赤峰市敖漢旗貝子府鎮“節水增糧行動”口琴村平川地項目區滴灌系統設計簡介

摘 要：貝子府鎮口琴村干旱缺水，農業基礎設施尚不完善，現有灌溉保證率低，田間工程不配套，農田得不到適時灌溉，農業產量低而不穩。通過實施高效節水灌溉的“節水增糧行動”，可以保證糧食生產安全，合理開發利用水資源，有效促進農業增效和農民增收。

關鍵詞：節水增糧；滴灌；高效節水；農民增收

1 工程概況

內蒙古赤峰市敖漢旗貝子府鎮國家農業綜合開發“節水增糧行動”（2015年度）共發展節水灌溉面積7000畝，項目所在村位于口琴村、大圍子村。高效節水項目實施后，滴灌灌溉水利用系數由原來的0.6提高到0.95；灌溉保證率提高到85%，使干旱減產的田塊實現豐收，保障國家糧食安全，為地區發展與穩定做出貢獻。耕地將由現狀的傳統地面灌溉全部改造為高效節水灌溉，提高田間水利用系數，使得項目區玉米由現狀平均畝產量400kg/畝，提高到畝均產量715kg/畝。

2 口琴村項目區滴灌系統設計

貝子府鎮口琴村項目區（平川地）小廟荒地塊出水量32m3/h，單井控制面積為172畝，地塊為不規則地塊，地勢平坦。設計采用二級地埋，支管輪灌的布置形式。

2.1 首部樞紐設計

首部主要設備由施肥罐、過濾器及DN110逆止閥等，地埋管埋于地面以下1.9m。滴灌灌溉系統首部設有逆止閥、排氣閥、壓力表、水表、離心加網式過濾器、施肥罐。過濾器作用是將水中的固體大顆粒、藻類、漂浮物沉淀過濾，防止這些污物進入滴灌系統堵塞滴頭或在系統中形成沉淀。過濾器可以在首部樞紐中單獨使用，也可以根據水源水質情況組合使用[1]。根據項目區水中固體砂顆粒含量很少的情況，過濾設備采用4離心加網式過濾器，過流量32m3/h。施肥罐的作用是使易溶于水并適于根施的肥料、農藥、化學藥品等在施肥罐內充分溶解，然后再通過滴灌系統輸送到作物根部，便于作物吸收，充分發揮肥效，同時減少肥料浪費，系統選用容積為100升的施肥罐。

2.2 毛管（滴灌帶）選擇

根據目前國內市場上滴灌帶的種類和性能，以及對各廠家滴灌帶的應用調查，設計選用單翼迷宮式滴灌帶，垂直于支管布置，即與壟向相同。每條滴灌帶上不設球閥，工作支管上所有灌水器同時工作，采用一膜一管兩行種植模式，即一根毛管灌兩行玉米，種植行0.4m，間隔行0.6m，滴灌帶的間距為1.0m，株距21～25cm，滴灌帶上滴頭間距0.3m，滴頭流量為3L/h，工作水頭壓力為10m。

2.3 管網布設

（1）管網的組成：潛水水泵——離心+網式過濾器（施肥罐）——主干管——分干管——支管——毛管（滴灌帶）。其中干管與分干管、分干管與支管、支管毛管均采用魚骨形布置，以減少沿程水頭損失，降低能耗。干管、分干管為地埋管。支管、滴灌帶鋪于地面。滴灌帶安裝在支管上，毛管垂直支管布置，毛管的間距為1.0米。（2）毛管（滴灌帶）布設：毛管垂直于支管兩側呈魚骨式布置，方向與種植方向一致，毛管間距為1.0m，毛管上每隔0.3m設一個灌水器（滴頭），灌水器流量3.0L/h，工作水頭為10m。毛管用按扣三通與支管連接，每條支管的兩側各布設26根毛管，每根毛管長60m。（3）支管、毛管為地面管道，為防止管材管件的丟失及損壞，每到冬季支管應及時收起妥善保存，毛管每年進行更新，由生產廠家回收。停泵或冬季不用時。為排除管道沖砂水和防止出地豎管積水凍害，在管道末端的最低處設排水井。取小廟荒地塊為典型地塊，按單井出水量32m3/h控制玉米172畝，共計安裝25個給水栓，每個給水栓控制2條支管，用閥門控制，每條支管的兩側各布設26根毛管，每根毛管長60m。

