干旱區(qū)灌區(qū)高效節(jié)水模式典型設(shè)計

高華峰，張 濤

（新疆伊犁州水利電力勘測設(shè)計研究院，新疆伊犁841000）

西北干旱區(qū)是我國水資源十分短缺的地區(qū)，人均水資源占有量1573m3；人均和地均水資源占有量分別為全國人均水平的68%和27%［1］，據(jù)調(diào)查2017年，新疆農(nóng)業(yè)用水比重達92.5%，南疆地區(qū)部分地州農(nóng)業(yè)用水比重高達97%，遠高于全國平均68%以上［2］。尤其是農(nóng)業(yè)用水占用水總量94%。在農(nóng)業(yè)節(jié)水中，實施高效節(jié)水工程不但節(jié)水效率高，而且具有節(jié)能、節(jié)地、節(jié)肥、節(jié)勞等特點［3］，對節(jié)約水資源，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收有很大作用。但高效節(jié)水投資大，運行成本高，對管理技術(shù)要求也很高。本文以和田河流域為研究對象，結(jié)合以往灌溉工程的經(jīng)驗，高效節(jié)水方式以滴灌技術(shù)為主，研究設(shè)計棉花、冬小麥、棗樹的滴管設(shè)計技術(shù)與方案。

1 高效節(jié)水發(fā)展現(xiàn)狀及未來規(guī)劃

1.1 高效節(jié)水發(fā)展現(xiàn)狀

2015 年和田河流域高效節(jié)水灌溉面積5.13萬hm2，占總灌溉面積24.43%，其中地方灌區(qū)高效節(jié)水灌溉面積3.48萬hm2，占地方總灌溉面積的17.97%；兵團灌區(qū)高效節(jié)水灌溉面積1.65萬hm2，占兵團總灌溉面積的100%。計劃到2020年和田河流域高效節(jié)水面積增加到10.19萬hm2，占總灌溉面積的48.85%，相比2015年新增高效節(jié)水面積5.06萬hm2；2030年和田河流域高效節(jié)水面積達到12.43萬hm2，占總灌溉面積的56.61%，相比2020年新增高效節(jié)水面積2.24萬hm2。

1.2 未來規(guī)劃

預(yù)計和田河流域至2020年高新節(jié)水灌溉面積達10.19萬hm2，節(jié)灌率達48.85%；2030年高新節(jié)水灌溉面積達12.43萬hm2，節(jié)灌率增長至56.61%。和田河流域低壓管道灌溉面積2.96萬hm2，滴灌灌溉面積2.37萬hm2； 規(guī)劃2020年低壓管道灌溉面積3.14萬hm2，滴灌灌溉面積7.04萬hm2； 規(guī)劃2030年低壓管道灌溉面積3.47萬hm2，滴灌灌溉面積8.95萬hm2。和田河流域灌區(qū)各水平年不同灌溉技術(shù)高效節(jié)水面積如表1。

表1 各水平年不同灌溉高效節(jié)水面積 單位：萬hm2

2 灌區(qū)節(jié)水工程典型設(shè)計

本次灌區(qū)節(jié)水工程典型設(shè)計采用 《和田地區(qū)洛浦縣南疆大中型灌區(qū)高效節(jié)水五年實施方案（2016~2020）》［4］和新疆維吾爾自治區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)DB65/3611—2014《農(nóng)業(yè)灌溉用水定額》成果［5］。

本次典型設(shè)計總面積905.47hm2，共3個典型區(qū)，其中典型一區(qū)選擇洛浦縣杭桂鄉(xiāng)通喀依艾日克村1號地411.13hm2紅棗滴灌設(shè)計； 典型二區(qū)選擇洛浦縣杭桂鄉(xiāng)阿克來克村11號地76.27hm2冬小麥滴灌設(shè)計；典型三區(qū)選擇洛浦縣山普魯鎮(zhèn)阿日貝里村7號地418.07hm2棉花滴灌，灌區(qū)其余地塊設(shè)計與上述典型塊地一致。

