普定縣“沙灣”農業大觀園滴灌工程設計

摘 要：針對普定縣“沙灣”農業大觀園現存的基礎設施配套不完善，灌溉用水制度不合理等問題，根據葡萄生長特性設計采取先進的滴灌節水方案，為繼續推進園區農業產業結構調整，保證農業增產、農民增收、促進當地社會經濟發展提供重要的基礎保障條件。

關鍵詞：節水灌溉；滴灌；葡萄滴灌；水力計算

1 工程概況

普定縣“沙灣”農業大觀園位于貴州省普定縣，園區平均海拔1200米，全年氣候溫和、冬無嚴寒、夏無酷暑。這樣的氣候為精品水果種植提供了得天獨厚的自然條件。該園區主要種植紅不軟桃、紫王葡萄、無籽石榴等精品水果，示范區域6000畝，輻射帶動區域30000畝，園區土地經過流轉后，主要采取大戶帶動、農戶參與、政府扶持的發展模式。園區核心區種植面積為1850畝，主要種植葡萄、石榴、杏樹、桃樹等經濟作物。其中：滴灌灌區種植面積130.6畝，全部種植葡萄。葡萄種植行距為1m-2m-1m，株距為0.8m，種植方向大致垂直于園區內的主干道。園區內耕地起伏較大，沒有統一的坡度，設計按面積最大的地塊的坡度計算，葡萄種植區坡度為2.6%。園區土壤類型為壤粘土，土壤容重1.40g/cm3，土壤田間持水量取28%，土層厚度80～100cm。

2 滴灌灌區工程設計

2.1 設計灌溉制度確定

根據水源、灌區的地理位置，總體布局思路為：滴灌工程管網由干管、支管、輔管及滴灌管組成，滴灌管平行于葡萄種植方向布置，輔管垂直于滴灌管，干管沿已建的園區主干道布置。由于園區地勢高差較大，平均高差大于3.0m，故設計采用16×400-3.0-50/400-A型壓力補償式滴灌管。

灌區滴灌設計參數為：設計保證率為85%；土壤濕潤比取40%；滴灌的設計耗水強度取為4mm/d；灌溉水利用系數為0.9；系統工作時間為20h；灌水器設計允許流量偏差率為20%；最大凈灌水定額mmax=12.54mm；灌水周期T=3d；毛灌水定額為13.33mm（8.89m3/畝），凈灌水定額為12mm（8m3/畝）；一次灌水延續時間為2.75h。

葡萄灌水的時期一般在生長前期，要求水分供應充足，有利于生長與結果；生長后期要控制水分，保證及時停止生長，使葡萄進入休眠期，做好越冬準備。根據葡萄生育期各階段的蓄水特性及氣候、土壤特點、系統設計基本參數，結合滴灌灌溉經驗，制定出葡萄灌溉制度，如表1所示。

在作物非需水高峰期，作物日耗水強度減小，需水量減小，具體灌水定額和灌溉次數視當時的氣候條件、土壤墑情等參照表1而定。

2.2 灌水小區水力計算及系統工作制度

（1）灌水小區水力計算

根據管網布置，本系統灌水小區由毛管、輔管組成，水頭偏差在毛管、輔管間分配，毛管分配率為0.6，輔管分配率為0.4。壓力補償式滴頭只要壓力在其允許的工作壓力范圍內，即可達到穩定出流的要求，但為計算極限毛管長度，設計按滴頭工作壓力范圍（15-45m）的中間值取值進行計算，取灌水小區允許水頭偏差為20m水頭，則毛管允許水頭偏差為12m，輔管允許水頭偏差為8m。

毛管極限長度：系統中沒有逆坡布置的毛管，故毛管極限長度按平坡、順坡兩種布置方式計算。計算得平坡條件下毛管極限長度為150.6m，順坡條件下毛管極限長度為165.8m。根據實際地塊的分布，設計取毛管孔數為250個，即毛管長度為100m，小于平坡、順坡布置的極限長度，滿足水頭偏差要求。根據實際布置，部分地塊不規則的地方最大毛管長度為135m，仍然小于毛管極限長度。

