荒地鎮(zhèn)滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工

古麗格娜·托乎達(dá)

(烏蘇水利局城鎮(zhèn)水管所，新疆 烏蘇 833300)

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荒地鎮(zhèn)滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工

古麗格娜·托乎達(dá)

(烏蘇水利局城鎮(zhèn)水管所，新疆 烏蘇 833300)

滴灌系統(tǒng)不僅能滿足農(nóng)作物灌溉需求，而且能減少對土地的占用，大大提高水資源的利用效率，是目前農(nóng)田水利最為有效的科學(xué)灌溉方式。本文根據(jù)新疆莎車縣水資源現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)有農(nóng)田水利灌溉設(shè)施，對荒地鎮(zhèn)農(nóng)田水利灌溉滴灌系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和施工分析，為該地區(qū)的農(nóng)田建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保持提供了有力的保障。

滴灌；管網(wǎng)；施工；設(shè)計(jì)

1　項(xiàng)目區(qū)概況

我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉模式普遍存在嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)、農(nóng)業(yè)占地嚴(yán)重等現(xiàn)象，達(dá)不到農(nóng)作物增產(chǎn)增收的效果[1-2]。新疆莎車縣北面荒地鎮(zhèn)，東西寬23 km，南北長28 km，耕地面積570萬m2，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)基本平整，個(gè)別地方高低不平，有若干個(gè)大小不等的沙包和下潮地，沙包大的高3～4 m，小的高1～2 m，地勢總的來講無明顯坡降，南向北坡降1/1000～1/1500，東西面幾乎在同一高程面上，屬典型的傳統(tǒng)灌溉農(nóng)業(yè)，且大風(fēng)及沙塵暴災(zāi)害嚴(yán)重。長期以來，項(xiàng)目區(qū)地下水位較高，土壤鹽堿化程度十分嚴(yán)重。項(xiàng)目區(qū)降雨量稀少，多年平均降雨量50 mm，葉爾羌河是本縣唯一的地表水源，但是荒地鎮(zhèn)地處葉爾羌河中下游，由于地勢低而平坦，坡度小，排水困難。所以，大力發(fā)掘水資源利用潛力、優(yōu)化供水結(jié)構(gòu)、增加水資源利用效率顯得非常重要。

按河流來水量對莎車縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分水比計(jì)算，該項(xiàng)目區(qū)在75%偏枯來水年份，分水比為3.43%，可利用地表水資源量為5300萬m3。項(xiàng)目區(qū)用地表水進(jìn)行灌溉，共有灌溉干渠23 km，支、斗渠 63 km?，F(xiàn)有灌溉渠系網(wǎng)利用系數(shù)僅為37%，40%以上的支渠、斗渠直接輸水進(jìn)入農(nóng)田，形成大水漫灌的粗放型灌溉，造成田間水量損失偏大。由于灌溉工程配套不完善，沒有先進(jìn)的灌溉技術(shù)，灌溉管理不科學(xué)。田間灌溉渠系大部分渠道年久失修，渠系建筑物已老化，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶自行修補(bǔ)后勉強(qiáng)使用。該地區(qū)原有灌溉系統(tǒng)存在嚴(yán)重的水資源利用效率低、農(nóng)田占地嚴(yán)重以及灌溉設(shè)施落后等問題，亟待優(yōu)化設(shè)計(jì)新型灌溉模式。

2　滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1灌溉系統(tǒng)組成

項(xiàng)目區(qū)共規(guī)劃200萬m2棉花采用地面加壓式滴灌，加壓式滴灌系統(tǒng)包括水源設(shè)計(jì)、系統(tǒng)首部、管網(wǎng)工程、灌水器四個(gè)部分。

2.1.1水源設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)以渠道水+井水為水源[3-5]，在臨近的荒地渠干渠上引水，規(guī)劃后更新的6眼機(jī)井布置在干渠和斗渠邊上，采用混灌灌水，水源可以保證。系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量是根據(jù)系統(tǒng)的灌水需要設(shè)計(jì)，在斗渠分水口邊修建沉砂池，并在地表水不能滿足灌溉需求時(shí)，采用地下水補(bǔ)充地表水灌溉來確保作物的灌溉要求。