2.1 典型一區(qū)紅棗滴灌設(shè)計

典型一區(qū)位于洛浦縣杭桂鄉(xiāng)通喀依艾日克村，規(guī)劃對其411.13hm2紅棗進行滴灌工程典型設(shè)計，灌溉水源為地下水、地表水，采用機井抽水和地表水加壓進行滴灌，流量120～230m3/h。設(shè)計紅棗株行距為：1m×3m，1行2管布置內(nèi)鑲式滴灌管，滴頭流量2.8L/h，滴頭間距0.5m。管道分為干管、分干管、支管、毛管四級管道。干管、分干管為PVC管材，額定工作壓力0.63MPa；滴灌支管為PE軟管，額定工作壓力0.25MPa；毛管為PE內(nèi)鑲式滴灌管，額定工作壓力0.1MPa。

典型區(qū)設(shè)計凈灌水定額750m3/hm2，全生育期灌溉7次，灌水周期6d，一次灌水延續(xù)時間10h，滴灌強度3.73mm/h。春灌和冬灌水量1650，1200m3/hm2，采用輪灌制度，1條分干管布置5～18條支管，為1個輪灌區(qū)；同時灌溉6～11條支管，6～11條支管為1個輪灌組，1個輪灌區(qū)分為1～2個輪灌組，5條分干管共有9個輪灌組。滴灌干管采用內(nèi)徑φ250內(nèi)鑲式滴灌帶，為PVC管；分干管采用φ160，為PVC管；支管采用φ90，為PE管；毛管采用φ10，為PE管。干管平行于等高線，或與等高線小角度相交，管線方向坡度值小；分干管與等高線大角度相交，管線方向坡度值大；毛管順作物行向。

系統(tǒng)首部各項設(shè)備布置在首部設(shè)備房內(nèi)。首部設(shè)備房內(nèi)緊接加壓水泵，建筑面積28m2，為磚混結(jié)構(gòu)。干管首端、分干管首端、末端設(shè)控制閘閥，分干管首端閘閥設(shè)置工作井；滴灌支管首端設(shè)壓力調(diào)節(jié)閥。分干管末端設(shè)排水井，即滲井。管道埋于凍土層之下，干管管溝深1.2m，底寬0.6m（機械開挖），邊坡1:0.5。管基要求夯實，壓實度不小于0.95；管底至管頂以上0.2m處為管區(qū)回填土，壓實度不小于0.95；管頂以上0.2m處至管溝頂為非管區(qū)回填土，松填。道分叉處，轉(zhuǎn)彎處、分干管末端設(shè)置現(xiàn)澆C20混凝土鎮(zhèn)墩，尺寸長60cm×寬60cm×高60cm，抗凍等級F150，抗?jié)BW6。

經(jīng)估算，典型一區(qū)紅棗滴灌工程投資642.65萬元。

2.2 典型二區(qū)冬小麥滴灌設(shè)計

典型二區(qū)位于洛浦縣杭桂鄉(xiāng)阿克來克村，規(guī)劃對其76.27hm2紅棗進行滴灌工程典型設(shè)計，灌溉水源為地下水，采用采用機井抽水進行滴灌，流量為120～180m3/h。設(shè)計冬小麥株行距0.016m×0.15m，1管4行布置單翼迷宮式滴灌帶，滴頭流量2.1L/h，滴頭間距0.3m。管道分為干管、分干管、支管、毛管四級管道。干管、分干管為PVC管材，額定工作壓力0.63MPa；滴灌支管為PE軟管，額定工作壓力0.25MPa；毛管為PE內(nèi)鑲式滴灌管，額定工作壓力0.1MPa。

典型區(qū)設(shè)計凈灌水定額600m3/hm2，全生育期灌溉8次，灌水周期6d，一次灌水延續(xù)時間4h，滴灌強度11.67mm/h。春灌和冬灌水量分解為1650，1050m3/hm2。采用輪灌制度，1條分干管布置3～12條支管，為1個輪灌區(qū)。同時灌溉1～3條支管，1～3條支管為1個輪灌組，1個輪灌區(qū)分為4～5個輪灌組，7條分干管共有30個輪灌組。工作時間：1條支管1次灌水4h，系統(tǒng)每天工作20h，灌5個輪灌組，1個輪灌區(qū)6d灌完。滴灌干管采用內(nèi)徑φ200內(nèi)鑲式滴灌帶，為PVC管； 分干管采用φ160，為PVC管；支管采用φ110，為PE管；毛管采用φ16，為PE管。干管平行于等高線，或與等高線小角度相交，管線方向坡度值小；分干管與等高線大角度相交，管線方向坡度值大；毛管順作物行向。

