滴灌灌溉技術在退耕還林工程中應用

李 婷

(新疆新水水力科技發展有限公司，烏魯木齊830002)

1 工程概況

本工程的主要任務是針對灌區水資源緊缺的實際情況，為退耕還林成果實施節水灌溉技術措施，從根本上解決退耕戶退耕后的長遠生計和發展問題，確保退耕還林面積不減少，質量有保證，退耕地不“反彈”，退耕戶能致富，從而達到鞏固退耕還林成果的目的。從目前缺水原因分析表明，渠系水利用率相對較低，加上灌溉技術落后，節水灌溉面積少，因此增加滴灌面積勢在必行，從而在根本上解決項目區季節性缺水的問題。現結合三坪農場2010年退耕還林節水灌溉工程，對滴灌灌溉技術進行探討。

2 滴灌灌溉技術具體方案

2.1 滴灌系統設計思路

本次設計加壓系統首部工程包括前池、加壓系統、過濾系統等。項目采用滴灌灌溉技術，首部應選擇在每個片區地形高處，且靠近輸水渠道，項目區各系統均為西南向東北傾斜地形，首部布置于各系統的西南一側或中部。首部前池包括沉砂池和蓄水池，前池沿輸水渠道平行布置，前池后接水泵加壓系統。加壓系統過濾設備首部采用全自清網式過濾器過濾系統。施肥罐選用壓差式施肥罐，其他各種控制和量測設備還有壓力調節閥、流量控制閥、水表、壓力表、排氣閥、逆止閥等。

項目區位于三坪農場二連，項目區共9個條田。作物種植面積133.33 hm2，原種植作物為三年生鮮食葡萄，采用溝灌，項目實施后采用滴灌灌溉，大致沿南北向種植，葡萄行、株距4 m×1 m。分為3個片區，每個片區設計一個滴灌系統。

2.2 總體布置

項目區現狀均為地面灌。骨干輸水管道布置時主要根據地形，考慮利于作物供水，盡量減少骨干管道的輸水距離，同時綜合考慮工程運行安全、用戶承包分區、操作管理方便等因素。一號系統布置1條主干管，2條分干管，72條支管;二號系統布置1條主干管，4條分干管，68條支管;三號系統布置一條主干管，5條分干管，69條支管。本項目節水灌溉形式為滴灌，選用內鑲式滴灌帶，滴灌帶直接與支管連接。一行葡萄鋪兩根滴灌帶，滴灌帶鋪設間距0.75 m和3.25 m，間隔布置，平均間距2.0 m，滴灌帶選用內鑲式滴灌帶，外徑16 mm，壁厚0.2 mm，滴頭流量2.8 L/h，滴頭間距0.4 m。地埋干管、分干管選用承插式硬質聚氯乙烯管(即PVC管)，管道的正常工作壓力為0.4 MPa。地面支管、毛管選用滴灌專用的聚乙烯管材(即PE管)。管道的正常工作壓力為0.25 MPa。

表1 滴灌帶參數

2.3 實例分析

以1號系統設計為例，1號系統控制3#、7#、11#三塊條田，各條田之間短邊相鄰，灌溉面積38.83 hm2，均為不規則四邊形，南北長483～668 m，東西寬 191～335 m，南北坡降 1.4%，東西坡降0.3%。

1號系統的供水渠道位于條田的南邊，為減小水頭損失，蓄水池和首部設在3#條田南邊。采用3級管道布置，即干管、支管、毛管。干管、支管地埋，根據土層厚度目前管溝開挖推廣的經驗，埋深定為0.9 m，但冬季要排空管內余水。毛管由支管引出，雙向布置，與種植行一致，鋪設在每行葡萄樹下，一行葡萄鋪兩根滴灌帶，按照葡萄的種植方式，鋪設間距定為0.75 m和3.25 m間隔布置，毛管管徑為16 mm。

對于均勻坡，支管的位置應使上坡毛管與下坡毛管產生相等最大壓力和最小壓力;當第一孔壓力為最大時，應使上坡與下坡毛管上的最大壓差相等。由前面計算知:逆坡極限孔數為191個，順坡極限孔數為256個。根據各條田實際情況毛管的實際長度為86 m，毛管的實際孔數為215個。設順坡毛管實際孔數為N順，根據《滴灌工程設計圖集》式(4-6)可得:

式中:設最大壓力孔號為Pmax=1，根據《滴灌工程設計圖集》式(4-7)可得順坡毛管滴頭的最大壓差為:

式中:當逆坡的實際孔數為215-N順，Pmax=1，Pmin=215-N順，根據《滴灌工程設計圖集》式(4-9)可得逆坡毛管滴頭的最大壓差為:

式中:令△hmax順 =△hmin逆，經整理有:(N順 -0.52)2.75-(215-N順)2.75=1.06×106，經試算有解，得N順=146個，假設正確，則逆坡孔數為215-146=69個。則順坡毛管的實際鋪設長度為146×0.4=58.4 m，逆坡毛管的實際鋪設長度為69×0.4=27.6 m，即支管位置確定。

