農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)方案及細(xì)節(jié)問(wèn)題研究論述

□馮起超（吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）

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農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)方案及細(xì)節(jié)問(wèn)題研究論述

□馮起超（吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）

摘要：我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行是頭等大事。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，水利灌溉是不可或缺的重要環(huán)節(jié)之一，其與糧食的產(chǎn)量密切相關(guān)。為此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合地區(qū)耕種作物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并按照當(dāng)?shù)厮Y源的分布情況，選擇合理可行的農(nóng)田水利灌溉工程方案。基于此點(diǎn)，文章以吉林省洮南市為研究對(duì)象，對(duì)該地區(qū)農(nóng)田水利灌溉工程的設(shè)計(jì)方案及相關(guān)的細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行論述。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)︿鲜屑Z食的增產(chǎn)增收及水資源的高效利用有所幫助。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)；農(nóng)田；水利灌溉

1　洮南市概況

洮南市位于吉林省的西北端，地處嫩江南岸，東與大安市相鄰，南與通榆縣接壤，西鄰內(nèi)蒙古自治區(qū)突泉縣，北與內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁右翼前旗相連，該市的總面積約為5102 km2，耕地面積約為239.08萬(wàn)m2，人口總數(shù)43.75萬(wàn)人。在1593.87 km2的耕地面積中，有效的灌溉面積約為230.06萬(wàn)m2，其余的36.02萬(wàn)m2為未灌溉面積，在有效灌溉面積中，水、旱田的比例較為懸殊，前者為28.03萬(wàn)m2，后者為170.81萬(wàn)m2，還有4.22萬(wàn)m2的菜田。相關(guān)資料顯示，洮南市的水資源總量約為42414萬(wàn)m3，其中地下水資源所占的比例較大，約為41752萬(wàn)m3，地表水資源量約為8360萬(wàn)m3，可開(kāi)采的地下水量約為32405萬(wàn)m3，每公頃農(nóng)田的平均水資源占有量約為2655m3。該市2010年的用水全部為地下水，用水量約為22430萬(wàn)m3，其中農(nóng)業(yè)用水量為19975萬(wàn)m3，農(nóng)業(yè)灌溉用水量約為19742.91萬(wàn)m3，占總用水量的89%。為有效緩解農(nóng)業(yè)灌溉用水量過(guò)大的問(wèn)題，決定建設(shè)節(jié)水灌溉工程。工程的具體建設(shè)目標(biāo)如下：通過(guò)節(jié)水灌溉工程的建設(shè)，改善當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，增強(qiáng)抗災(zāi)減災(zāi)能力，提高水資源利用效率及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)增收，推動(dòng)地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

2　農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)方案

2.1選擇節(jié)水灌溉類型

從洮南市當(dāng)前的種植結(jié)構(gòu)比例上看，玉米是主要的農(nóng)作物。從當(dāng)?shù)厮Y源的利用情況上看，地表水資源的可利用量相對(duì)較少，項(xiàng)目區(qū)基本都是利用地下水資源對(duì)旱田進(jìn)行灌溉，僅有一小部分利用過(guò)境水發(fā)展水田灌溉，經(jīng)過(guò)研究分析后，決定節(jié)水灌溉工程的類型選用膜下滴灌工程。實(shí)施膜下滴灌建設(shè)面積為29.14萬(wàn)m2，其中改造面積為28.75萬(wàn)m2，新增面積為0.39萬(wàn)m2。

2.2滴灌系統(tǒng)的詳細(xì)布局

2.2.1滴灌系統(tǒng)的構(gòu)成及布置

滴灌系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：水源井系統(tǒng)、首部系統(tǒng)、管網(wǎng)系統(tǒng)。其中水源井系統(tǒng)由井管和井臺(tái)構(gòu)成；首部系統(tǒng)由水泵、水表、閥體、壓力表、施肥罐及過(guò)濾裝置等構(gòu)成；管網(wǎng)系統(tǒng)由干管、支管、輔管和毛管組成。按照項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有水源井及田塊的位置，對(duì)滴灌系統(tǒng)進(jìn)行布置，干管與壟向平行布置，支管與輔管與壟向垂直，毛管與作物種植方向保持一致。

2.2.2官網(wǎng)布設(shè)

