基于作物灌溉方式及單井控制灌溉面積計算探析

李 騰

(遼寧省盤錦水文局，遼寧 盤錦 124010)

1 概 述

建平縣總土地面積48.7萬hm2，耕地面積18.398萬hm2，項目區現有耕地面積12.02萬hm2，占全縣總耕地面積的65.32%，農業人口人均耕地0.35hm2，項目區農作物播種面積11.65萬hm2，糧食作物10.47萬hm2，玉米面積7.07萬hm2，糧食總產量為4.85億kg；經濟作物1.17萬hm2，年產量124萬kg。灌溉水源全部為地下水，供水工程以舊井改造為主。井灌區滴灌工程主要建設內容包括水源工程、首部工程、管道鋪設工程等。改造水源井321眼，鋪設地面輔管547km，鋪設滴灌帶6.5萬km。

滴灌系統構成由水源、加壓提水設備(水泵)、首部裝置(含過濾器、IC卡智能測控設備、施肥設施等)、干管、支管、輔管、毛管(滴灌帶)等組成。其中，干管、支管采取地埋形式。

2 滴灌工程布置

滴灌工程系統由水源工程，首部樞紐，輸配水管網，灌水器及控制裝置，量測和保護裝置等組成[1]。

如建平縣建平鎮灌溉區域的設計：從水源井向地塊內布置一條干管，垂直于干管布置5條支管，支管間距為140m，干管為PVCφ160管，長度為890m，支管為PVCφ110管，每條支管長度為410m，雙向布置毛管。

毛管垂直于支管布置，毛管鋪設長度根據實際地形布置，一膜一條毛管，毛管間距為1.2m，滴頭間距為0.3m，滴頭流量1.38L/h。滴灌帶采用內鑲貼片式，鋪設長度為70m。共布設66個輪灌小區。

3 玉米生長期

3.1 底墑水

建平縣春季降水量較大，氣候多封干燥，土壤水分流失較為普遍，播種時間、耕層土壤水分比大多數年份的種子發芽需水量少。種子萌發至適宜的土壤水分是是解決出苗的關鍵，灌溉前可通過保濕膜或膜下滴灌覆蓋。確保有一個適宜的水分條件下，播種前灌溉用水的375-450m3/hm2為宜。如果播種后灌水，就要嚴格控制灌水量，不要過多，以免造成低溫對出苗的不利影響。

3.2 育苗水

玉米苗期水分需求量不大，土壤含水量適宜為60%，如<60%需要進行灌溉，灌溉定額225 m3/hm2左右。

蹲苗一般開始出苗后，到拔節前結束，持續約一個月左右時間，無論是否灌溉應根據具體品種及土壤含水量等決定，蹲苗期間如在中午打綹，而在傍晚又能展開的地塊則可以不用急于灌溉,如果到晚上葉子不能恢復，則應灌溉一次。

3.3 拔節期孕穗水

出苗后35d左右，拔節期和孕穗期植株生長，由于植物蒸騰的高溫期，土壤水分供應充分，如果缺水的植物會造成干旱，阻礙正常幼穗分化，甚至雌穗不能形成果穗，造成空桿，雄穗則不能抽出，帶來嚴重的減產[2]。在這期間，如果土壤水分低于田間持水量的65%時，應及時灌溉，確保植物根系的生長，莖粗壯，有利于形成大穗，拔節期灌溉用水量應控制在300-400m3/hm2。

3.4 灌漿成熟水

抽穗開花期是作物生理需水量的高峰期，也是建平縣降水集中期。自然降雨與作物需水量大致相等，但這一時期應特別重視水資源短缺問題。缺水應及時補充灌溉。

4 灌水時間

掌握灌溉時間，充分利用自然降水是節能高產的關鍵因素。由于缺水和干旱，會造成作物減產。

1)決定是否需要灌溉是根據季節、雨量、天氣決定，水分迅速蒸發，通常有15-20d不降雨的情況下作物需要灌溉，作物生長后期，有事不需要灌溉，但是為了防止霜凍等災害應及時灌溉。

2)看土：在設備缺乏的情況下，很難直觀地掌握不同類型的土壤濕潤程度。當土壤里的泥土攥后放開成團為濕潤時，它就變得濕潤了。否則應視為干旱，應在松土后灌溉[3]。

3)看苗：灌溉主要依靠作物生長，而作物的發育是主要的基礎。當作物水分供給不上枝葉枯萎時，植物生長速率明顯減慢。當出現上述現象時，有必要及時灌溉。當樹葉變了，中午高溫，晚上不能充分展開，應及時灌溉。

