局擬實施劃昭蘇草料儲備基地建設項目,建設人工草場30000 畝。

3 設計方案

3.1 種植作物

昭蘇馬場位于中天山山系的昭蘇為特克斯山間盆地,屬寒溫帶亞干旱氣候區(qū)。參考昭蘇縣長期進行的牧草栽培試驗研究成果,選擇紅豆草+無芒雀麥進行補播,以提高牧草產(chǎn)量。

3.2 灌溉方式

根據(jù)氣象站資料,項目區(qū)全年降雨量507 mm（畝均降水量367.3 m3）,其中4 月~9 月多年平均降雨427.4 mm（畝均降水量285 m3）。所以采用補充灌溉方式,灌水期為4 月中旬至5 月下旬,8 月上旬至9 月下旬進行灌溉。

表1 灌溉方式比選

綜上所述,本項目種植作物以牧草為主,根據(jù)項目區(qū)地勢及土壤條件、作物生長特點、工程投資和管理運行等方面,綜合考慮,選擇滾移式噴灌機進行灌溉。

3.3 供需水平衡分析

根據(jù)昭蘇縣氣象站資料,項目區(qū)全年降雨量507 mm （畝均降水量367.3 m3）,其中4 月~9 月多年平均降雨427.4 mm （畝均降水量285 m3）。所以采用補充灌溉方式,灌水期為4 月中旬至5 月下旬,8 月上旬~9 月下旬進行灌溉。

分析項目區(qū)降雨量,結合草場灌溉方式 ,確定草場補灌定額140 m3/（畝·年）,項目區(qū)灌溉面積30000 畝,全年需水420 萬m3,工程實施后,采用管道輸水,田間灌溉采用噴灌灌溉[1],灌溉水利用系數(shù)按0.85 考慮,全年共需水494.12 萬m3。

表2 水土平衡分析表 單位：萬m3

4 工程設計方案

據(jù)工程總體布置,在烏玉爾河西側布置調(diào)蓄池1 座,新建滲管一條,滲渠引水后,通過集水井、輸水管進入蓄水池[2]。項目區(qū)內(nèi)部地勢相對平坦,相對高差僅25 m左右,噴灌系統(tǒng)工作壓力至少需要30 m,不能形成自壓,因此田間灌溉采用滾移式噴灌機加壓噴灌。

4.1 滲渠設計

項目工程以烏玉爾臺河水為供水水源,滲渠由集水管、人工反濾料和集水井組成。通過修建河道地下滲管、截取河道地下潛流取水,為提高滲管截取潛流的能力,在緊靠滲管下游截斷潛流滲流通道,截斷方式為：對河道覆蓋層進行大開挖,開挖邊坡1∶0.3,開挖深度到河道不透水層,及河道覆蓋層下的基巖上,修建鋼筋砼截滲墻。

滲管設計技術參數(shù)的選定：滲管內(nèi)水流流速取0.4 m/s；充滿度取0.5 D,滲管埋設坡度2.0%,進水孔流速0.01 m/s,滲渠埋深不小于2.2 m。

在河床下集取河床滲透水,平行河流布置的非完整式滲水渠出水量按照《給排水設計手冊》中公式3-301、3-302計算：

式中：L為滲渠長度,m；K為滲透系數(shù),m/d；a為淤塞系數(shù),根據(jù)水的渾濁情況確定,渾濁度高時,采用0.3；Hy為和流水面至滲渠頂深度,m；H0為集水井內(nèi)水位對滲渠出口所施水壓力,當滲渠內(nèi)為100 kPa（大氣壓）時,H0=0,一般采用H0=0.5 m~1.0 m；T為含水層厚度,m；h為河床至滲渠底的深度；d為滲渠直徑或寬度。

集水管采用穿孔鋼管,管徑為DN800,鋼管壁厚11 mm,孔徑8 mm,孔中心距80 mm,行中心距100 mm。引水流量1.6 m3/s。

為保證取水量,本項目滲管設計長度為600 m。

4.2 調(diào)蓄池設計

采用鋼筋砼結構,墻厚0.25 m,底板厚0.25 m,調(diào)蓄池深度3.2 m。根據(jù)地質(zhì)勘察報告,池底及邊墻換填非凍脹土60 cm,池底尺寸38 m×280 m,游積深度0.2 m,超高0.6 m,總容積34000 m3,有效容積25000 m3。調(diào)蓄池由滲渠取水,含沙量較少,因此不設清淤坡道,灌溉期結束或停水期間,采用人工清淤即可。

根據(jù)抗凍脹計算得調(diào)蓄池沉沙池底換填層厚度為39 cm~48 cm,底部換填層厚度為55 cm,本次設計結合項目區(qū)周圍已建工程,砂礫石換填厚度采用60 cm。要求砂礫石級配良好,有足夠的砂粒充填礫石空隙,以保證基土顆粒不會穿透到砂礫石層中,以防止置換層被淤塞。

4.3 泵站設計

揚水泵站1 座,裝機流量均1.6 m3/s,包括泵房和配電室兩部分,平面尺寸24.84 m×5.7 m,建筑面積142 m2,配套臥式單級雙吸臥式離心泵3 臺（兩用一備）,流量650 m3/s,揚程50 m。

4.4 田間灌溉

田間管網(wǎng)采用梳式布置,干管從調(diào)蓄池引水,分干管垂直干管布置,根據(jù)噴灌機工作長度,每306 m布置分干管一條,分干管每18 m布置出地樁一個。滲渠收集河水后通過調(diào)蓄池沉淀、泵站加壓后,進入輸水管道。田間灌溉采用ZY-2型噴頭,噴灌機從出地樁引水。

表3 ZY-2型噴頭參數(shù)表

結合項目區(qū)天然草場的現(xiàn)狀,選用建筑工程量較少且無需電力驅動的滾移式噴灌機GYP-300。

表4 GYP-300滾移式噴灌機參數(shù)表

每臺噴灌機控制灌溉面積按800 畝計算,項目區(qū)灌溉面積30000 畝,共需配套38 套。

5 結語

該項目的實施解決了昭蘇縣馬場30000 畝草料基地的水源問題,為昭蘇縣蓄牧業(yè)的發(fā)展提供了可靠保證。草場增加載畜量7000 頭。年增加干草3975 t,利潤可增加240 萬元。項目建成后,提高了草原生態(tài)自我修復能力,復壯了區(qū)內(nèi)退化草地,對于保護和改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要作用。