在對(duì)滴灌區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點(diǎn)原則：借助機(jī)井加壓為灌溉系統(tǒng)供水，管網(wǎng)以單井控制灌溉面積作為一個(gè)完整的系統(tǒng)；水配水管道沿著地勢(shì)較高的位置進(jìn)行布設(shè)，支管與作物種植行垂直布設(shè)，毛管順著作物種植行布設(shè)；依據(jù)灌溉管道所需的設(shè)計(jì)流量及配水管道進(jìn)口所需的設(shè)計(jì)壓力確定輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)口設(shè)計(jì)流量及壓力；布設(shè)管網(wǎng)時(shí)，盡可能使其與溝、渠、路及林帶保持平行，順著田間生產(chǎn)路和地邊進(jìn)行布設(shè)，由此便于耕作與管理。在布設(shè)管網(wǎng)前，應(yīng)當(dāng)按照地塊的實(shí)際長(zhǎng)度及供水方式確定給水管道間距，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果，將各級(jí)管道進(jìn)行連接，使其形成一個(gè)相連的管網(wǎng)系統(tǒng)。管網(wǎng)的布置形式可以采用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，按水源種類、位置及管網(wǎng)類型的不同，例如：水源位于田塊一側(cè)時(shí)，可采用一字形、T形和梳齒形，水源位于田塊中心時(shí)，可采用長(zhǎng)一字形和工字形。

2.2.3管網(wǎng)連接

滴灌系統(tǒng)從水源井內(nèi)將水引出后，被引出的水會(huì)直接進(jìn)入到地面的首部系統(tǒng)當(dāng)中，經(jīng)首部系統(tǒng)過(guò)濾后，便會(huì)進(jìn)入到地下干管和支管內(nèi)，地下干管與首部系統(tǒng)、支管與輔管的連接全部采用出地管。同時(shí)，在支管的出地管上加裝法蘭，法蘭與地面之間的距離為50cm，當(dāng)灌溉完畢后，在法蘭位置處進(jìn)行拆卸，將法蘭以上部分的管道回收保管，以免對(duì)春耕生產(chǎn)造成影響。為防止雜物進(jìn)入管道系統(tǒng)當(dāng)中，可在法蘭口加裝堵頭；輔管與支管采用Ф63PE出地管進(jìn)行連接，輔管與毛管全部鋪設(shè)于地面之上，輔管進(jìn)口采用球閥控制，毛管與輔管用旁三通進(jìn)行連接，干管、支管均采用硬管，輔管采用軟管，毛管采用滴灌帶。

2.2.4種植模式的選擇

按照項(xiàng)目區(qū)耕地的特點(diǎn)，為使滴灌系統(tǒng)發(fā)揮出最大的灌溉效益，決定采用單行毛管直線布置，所有毛管均順著作物行向進(jìn)行布設(shè)，因項(xiàng)目區(qū)以種植大田玉米灌溉為主，故此，設(shè)計(jì)采用的種植模式為一膜一管二行布置，滴管的布置與壟間距如圖1所示。

圖1　一膜一管二行布置示意圖

3　農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)中的相關(guān)細(xì)節(jié)問(wèn)題

3.1滴灌系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1灌溉保證率

本次節(jié)水灌溉增糧工程的設(shè)計(jì)保證率＞85%，灌溉水的利用系數(shù)為0.90，膜下滴灌的灌溉毛定額為960 m3/hm2。

3.1.2管材標(biāo)準(zhǔn)

膜下滴灌系統(tǒng)中的管網(wǎng)系統(tǒng)的管材及管件全部采用PE管，在選管時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照國(guó)家現(xiàn)行的GB/T13663-2000規(guī)范及CJJ101-2004標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求進(jìn)行選擇。PE管材的等級(jí)為PE100等級(jí)，按照灌溉系統(tǒng)水利計(jì)算結(jié)果，管網(wǎng)系統(tǒng)中的干管全部采用de90 mm和de110 mm的PE管，干管及其連接管件的工作壓力應(yīng)≥0.60 MPa；支管采用de63PE管，支管及其管件的工作壓力應(yīng)≥0.40 MPa；輔管采用de32PE軟管，輔管及其連接管件的工作壓力應(yīng)當(dāng)≥0.25 MPa；毛管采用de16 mm滴灌帶，額定工作壓力為100 kPa。