系統(tǒng)首部各項設(shè)備布置在首部設(shè)備房內(nèi)。首部設(shè)備房內(nèi)緊接加壓水泵，建筑面積28m2，為磚混結(jié)構(gòu)。干管首端、分干管首端、末端設(shè)控制閘閥，分干管首端閘閥設(shè)置工作井；滴灌支管首端設(shè)壓力調(diào)節(jié)閥。分干管末端設(shè)排水井，即滲井。管道埋于凍土層之下，干管管溝深1.2m，底寬0.6m（機械開挖），邊坡1∶0.5。管基要求夯實，壓實度不小于0.95；管底至管頂以上0.2m處為管區(qū)回填土，壓實度不小于0.95；管頂以上0.2m處至管溝頂為非管區(qū)回填土，松填。道分叉處，轉(zhuǎn)彎處、分干管末端設(shè)置現(xiàn)澆C20混凝土鎮(zhèn)墩，尺寸長60cm×寬60cm×高60cm，抗凍等級F150，抗?jié)BW6。

經(jīng)估算，典型二區(qū)冬小麥滴灌工程投資180.29萬元。

2.3 典型三區(qū)棉花滴灌設(shè)計

典型三區(qū)位于洛浦縣山普魯鎮(zhèn)阿日貝里村，規(guī)劃對其411.13hm2棉花進行滴灌工程典型設(shè)計，灌溉水源為地下水、地表水，采用機井抽水和地表水加壓進行滴灌，流量120～230m3/h。設(shè)計棉花株行距0.1×（0.3+0.6）/2m（寬窄行），1管2行布置單翼迷宮式滴灌帶，滴頭流量2.4L/h，滴頭間距0.3m。管道分為干管、分干管、支管、毛管四級管道。干管、分干管為PVC管材，額定工作壓力0.63MPa；滴灌支管為PE軟管，額定工作壓力0.25MPa；毛管為PE內(nèi)鑲式滴灌管，額定工作壓力0.1MPa。

典型區(qū)設(shè)計凈灌水定額40mm，全生育期灌溉8次，灌水周期6d，一次灌水延續(xù)時間5h，滴灌強度8.89mm/h。春灌和冬灌水量1650，1050m3/hm2。采用輪灌制度，1條分干管布置5～12條支管，為1個輪灌區(qū)。同時灌溉2～3條支管，2～3條支管為1個輪灌組，1個輪灌區(qū)分為3～4個輪灌組，7條分干管共有24個輪灌組。滴灌干管采用內(nèi)徑φ250內(nèi)鑲式滴灌帶，為PVC管；分干管采用φ160，為PVC管；支管采用φ110，為PE管；毛管采用φ16，為PE管。干管平行于等高線，或與等高線小角度相交，管線方向坡度值小；分干管與等高線大角度相交，管線方向坡度值大；毛管順作物行向。

系統(tǒng)首部各項設(shè)備布置在首部設(shè)備房內(nèi)。首部設(shè)備房內(nèi)緊接加壓水泵，建筑面積28m2，為磚混結(jié)構(gòu)。干管首端、分干管首端、末端設(shè)控制閘閥，分干管首端閘閥設(shè)置工作井；滴灌支管首端設(shè)壓力調(diào)節(jié)閥。分干管末端設(shè)排水井，即滲井。管道埋于凍土層之下，干管管溝深1.2m，底寬0.6m（機械開挖），邊坡1∶0.5。管基要求夯實，壓實度不小于0.95；管底至管頂以上0.2m處為管區(qū)回填土，壓實度不小于0.95；管頂以上0.2m處至管溝頂為非管區(qū)回填土，松填。道分叉處，轉(zhuǎn)彎處、分干管末端設(shè)置現(xiàn)澆C20混凝土鎮(zhèn)墩，尺寸長60cm×寬60cm×高60cm，抗凍等級F150，抗?jié)BW6。

3 結(jié)語

通過典型設(shè)計，按照設(shè)計紅棗灌溉制度為：灌水定額750m3/hm2，全生育期灌溉7次，灌溉定額8100m3/hm2（包含春灌和冬灌水量：1650，1200m3/hm2），冬小麥灌水定額600m3/hm2，全生育期灌溉8次，灌溉定額7500m3/hm2（ 包含春灌和冬灌水量：1650，1050m3/ hm2），灌水定額40mm，全生育期灌溉8次，灌溉定額7500m3/hm2（包含春灌和冬灌水量：1650，1050m3/ hm2）。