河水自壓滴灌“大首部”技術(shù)應(yīng)用

王婷婷

（新疆昌吉州呼圖壁縣水利管理總站新疆昌吉831200）

河水自壓滴灌“大首部”技術(shù)應(yīng)用

王婷婷

（新疆昌吉州呼圖壁縣水利管理總站新疆昌吉831200）

農(nóng)業(yè)高效節(jié)水中常用的水源形式為地下水，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，地下水超采現(xiàn)象已十分嚴(yán)重，因此大力推廣以地表水為水源的高效節(jié)水技術(shù)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要保障措施

河水自壓滴灌；“大首部”；技術(shù)應(yīng)用

農(nóng)業(yè)高效節(jié)水中常用的水源形式為地下水，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，地下水超采現(xiàn)象已十分嚴(yán)重，因此大力推廣以地表水為水源的高效節(jié)水技術(shù)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要保障措施。然而，對(duì)于常規(guī)河水滴灌系統(tǒng),在地表水引入后，首先要經(jīng)過傳統(tǒng)的平流式沉淀池進(jìn)行沉淀，沉淀后還需再經(jīng)過一次砂石過濾器和網(wǎng)式過濾器的過濾。另外，傳統(tǒng)的砂石過濾器是在泵后、高壓狀態(tài)下工作，一旦堵塞，首部系統(tǒng)運(yùn)行效率將大幅降低，給整個(gè)滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行管理帶來極多不便。

鑒于上述因素，呼圖壁縣立足實(shí)際，在河水滴灌技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了積極探索，在充分考究、論證、計(jì)算和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)了具有高度集成特點(diǎn)的河水自壓滴灌“大首部”，并將此科技成果因地制宜地轉(zhuǎn)化為工程實(shí)踐。

1　技術(shù)要點(diǎn)

“大首部”系列沉沙、除漂、去生過濾池由平流式沉沙池、濾網(wǎng)板過濾器、清水池和進(jìn)水、排沙、放空管路（或閘門）等部分組成。通過試驗(yàn)和實(shí)踐，設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)：堵塞濾網(wǎng)板的不僅有懸浮于原水中的泥沙顆粒，還有水中滋生的微生物和漂浮物。因此，濾網(wǎng)板安裝形式須依據(jù)水質(zhì)而定，各不同形式即構(gòu)成了不同系列的過濾池形態(tài)，分為單向外斜跨式、雙向外斜跨式、單向內(nèi)斜跨式、雙向內(nèi)斜跨式、溢流屋脊式、網(wǎng)籠式等六種類型的沉沙、除漂、去生過濾池。各類型命名原則為：（1）向、雙向系指可單獨(dú)工作濾網(wǎng)板過濾器組數(shù)。單向?yàn)橐唤M，雙向?yàn)槎M。（2）溢流屋脊式、網(wǎng)籠式系指濾網(wǎng)板過濾器的形態(tài)。（3）“去生”系指可去除水生物。（4）“除漂”系指可除去漂浮物。

2　適用條件

根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：地形自然縱坡＞15‰時(shí)，適宜做大首部工程；當(dāng)?shù)匦慰v坡＜10‰時(shí),不建議做大首部工程。工程規(guī)模為1～3萬畝時(shí)，畝均投入僅300元左右，較為經(jīng)濟(jì)合理；若控制面積突破3萬畝，輸水管道管徑將超過1m，管道投入將大幅增加，畝均投入則會(huì)過高，不經(jīng)濟(jì)；若控制面積小于1萬畝，能自壓的面積比例偏小（50%～60%），則失去了大首部自壓滴灌的目的和意義。

3　技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

大首部系列沉沙、除漂、去生、過濾池相比于傳統(tǒng)平流式沉沙池，具有以下優(yōu)勢：（1）該池集沉沙池與過濾池為一體，具有高度集成的優(yōu)點(diǎn)，建成后可省去砂石過濾器和網(wǎng)式過濾器。（2）該池的設(shè)計(jì)定位于水力沖沙，建成后無需人力排沙，運(yùn)行管理強(qiáng)度低、成本低。（3）該池濾網(wǎng)板過濾器處于常壓工作狀態(tài)，被阻擋的泥沙顆粒僅附著于其表面，過濾效率高；工作狀態(tài)時(shí)，其表面會(huì)產(chǎn)生側(cè)向水沖力可將附著的泥沙顆粒沖掉，實(shí)現(xiàn)了自清洗。（4）一個(gè)“大首部”可替代灌區(qū)多個(gè)傳統(tǒng)“小首部”，有效節(jié)約了工程占地面積。