3.1.3使用年限

本工程中的機(jī)電井及機(jī)泵的使用年限最低不得低于10 a；PE硬管的使用年限最低不得低于20 a；PE軟管的使用年限應(yīng)當(dāng)不低于3 a；滴灌帶及地膜的使用年限應(yīng)不低于1 a。

3.1.4地膜的選擇依據(jù)

滴灌系統(tǒng)中的地膜應(yīng)當(dāng)依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的GB/T2918-1998的規(guī)定要求進(jìn)行選取，并采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可收回再利用的地膜材料，其厚度為0.01 mm，寬度為1.10 m。

3.1.5滴灌水質(zhì)

項(xiàng)目區(qū)的滴灌水質(zhì)可以按照國(guó)家現(xiàn)行的GB5084-2005標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合洮南市當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行選取。

3.1.6灌水器設(shè)計(jì)

灌水器允許流量的偏差率應(yīng)當(dāng)≤20%，設(shè)計(jì)灌水均勻度應(yīng)當(dāng)不低于0.95。

3.2技術(shù)要求

第一，管網(wǎng)系統(tǒng)的布置應(yīng)當(dāng)與國(guó)家現(xiàn)行的GB/750485-2009規(guī)范中的規(guī)定要求相符，同時(shí)，在具體布設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合項(xiàng)目區(qū)的實(shí)際情況，經(jīng)綜合分析后加以確定。按照項(xiàng)目區(qū)內(nèi)實(shí)際地塊的情況，干管及分干管的鋪設(shè)長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)地塊的具體形狀進(jìn)行確定，支管的鋪設(shè)長(zhǎng)度最大不得超過(guò)150m，輔管及滴灌帶的長(zhǎng)度則可依據(jù)極限長(zhǎng)度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行確定，通常輔管的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)≤17m，滴灌帶的長(zhǎng)度則應(yīng)控制在70m以內(nèi)。

第二，在只考慮洮南市當(dāng)?shù)馗魉Y源分區(qū)的地下水資源可開(kāi)采量為控制因素的基礎(chǔ)上，以區(qū)域水量平衡為方法，扣除灌溉片區(qū)內(nèi)的其它用水后，便可確定出各水資源分區(qū)能夠發(fā)展節(jié)水灌溉的最大灌片面積。對(duì)灌片內(nèi)的群井進(jìn)行抽水時(shí)，抽水影響半徑會(huì)超出灌片的邊界，對(duì)邊界外一定范圍內(nèi)的水資源量進(jìn)行襲奪，從而保證灌片內(nèi)的灌溉用水滿足使用需求。為此，在群井抽水影響范圍內(nèi)，按照水均衡方程理論，構(gòu)建水資源量平衡模型，具體如下：

在該模型當(dāng)中，Qk代表群井抽水影響范圍內(nèi)地下水可開(kāi)采量（單位：萬(wàn)m3）；Qg代表發(fā)展節(jié)水灌溉的灌片所需灌溉水量（單位：萬(wàn)m3）；W代表群井抽水影響范圍內(nèi)的其他用水量（單位：萬(wàn)m3）；m代表群井抽水影響范圍內(nèi)的地下水可開(kāi)采量模數(shù)（單位：萬(wàn)m3/km2）；Sk代表群井抽水影響范圍的面積（單位：km2）；n代表節(jié)水灌溉定額（單位：m3/公頃）；h代表灌片的土地利用系數(shù)；Sg代表灌片控制面積（公頃）。借助該模型能夠計(jì)算出分灌片適宜的最大面積及灌片的最小間距。

4　結(jié)論

綜上所述，農(nóng)田水利灌溉工程是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能否有序開(kāi)展的關(guān)鍵之所在，為此優(yōu)選農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)方案尤為重要。文章以吉林省洮南市作為研究對(duì)象，對(duì)結(jié)合該地區(qū)的水資源利用情況，提出當(dāng)?shù)剞r(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)方案，并對(duì)灌溉系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求等細(xì)節(jié)性問(wèn)題進(jìn)行論述。期望文章的研究能夠?yàn)橥惞こ烫峁┮欢ǖ慕梃b參考。

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中圖分類號(hào)：S274. 2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8853（2016）04-0025-02

收稿日期：2016-01-06（責(zé)任編輯：薛靜）