輔管垂直于毛管布置，且布置長度較短，所以輔管均按平坡計算。輔管極限長度計算公式及方法參照毛管。不同的是，輔管出水孔流量為一條毛管的設計流量，孔口間距為毛管布置間距。初步選用dn50（PE100級，1.60MPa）PE管，計算得，輔管單側極限孔口數為21個。布置輔管的主要目的是控制滴灌管進行輪灌，根據實際地塊分布，設計取輔管單側孔口數為14個，小于輔管極限孔口數。即輔管一半長度為20m，一條輔管長度為40m。

（2）系統工作制度

滴灌系統地塊并不規則，不能按照灌溉面積或者毛管長度進行均等的輪灌分組，需根據確定的毛管、輔管布置參數進行管網平面布置，再因地制宜進行輪灌分組，共分為10個輪灌組。

2.3 管網水力計算及管網敷設

（1）管網水力計算

毛管水力計算：毛管水力計算分別選取平坡和順坡的典型毛管進行計算，取較大值為輔管出口壓力控制結果。經計算，毛管進口所需最小水頭為17.87m，也即輔管末端需為毛管提供不小于17.87m的工作壓力水頭。

輔管、支管、干管水力計算：為統一計算標準，支管、引水管均按《農田低壓管道輸水灌溉工程技術規范》（GB/T 20203-2006）進行計算[1]。經輔管、支管、干管的水頭損失計算復核，所選的管材滿足設計規范要求。

（2）管網敷設

滴灌系統中全部管道均采用地埋式敷設。干管、支管管頂覆土一般不宜小于0.8m。由于葡萄已經種植成型，考慮葡萄根系大、分布深，為了避免傷到根系，輔管、毛管最大埋深不超過0.15m，設計采用埋深為0.15m，管道周圍應用細土回填；回填土的壓實系數不應小于90%。在巖基上埋設管道，應鋪設砂墊層；在承載力達不到設計要求的軟地基上埋設管道，應進行基礎處理。在管道橫穿公路的管段需采用鑄鐵套管，便于檢修；管道鋪設過程中需在地形凸起和凹陷處設置排氣閥和沖沙閥，有效減小管道的水擊破壞和淤沙堵塞問題；每條干管、支管末尾均設置泄水閥。

2.4 首部系統設計

園區內的微潤灌灌區、滴灌灌區共同使用一套首部系統。微潤灌灌區需24h連續灌水，故不分輪灌組；滴灌灌區輪灌組為10個，灌溉周期為3d，一次灌水延續時間為2.75h。微潤灌灌區最大灌溉流量為4.75m3/h；滴灌灌區10個輪灌組中，最大流量為54.59m3/h，所以首部設計過濾流量為59.34m3/h。微潤灌對水頭的要求比較低，一般不超過15m；滴灌系統所需設計水頭為28.06m，加上首部過濾設施的水頭損失（一般為7-10m），即為38.06m。但過濾器設計工作水頭為40-60m，所以在首部系統過濾器入口處的水頭不宜低于40m。輸水主管進入首部系統的水頭壓力為42.44m，滿足要求。

地下水一般采用旋流水砂分離器與篩網過濾器組合過濾，首部系統最大工作流量為59.34m3/h，本設計采用LW-80的“旋流水沙分離器+篩網（200目）過濾器”進行過濾，過濾器額定流量為80m3/h，過濾器工作水頭40-60m。本系統面積為310.6畝，其中微潤灌灌區面積為180畝，滴灌灌區面積為130.6畝，為減少注肥次數，選用SFG-150L的壓差式施肥罐。

3 結束語

普定縣“沙灣”農業大觀園基礎設施配套不完善，尤其是園區作物灌溉用水問題，嚴重制約園區可持續高效發展。為了確保園區現代農業的高效優質發展，根據葡萄生長特性，采取先進的滴灌節水灌溉設計方案，并結合土壤墑情監測、視頻監測、遠程控制等現代農業管理方式，以期將園區打造建設成一個集先進節水灌溉管理方式、生態綠色經濟農作物種植的一片示范園區。

參考文獻

[1]韋寶.淺析上三灌區河水滴灌工程設計[J].甘肅科技，2015，31（16）：124-125.

作者簡介：張曉松（1989-），男，苗族，貴州省遵義市人，大學本科，助理工程師，主要從事水利水電工程設計工作。