4　實(shí)際案例

2010年，呼圖壁縣依托小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)項(xiàng)目，在大豐鎮(zhèn)聯(lián)豐村建設(shè)了河水自壓滴灌“大首部”工程。該工程采用條型濾網(wǎng)板式沉淀池，可通過3條主管道向下游聯(lián)豐村灌區(qū)3.0萬畝耕地供水，替代了灌區(qū)32個(gè)滴灌系統(tǒng)的小首部供水；并將灌區(qū)原有井水滴灌系統(tǒng)全部并聯(lián)到大首部供水管道覆蓋范圍，采用地表水、地下水互補(bǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“兩水”互補(bǔ)聯(lián)合調(diào)度的目標(biāo)，有效促進(jìn)了水資源的合理開發(fā)和有效利用。其首部工程方案為：平行設(shè)3條沉淀池、2條清水池，沉淀池與清水池相間布置，長度均為55m，沉淀池深度由上游至下游變化為1.8m～2.5m，中間1條矩形沉淀池寬2m，兩邊沉淀池內(nèi)側(cè)為矩形，外側(cè)為梯形邊坡，底寬2m，邊坡比1：1.5；清水池深3m、寬7m。在沉淀池兩側(cè)的砼墻上設(shè)0.6m高的80目～100目濾網(wǎng)板，對(duì)河水進(jìn)行過濾；在濾網(wǎng)板一側(cè)設(shè)自動(dòng)沖洗管及噴頭，達(dá)到反沖洗目的。

2011年，呼圖壁縣再次依托小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)一步優(yōu)化了“大首部”工程設(shè)計(jì)方案，在五工臺(tái)鎮(zhèn)龍王廟村農(nóng)田上游位置修建了一座新型“溢流屋脊式沉沙、除漂和浮游生物過濾池”，可向龍王廟村23個(gè)滴灌系統(tǒng)2.55萬畝農(nóng)田供水，供水流量1.25m3/s。工程方案為：平行設(shè)2條沉淀池、1條清水池，沉淀池與清水池相間布置，長度均為70m；清水池深度為3m，容積可滿足控制區(qū)域內(nèi)滴灌系統(tǒng)約半個(gè)小時(shí)的供水量。沉淀池深度由上游至下游變化為2.0m～2.8m，清水池寬度5m，兩邊沉淀池內(nèi)側(cè)為矩形，外側(cè)為梯形邊坡，底寬2.4m，邊坡比1：1.5。在清水池兩側(cè)的砼墻上設(shè)100目濾網(wǎng)板，斜跨到清水池中間的兩條0.6m高的砼墻上，對(duì)河水進(jìn)行過濾，取代河水灌溉的過濾器。相比聯(lián)豐村3.0萬畝大首部工程，龍王廟村2.55萬畝大首部工程將濾網(wǎng)板由垂直放置更改為斜跨，可對(duì)水體中的微生物進(jìn)行有效處理，防止濾網(wǎng)板堵塞，并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)——發(fā)明專利。

5　結(jié)語

“大首部”工程在呼圖壁縣首創(chuàng)實(shí)施，并在昌吉州各縣市進(jìn)行推廣應(yīng)用，獲得了“呼圖壁水利人的創(chuàng)新”和“昌吉水利人的創(chuàng)舉”等贊譽(yù)，顯現(xiàn)了其特有的四大特點(diǎn)：（1）采用新式濾網(wǎng)板代替常規(guī)河水滴灌工程配套的砂石+網(wǎng)式組合過濾器，工程造價(jià)低；（2）利用地形高差自壓供水，無需動(dòng)力加壓，運(yùn)行成本低；（3）以河水為主、機(jī)井備用，可充分利用地表水，限制開采地下水；四是地塊間管網(wǎng)相連、網(wǎng)絡(luò)互通，可實(shí)現(xiàn)水源共享。該技術(shù)的運(yùn)用，不僅促進(jìn)了農(nóng)民增產(chǎn)增收，推進(jìn)了農(nóng)業(yè)高效節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、規(guī)模化建設(shè)，也為水利現(xiàn)代化推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。