3 滴灌灌溉施工實施

滴灌工程的施工包括水源工程施工，管道、設備購置和安裝;以及田間配套工程，即管溝開挖、閘閥井、鎮墩等工程的施工。

1)施工放樣。為確保把圖紙的設計方案正確無誤地布置到地面上，首先應在施工現場設置工程測量控制網，并應保留到施工結束。標定各建筑物的主軸線和縱橫軸線，標出各級地埋管線的位置和開挖溝槽、閘閥井、鎮墩等位置的高程。

2)基坑開挖:結合項目區土壤質地情況，溝槽開挖按底寬為管徑加0.6 m，槽邊坡為1∶0.4，以確保邊墻的穩定，如遇卵、礫石區時，則將槽底超挖15 cm，并回填土，夯實到設計槽底標高。基槽開挖后應立即澆筑基礎或鋪設管道，以免造成塌方或底土風化，影響施工質量。

3)埋設管道。管道施工前應將管材、管件運抵現場并沿管槽排放在無堆土的一側，并將承插口對準水流方向。安裝前應對管材進行外觀檢查，發現有破損變形時應立即更換。管材底面如有落石、落土時應予清除，積水應先排凈落干。安裝管道時應防止砂石及其它雜物進入管道，中斷安裝時應封堵管口。吊運時，管道不得與管壁、槽底碰撞，應與管床接觸緊密，不得使用木材、專石襯墊。安裝管道應先干管，后分干管、支管，自低處向高處的順序進行，脆性管材和塑料管穿越公路或機耕道時應加套管保護。管道和管件安裝完畢后，應部分回填并夯實，管道定位后再進行水壓試驗。部分回填土的高度應達到管頂高度的一半左右。水壓試驗后應立即進行回填。回填必須在管道兩邊同時進行，管道周圍應回填松散并剔除石快的碎土。回填土應分層夯實，每層填土高度應控制在20 cm左右，特別注意保證管道周圍的填土切實夯實。塑料管材溫度變形大，應在地面溫度和地下溫度接近時回填。閥門井和鎮墩的建設按《磚石工程施工及驗收規范》的規定進行。

4 滴灌系統土建設計

1)管溝。根據地質資料，確定管溝開挖邊坡為1∶0.4。管溝橫斷面采用梯型，開挖后的管溝溝底必須平整，回填土采用原土回填，靠近管壁10 cm范圍內土層不允許含有粒徑＞2.5 cm的礫石或粒徑大于5.0 cm的土塊，回填土要求土質均勻。

2)閥門井與排水井。閥門井主要設置在干管及分干管上有閥門等管件的位置，排水井設在分干管末端。井的尺寸按照井內的設備，和便于人員操作、維修來確定。設備在閥門井的位置要求按相關的規范要求確定，閥門井和排水井均采用磚混結構，閥門井內徑尺寸1.2 m和1.6 m，排水井內徑尺寸為0.8 m。

3)鎮墩。為防止管道發生位移，根據微灌工程技術規范的要求，需要設置鎮墩。在主干管、分干管、地埋支管的變坡處、變徑處、轉彎處設置鎮墩。根據各處不同的靜(動)水壓力，按照建筑物穩定的有關要求，采用朗肯土壓力理論計算鎮墩尺寸。

鎮墩抗滑穩定校核:

式中:Kc為抗滑穩定系數;f為鎮墩與地基間摩擦系數;［Kc］為抗滑穩定安全系數允許值。根據水工建筑物等級劃分標準，本次骨干管網所設鎮墩屬于3級建筑物，取［Kc］=1.4。鎮墩結構為混凝土結構，鎮墩混凝土標號為C20，現場澆筑，48 h后才能進行部分回填。鎮墩基礎下的砂礫石墊層需夯實至壓實度不小于90%，四周回填土夯實部分夯實至鎮墩頂部，壓實度≥90%，鎮墩頂部以上回填土按管槽回填土方式回填。

4)前池的設計。根據微灌工程規劃的要求，結合當地水源特點，由于項目區所用渠水夏季泥沙較多，當水中含泥沙太多時，使用過濾器將因為頻繁沖洗而失去作用，此時設置沉砂池可起到初級過濾的作用。由于采用地表水，為防止渠道來水量過大或過小，為不影響系統的正常運行，沉砂池應有一定的容積，起到既蓄水又沉砂的作用，本設計采用人工清淤的條帶形沉砂池，沉砂池是根據水流從進入沉砂池開始，水流所挾帶的設計標準粒徑以上的砂粒以沉速Vc下沉，當水流流到池出口時，砂粒剛好沉到池底來計算。前池包括沉砂池和蓄水池。按照相關規范要求，蓄水池容積應能至少滿足系統運行5 min所用的水量。本次蓄水池設計容量為30m3。前池設計橫斷面為梯形，斷面尺寸根據系統流量不同而不同，沉砂池底寬度5 m，邊坡1∶1.5，池長35 m。沉砂池每5 m設一道伸縮沉降縫，縫內設止水，并采用混凝土板防滲+兩布一膜的雙防形式，墊層為30 cm砂礫石。

5 結論

本項目滴灌工程控制灌溉面積133.33 hm2，該項目通過采取滴灌灌溉技術，有效地提高灌溉效益，提高農作物產量，改變灌溉模式，提高了農業抗災能力，同時增收節支效益顯著，調動了退耕戶的積極性。

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