4)灌水次數：根據不同水文年(實際情況)，平均干旱年(70%頻率年)可灌溉4次，玉米主要拔節、孕穗、抽水、灌漿期灌水。嚴重干旱(頻率90%年)應灌溉5次水、苗期玉米、拔節、孕穗、抽穗和灌漿期灌水[4]。

5 單井控制灌溉面積計算

單井控制灌溉面積采用公式為：

A=(η×Qs×Td)/10×Ea

(1)

式中，A為單井控制面積，hm2；Qs為單井可供流量，80m3/h；Ea為設計耗水強度mm/d，取6mm/d；Td為水泵日供水小時數，td取20h/d；η為灌溉水利用系數，η=0.95。

經計算，該井可控制灌溉面積25.3hm2，合25.3hm2。

同時根據調查和對區域進行的單井抽水試驗獲取的數據，“節水增糧行動”項目區內的單井涌水量在25.1 m3/h至120 m3/h之間，則根據上面計算公式，同理可以計算出不同可供水量如25、50、60以及120 m3/h的可控制面積，分別為7.9hm2、15.87hm2、19hm2和38hm2。經計算片區內水井控制面積在7.95hm2和38hm2之間，井均控制面積17.83hm2。而項目區內目前有供水井1460眼，灌溉面積2.542萬hm2，井均控制面積為17.41hm2，因此，項目區的水源井能夠滿足設計灌溉要求[5]。

6 輪灌制度的確定

項目區灌溉采取輪灌制度，輪灌制度的制定主要以最大灌水周期和一次灌水延續時間來確定。

如：項目區在5月上旬為需水高峰期，需水強度Ea=6mm/d，灌水周期可按Tmax=Mmx/Ea計算。

式中，Tmax為灌水周期，d；Mmax為最大凈灌水定額18.1mm，Ea為設計耗水強度6mm/d。

由此可得，Tmax=3.29d，由T≤Tmax得到設計灌水周期為T=3d。

一次灌水延續時間由下式計算：

(2)

式中：m′為設計毛灌水定額，18mm；t為一次灌水延續時間，h；Se為灌水器間距，0.3m；SL為毛管間距，1.2m；q為灌水器流量，1.38L/h。

由此可得，一次灌水延續時間t=4.7h。

因此根據灌水周期和一次灌水時間以及項目區灌溉面積(18.67hm2)。可以將此區域劃分為46個輪灌小區，每個輪灌小區的控制面積為0.406hm2。

7 結 論

7.1 取水方案

節水增糧灌溉采用膜下滴灌方式，即地下水是直接從地下水源井中抽取的，通過管道分閥灌溉方式控制灌溉。根據單次181.05m3/hm2灌溉定額來確定灌溉頻次，根據實際灌溉情況一般情況下，年灌溉次數為3次，特別干旱年份最高灌溉頻為次5次。

7.2 取用水的合理性

建平縣有效灌溉面積3.46萬hm2，項目區內現有灌溉面積3.063hm2，其中“節水增糧行動”項目實施后的的灌溉面積達2.542萬hm2，占項目區灌溉面積的83.1%。由于該項目實施后，其節水量(2465.1萬m3)是相當可觀的，因此建平縣實施“節水增糧行動”項目是符合節水政策要求的。

“節水增糧行動”工程的實施，灌溉水有效利用系數從0.65提高到0.95，高于“遼寧省工業用水定額”中地下水灌溉時，灌溉用水定額調整系數為0.93，因此，因此“節水增糧行動”項目所采用的灌溉用水有效利用系數是合理的。根據計算，合理的定額是905.25 m3/hm2，總耗水量為2301.1萬m3。

[1]王文艷.高效節水玉米膜下滴灌技術[J].新農業，2014 (19)：26-28.

[2]郭偉令.玉米創高產集成配套栽培新技術[J].農業科技通訊，2014 (01)：49-50.

[3]趙立軍.試論高效節水玉米膜下滴灌技術[J].農民致富之友，2014 (19)：67-68.

[4]李云生.遼寧省朝陽市龍城區節水增糧項目水資源論證分析[J].水利發展研究，2014(07)：89-92.

[5]顏世海.彰武縣玉米膜下滴灌栽培技術[J].現代農業科技，2012(04)：51-54.