發展三門峽“現代特色農業”探索果園微噴灌系統規劃與設計

□張 珂 □楊 穎（三門峽市水利局）

為加強農業水利基礎設施建設，改善農業生產條件，提高農田抗御旱澇災害的能力，提高現代特色農業（蘋果）產量和質量，增加農民收入，三門峽通過高效節水灌溉工程的建設，改變當地采用大水漫灌造成水資源浪費的現狀，選取陜縣張村鎮石塬村發展果園微噴灌溉173 hm2，為擴大豫西丘陵區灌溉面積、興建高效節灌工程起到示范帶頭作用。

1 項目概況

陜縣西張村鎮石塬村人口2660人，耕地300 hm2，其中可灌溉面積100 hm2，勞動力占人口總數的1/3，人均年收入4700元。項目擬發展果園灌溉面積173 hm2，均為微噴灌。

工程規劃在澗里灌區主干渠溝旁建1座50m3水池，從澗里灌區主干渠引水至水池，建提水泵站一處，提水流量150m3，泵站揚程140m，通過320m提水管道將水抽至灌區南部道路旁高點。在道路旁建1000m3高位水池1座，建管理院1座，管理房110m2，安裝過濾設施1套，過濾流量為150 t/h，過濾設施由網狀過濾和濾料過濾設施構成。將水過濾凈化后通過3條配水干管長3510m，7條配水支管長4652m，鋪設配水斗管長9010m，將水送至田間，鋪設田間管道1.56萬m，鋪設HD-PE微噴管帶44.35萬m，安裝噴頭15.04萬個，工程總投資801.11萬元。

2 項目區需水量及供需平衡分析

工程利用澗里水庫水為水源，澗里水庫控制流域面積79.30 km2，總庫容1393萬m3，興利庫容858萬m3。項目區從澗里水庫引水主干渠提水，澗里水庫主干渠深1.30m，寬1.20m，設計引水流量1.50m3/s，引水管道采用φ400PE管，引水流量為0.22m3/s，根據提灌站設計，新建泵站提水流量為4.60×10-2m3/s。項目區種植作物全部為蘋果，按照《節水灌溉技術規范》（SL207-98），確定灌溉保證率為75%，果樹的年灌溉次數為3次，灌溉定額為6m3/hm2，凈需水量23.40萬m3，根據節水灌溉技術規范，灌溉水利用系數綜合取為0.90，需水量為26萬m3。

本次工程用水量為26萬m3，澗里灌區可用水量為135萬m3，可滿足項目區灌溉需求。

3 工程設計

3.1 泵站工程

3.1.1 流量確定

項目區面積173 hm2，用水量為2m3/hm2，設計輪灌天數為20 d，每天抽水24 h，經計算提水流量為4.60×10-2m3/s。3.1.2管道確定

3.2 輸電線路

工程需架設輸電線路0.50 km，由于水泵機電功率為75 kW，工程需配置100 kVA變壓器1臺及配電柜1個,埋設3×50銅芯電纜350m。

3.3 微噴工程設計

3.3.1 微噴灌系統模式

微噴灌系統由水源工程、樞紐工程、輸配水管網、噴嘴及控制、量測和保護裝置等組成。

本工程水源為澗里灌區主干渠水，過濾系統采用“離心+網式”的組合過濾器，過濾精度120目，施肥裝置采用100 l壓差式施肥罐。

輸配水管網：干、支管鋪設在地面下，為固定管道。毛管鋪設在地面上，在其上安裝噴嘴，規格為φ32的PE管。

3.3.2 灌溉制度設計

3.3.2.1 灌水定額確定設計灌水定額按下式計算：

ρ—設計土壤濕潤比，果樹滴灌取40%；

θ'max、θ'min—適宜土壤含水率上下限（占土壤體積的百分比）θ'=75%、θ0′=45%；

η—灌溉水有效利用系數，滴灌取0.90。

3.3.2.2 設計灌水周期

灌水周期按下式計算：

式中：T—灌水周期，d；

m—設計灌水定額，mm；

η—灌水利用系統，微噴灌取0.90；

Ea—設計耗水強度，取4mm/d。

計算結果為：T=14.80 d。

根據提灌站的提水流量和管徑及投資進行經濟計算，結合當地灌溉實際情況，灌水周期按20 d計算管道管徑和提灌站設施。

3.3.2.3 輪灌組數目確定

N=T1×T/t

式中：T1—系統每天工作小時數，取24 h；

T—灌溉周期；

t—一次灌水延續時間，為8 h。

則輪管組數為：200組。

3.3.3 管網水力計算

3.3.3.1 干支管水力計算

管道的沿程水頭損失按下式計算：

沿程損失采用公式hf=βfLQm/db計算。

式中：hf—管道沿程損失水頭（m）；

L、d—管道計算長度（m）、管道內徑（mm）；

Q—計算管道通過流量（m3/h）；

f—管道摩阻系數（取 0.95×105）；

m、b—流量指數、管道指數（m=1.77、b=4.77）；

β—局部水頭損失加大系數（取1.10）。

管道局部水頭損失按照沿程水頭損失的10%計算，則管道總水頭損失h=1.10×hf。

3.3.3.2 各級管道管徑的選取

根據各級管道的流量試算管徑，計算出各級管道在必須通過最大流量時所產生的水頭損失，根據水頭損失大小的合理性，確定各級管道的管徑，在確定支管管徑時需考慮下級管道的所需水頭。經計算主管1管徑為∮200，主管2、3管徑為∮315；3條長3510m，配水支管7條管道的試算管徑為∮32～∮200 mm，長4652m。鋪設斗管21條長9010m，采用φ160UPVC（1.25MPa）管。

3.3.4 田間管道

田間管道采用HD-PE微噴管，果園按果樹行距配置，每3.50m 1道，在每行果樹地頭立0.30m×0.30m混凝土立柱1根，高1.50m，將微噴管架起，噴頭按果樹株距配置，每3m 1個。每戶設閘閥井1個，內置水表、閘閥；，噴頭每3m配置1個。每戶設閘閥井1個，內置水表、閘閥；共需鋪設φ63UPVC（1.25MPa）管1.56萬m，鋪設HD-PE微噴管44.35萬m，安裝噴頭15.04萬個，砌筑閥門井770個。

3.3.5 噴頭參數

本工程采用P3輕霧微噴頭，設計工作水頭hd=0.10MPa，設計流量q=40 l/h。

蘋果樹上掛著許多微細管道，從管道里噴出的水霧，滋潤著樹干和土地。村民高興地說：“實施滴灌后，蘋果產量每公頃能增加20 kg呢！”

項目實施后，年每公頃可增產蘋果20 kg，項目受益區共計增產78萬kg，農民增收156萬元。人均增收586元。傳統灌溉方式果園用水量為4m3/hm2，節水灌溉用水量為2m3/hm2·次，年節水量為26萬m3。