2.1.2系統(tǒng)首部

系統(tǒng)首部建立在各系統(tǒng)條田的引水處附近，主要包括泵房、沉砂池等。設(shè)備有：加壓離心泵、電動(dòng)機(jī)、過濾設(shè)施、壓差式施肥罐、壓力表、空氣閥、閘閥、水表，及安全保護(hù)和控制設(shè)施等。

2.1.3管網(wǎng)工程

項(xiàng)目區(qū)為老灌區(qū)，路、林、居民區(qū)、條田均已形成，管網(wǎng)按灌區(qū)地形條件條田布置，管網(wǎng)采用梳狀單向布置，管網(wǎng)主要分為輸水干管→分干管→支管→毛管四級結(jié)構(gòu)布置。確定滴灌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：首部→砂石+網(wǎng)式過濾器→施肥罐→干管→分干管→支管→毛管→滴頭。干管、分干管為地埋管。

2.1.4灌水器選擇

目前滴灌灌水器的形式主要有管上式和內(nèi)鑲式兩大類。管上式滴頭抗堵塞性能較好，但施工安裝較繁鎖。滴頭露于管外，易于損壞。內(nèi)鑲式滴灌管(帶)采用迷宮式長而寬的曲徑式密封流道，在管內(nèi)形成洶涌的紊流，因而抗堵性強(qiáng),且每個(gè)滴頭可配備兩個(gè)出水口，當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)可避免土壤顆?！拔囟氯钡奈ｋU(xiǎn)，使用壽命較長。技術(shù)參數(shù)如表1。

表1　灌水器技術(shù)參數(shù)

2.2滴灌系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

莎車縣荒地鎮(zhèn)屬于暖溫帶大陸性荒漠氣候，干燥少雨，項(xiàng)目區(qū)土壤主要是沖洪積粉土、黏土，含水量11.5%～23%、滲透系數(shù)K=2.3×10-3～4.3×10-5cm/s。入春后氣溫上升較快，農(nóng)作物生長需水量較大，而此時(shí)降水不足，需要灌溉水補(bǔ)充，結(jié)合該地區(qū)實(shí)際狀況，確定設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.2.1滴灌設(shè)計(jì)灌水定額

灌水定額依據(jù)式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：m為設(shè)計(jì)灌水定額，mm；γ為土壤干容重，g/cm3；z為計(jì)劃濕潤土層深度,m；p為滴灌設(shè)計(jì)土壤濕潤比,%；θmax、θmin為適宜土壤含水率上下限(占干土重量百分比)取90%和65%；η為灌溉水利用系數(shù)，0.92。

計(jì)算得：m=33.48 mm。

2.2.2設(shè)計(jì)灌水周期

灌水周期由式(2)計(jì)算：

(2)

式中：m為灌水定額，33.48 mm；Ea為灌溉時(shí)農(nóng)作物最大日耗水強(qiáng)度，7.28 mm/d。

計(jì)算得：T=5 d。

2.2.3設(shè)計(jì)每次最大灌水時(shí)間

每次最大灌水時(shí)間由式(3)確定：

t=m SeSl/q d

(3)

式中：Se為苗圃株距，取0.46 m；SL為苗圃行距，取0.6 m；q為灌水器輸水流量，取2.2 L/h；d為單株苗圃下灌水器數(shù)量，取1。

計(jì)算得：t=4.2 h。

2.2.4滴灌帶布置

項(xiàng)目區(qū)棉花種植模式采用膜下滴灌，一膜四行，寬窄行，布設(shè)兩條滴灌帶，毛管間距為0.9 m,一管兩行，膜間距1.45 m,見圖1。

圖1　項(xiàng)目區(qū)滴灌帶布置

3　滴灌系統(tǒng)施工

滴灌灌溉系統(tǒng)施工主要包括首部系統(tǒng)、泵房施工安裝、管溝土方工程、田間管網(wǎng)鋪設(shè)工程施工。

3.1首部系統(tǒng)

抽水加壓設(shè)備安裝：電機(jī)外殼接地，機(jī)泵用螺栓固定在混凝土基座或?qū)Ｓ脵C(jī)架上。過濾器安裝：過濾應(yīng)按輸水流向標(biāo)記安裝，不得反向。施肥裝置安裝位置應(yīng)位于過濾器前方逆止閥后方，在安裝量測儀表和保護(hù)設(shè)備前應(yīng)徹底除去接頭、封口位置處雜物和油污，安裝水表應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和水流流向，且水表安裝保持水平。