2.4 管材和管徑選擇

根根據當地類似工程實踐經驗，干管和分干管選擇PVC-U管材，支管采用PE管材。管網的干、分干、支、毛各級管道管徑按經驗公式計算，設計管徑選取見為：干管（PVC管）直徑為110mm，流量為32m3/h；分干管（PVC管）直徑為90mm，流量為32m3/h；支管（PE管）直徑為63mm，流量為32m3/h；滴灌帶直徑為16mm，流量為0.6m3/h。

2.5 滴灌系統水力設計

2.5.1 滴灌系統水力計算。經計算小區內滴頭的最大水頭和最小水頭為：計算得：hmax=12.77m，hmin=8.65m，小區內最大水頭差[△h]=hmax-hmin=4.12m。

分配給支管允許水頭差[△h]支=0.5×4.12=2.06m，分配給毛管允許水頭差[△h]毛=0.5×4.12=2.06m。

2.5.2 毛管極限長度確定。設計滴灌滴頭流量為3.0L/h，滴頭間距為0.3m，滴灌均勻度為85%，滴灌帶直徑Φ16mm，不考慮地形變化因素。經計算毛管極限長度為65.9m，實際鋪設毛管的布置長度應小于65.9m，設計中根據地形滴灌帶長度在60米左右調節，滴灌帶采取雙向布置，能夠滿足灌溉均勻度的要求。

2.5.3 各級管道流量推算。單根毛管流量等于灌水器流量乘以毛管上灌水器總數[2]，即：Q毛=N·q=200×0.003=0.6m3/h，即單根毛管的總流量為0.6m3/h。

支管雙側各連接26根毛管，故支管設計流量為：Q單支=Q毛·N=2×0.6×26=32m3/h。

2.5.4 管徑的計算。計算得支管內徑d支=54.9mm，支管擬選用PEφ63；分干管的內徑d分干管=86.9mm，綜合考慮其擬選用φ90PVC管；干管的內徑d干=91.6mm，干管擬選用φ110PVC管。

2.5.5 水頭損失計算。大面積推廣膜下滴灌，統一管材管徑是必要的，有利于規模化。所以根據赤峰地區的玉米滴灌模式，取PEф63管為支管。管道的局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算，最遠端管道系統總水頭損失為10.31m，滿足規范要求。典型地塊的系統設計總揚程為81.96m，選用200QJ32-91型水泵，配套13kW電機。計算得水頭偏差率hv=13.9%，流量偏差率qv=0.07<0.2，滿足規范要求，設計合理。

2.6 輪灌制度

典型區的“節水增糧行動”項目運行后，每次灌水延續時間為3.6個小時，灌水周期為7天。依據《微灌工程技術規范》，微灌系統設計日工作小時數不應大于22個小時。設計考慮項目區實際情況，取工作時間為20個小時。灌溉系統工作時，應避免灌溉小區內最遠端和最近端同時灌溉，可根據當地實際情況分片、分區進行灌溉。

2.7 灌溉面積校核

根據《微灌工程技術規范GB/T50485-2009》，在水源供水流量穩定且無調蓄時，計算確定滴灌面積A=203畝，滿足設計要求。

3 結束語

貝子府鎮口琴村項目區（平川地）小廟荒地塊實施“節水增糧行動”，將取得節水、節能、節地、省工、節肥、增產、增效、改善生態環境等顯著的經濟、社會和生態效益，能夠迅速提高農田的產出水平，增加人民的經濟收入，改善人民生活。

參考文獻

[1]楊廣，何新林，趙麗，等.新疆春小麥滴灌系統的設計與實踐[J].人民黃河，2016（1）：138-140.

[2]張國祥，吳普特.滴灌系統滴頭設計水頭的取值依據[J].農業工程學報，2005（9）：20-22.

作者簡介：張伯志，男，滿族，助理工程師，本科，主要從事水利工程設計方面工作。