3.2泵房安裝

施工前，根據(jù)所購水泵及電機(jī)型號，校核泵房尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求規(guī)定的泵房位置，測量并打固定樁控制泵房標(biāo)高，按照設(shè)計(jì)要求定出泵房軸線，依設(shè)計(jì)要求進(jìn)行放線開挖，開挖時(shí)由測量及施工人員依設(shè)計(jì)控制基底標(biāo)高?；坶_挖完成后，及時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)處理，施工時(shí)嚴(yán)格按照施工配合比拌制混凝土，磚砌體按照規(guī)范及設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。

3.3田間管網(wǎng)鋪設(shè)

管道安裝：密封橡膠圈必須與管道相匹配，密封圈務(wù)必裝入槽內(nèi)，并不得扭曲；插頭外緣應(yīng)加工成斜口，并涂潤滑劑，對正密封圈，另一端墊上木板，打入規(guī)定深度。閥門安裝：直徑大于65 mm的管道用不銹蝕的金屬法蘭連接；直徑小于65 mm(含65 mm)的管道可用螺紋連接，并應(yīng)裝活接頭；塑料閥門安裝用力應(yīng)均勻，不得敲碰。毛管安裝：毛管長度必須與栽種行相適應(yīng)；安裝時(shí)毛管端應(yīng)剪平，并防止混進(jìn)雜物；毛管必須平順鋪設(shè)嚴(yán)禁打折。

4　結(jié)　論

通過對該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工，項(xiàng)目建成后，莎車縣荒地鎮(zhèn)水資源利用率提高30%以上，從現(xiàn)在的50%提高到80%以上，達(dá)到了節(jié)水、增產(chǎn)、提高農(nóng)民收入、提高灌溉水利用率、提高單方水利用效率、減少地下水開發(fā)、提高土壤肥力、改善生態(tài)環(huán)境以及增加生態(tài)用水的目標(biāo)。項(xiàng)目區(qū)的示范效應(yīng)，為鄰近水資源匱乏地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了良好的借鑒作用，促進(jìn)了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的飛速轉(zhuǎn)變。

[1]蔡榮,馬旺林,郭曉東.小型農(nóng)田水利設(shè)施合作供給的農(nóng)戶意愿實(shí)證分析——以鹽城市農(nóng)田灌溉水渠改造為例[J].資源科學(xué),2014(12):2594-2603.

[2]王金霞,黃季焜,Scott Rozelle.地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)制度的創(chuàng)新與理論解釋——小型水利工程的實(shí)證研究[J].經(jīng)濟(jì)研究,2000(4):66-74，79.

[3]李國英.中國水利發(fā)展中的防洪與灌溉問題[J].人民黃河,2012(10):3-4.

[4]王全麗,鄭強(qiáng),許丹,等.高效節(jié)水灌溉技術(shù)在徐水縣農(nóng)田水利建設(shè)中的應(yīng)用[J].南水北調(diào)與水利科技,2014(B02):231-232.

[5]鐘美玲.淺談農(nóng)業(yè)水利灌溉模式與節(jié)水技術(shù)措施[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2015(9):93.

Design and construction of drip irrigation systems in Huangdi Town

GULIGENA·Tuohuda

(Wusuwaterdistricttownhoses,Wusu833300,China)

Drip irrigation system can not only meet the demand of crop irrigation, but also can reduce the land occupancy,which increase water use efficiency largely and it is the most effective scientific irrigation mode so far. According to water resource situation of Yarkant county of Xinjiang, combined with the existing irrigation and water conservancy irrigation facilities, this paper analyzes the design and construction of agricultural water conservancy irrigation drip irrigation systems. The research provides a strong guarantee for the area of farmland construction and ecological environment maintaining.

drip irrigation;pipe network; construction; design

古麗格娜·托乎達(dá)(1971-)，女，工程師，主要從事滴灌系統(tǒng)灌溉設(shè)計(jì)工作。

S275.6

B

2096-0506(2016)03-0055-03