對農田水利節水灌溉工程設計的探討

張平利 安徽省潁上縣水利工程管理所

農田水利節水灌溉工程中涵蓋了多種高水平、高技術性、高效能節水灌溉技術，它能夠配套各種農藝措施，是目前農村農田水利工程建設的重點推廣技術。為了有效發展高效節水農業，目前各個地區都在不斷提高農用水利用效率，最大限度節約農業灌溉用水，確保灌溉水利用系數至少達到0.85以上，同時提高土地利用率和農產品產量、質量以及經濟效益。

1.三十鋪地區農田水利節水灌溉工程基本概況

1.1 農田水利節水灌溉工程項目實施原則

三十鋪地區在農田水利節水灌溉工程項目實施原則方面基本明確4點：

第一，以由點帶面的方式逐漸推廣、集中連片、形成了大規模的土地流轉優化調整，確保所實施項目工程區域拓展性。

第二，三十鋪地區的工程項目位于灌溉區域范圍內，其中的電力、機井等等設施相對完備，周邊水源供應有保證。

第三，三十鋪地區將工程項目經地點選擇在地下水超采相對集中的區域，保證項目建成后有效減少地下水超采量，且同時保證區域地下水生態狀況可實現明顯改善。

第四，三十鋪地區選擇項目區域要保證基礎設施條件完善，配合較強的人員配置和較豐富的項目建設經驗開展項目施工建設，確保工程發揮最大效益，為地方農業生產與農戶日常用水提供有力保障。

1.2 農田水利節水灌溉工程項目區域選定

三十鋪地區在農田水利節水灌溉工程項目區域選定方面遵循“統一規劃、分布實施、集中連片”的基本原則，并追求以點帶面、逐步推廣，提高節水灌溉項目建設與應用效率。在項目實施前，三十鋪地區選擇了6個村莊，建立了9個合作社，全面展開農田水利節水灌溉工程項目。所選擇項目區域海拔高度均在26.8～26.3m之間，平均坡降大約為1/5000，項目區域地貌相對單一，地勢平坦，受到當地河流長期流經影響，已經形成了多條河道。其淺層地下水位埋深范圍大約在18.2～40.1m，埋深高值＞40m，最大埋深處為70m。

2.三十鋪地區農田水利節水灌溉工程總體設計規劃

三十鋪地區農田水利節水灌溉工程總體設計規劃遵循《節水灌溉工程技術規范》、《農田低壓管道輸水灌溉工程技術規范》等等規范。

2.1 設計原則

首先是合理布局，統籌規劃安排，三十鋪工程希望促進對數字源的合理開發與利用，堅持同步發展經濟效益、環境效益以及社會效益。

其次是因地制宜，采用高技術標準創新設計多功能出水口，保證出水口可360°旋轉。而給水栓方面則采用ABS、PVC等高品質塑料材質，給水栓地埋管道頂部距離地面大約為0.8m，且在每個出水口位置都配套設計了保護裝置。

2.2 施工形式

結合三十鋪地區實際的高水資源利用效率與現代化農業發展目標，采用到了噴灌工程+科學管理的節水灌溉模式，另外輔助配合高標準管灌工程、滴管工程等等。以滴管工程為例，它的施工形式就圍繞管網布置展開，其中專門在輸配水管網中設計了干管、支管、毛管以及各種連接管件。其中設計了0.60MPa的PVC干管，埋設在地下0.8m深度位置。支管方面采用PE管，鋪設在地面上位置，毛管同樣采用到PE管，所有管件連接形成管網，同時在末級管道中為保持水流均勻流過、穩定分配到田間中，采用到了滴灌器，可滿足農作物對水分的實際需求。

2.3 水源工程

當然由于三十鋪工程采用到了地下水源，且所有項目區域中的有機井均為淺井（共250眼），其井靜水位埋深最深達到20m，動水位埋深最深達到36m，成井深度為40m，為了減少地下水開采量，需要相應提高農田節水灌溉工程的灌溉水利用系數到0.90左右，最大限度提高水資源利用效率。在項目實施后，可供水量需要滿足項目區域內實際用水要求，有效減少地下水開采量。

3.三十鋪地區農田水利節水灌溉工程中分類工程的技術實踐應用

三十鋪地區農田水利節水灌溉工程中的分類工程技術實踐內容豐富，下文主要圍繞3點來展開研究。

3.1 農田間節水灌溉分類工程實際實踐應用——滴灌工程設計概述

三十鋪工程采用到了農田間節水滴灌分類工程施工技術，滴灌工程總面積為40畝，所采用水源為井水，選擇18眼機井進行施工過程中出水量控制，其中單井出水量為54m3/h，動水位為34m，配合40畝農田，設計建設40座大棚。大棚中種植蔬菜，植物株距與行距都設定為0.4m，大棚寬度最長距離達到9m，長度為90m。在施工系統選型方面采用了固定式滴灌系統，綜合實施干管+支管+毛管系統工程建設。

3.2 滴灌水定額設計

工程項目設計中明確了滴灌水的定額制度，即滴灌定額如下：

在上述滴灌定額設計中，m代表所設計滴灌定額（mm），γ為土壤容重（cm3），z 表示工程計劃土壤濕潤層（m），P表示濕潤比，分別表示適宜土壤的含水率上下限，由它們可計算出三十鋪地區施工區域的田間持水率。

結合上述指標最終可計算得到區域滴灌定額m。

3.3 管網結構設計

三十鋪工程所設計的管網結構如下：

潛水泵→過濾器（施肥罐）→干管→出地豎管→支管→毛管（滴灌帶）

在設計中，將干管、支管以及毛管設定為魚骨形結構，并均埋設于地下0.8m深處，其中支管與干管垂直設計，毛管則垂直于支管布設。下文主要探討了毛管設計技術內容

毛管為滴灌系統的主要管系，它其中安裝了專門的滴灌器管道，確保毛管能夠成功從支管取水，再通過滴灌器將水均勻分布到農作物根部位置。在設計過程中必須首先確定毛管的致敬與最大鋪設長度。三十鋪工程在毛管設計過程中確定了滴灌器類型，并計算了滴灌器的流量與布置間距，然后采用抗老化低密度聚乙烯制作毛管，考慮到三十鋪工程滴灌灌溉量較大，所以設計中采用到了直徑偏小的毛管，且所有毛管均采用統一直徑，中間始終不變徑。

表1 三十鋪工程機井更新成井參數

毛管的長度設計為每根45m，管上的所有滴頭間距均為0.5m，功設置102個滴頭，每個滴頭流量控制在2.5L/h，每根毛管的設計流量應該如下：

根據上述的干管、支管、毛管設計進行選泵，三十鋪工程中所采用的是電機功率為5.5kW的潛水泵。

3.4 輸水井管設計

最后是輸水井管設計，首先三十鋪工程進行了全部機井的更新，如表1。

結合三十鋪工程的機井更新成井參數，還要對輸水井管進行典型設計。考慮到三十鋪工程絕大部分機井都修建于上世紀70年代，整體成井時間和運行時間都相對較長，所以也出現了不同程度的井管損壞。為了解決這一問題，實現日后運行管理調整，需要結合實際情況典型設計輸水井管。將井首首先接入到地管中，然后接三通，最后將地下管路劃分為兩條線路，接四通，完成輸水井管典型設計。

4.三十鋪地區農田水利節水灌溉工程節水壓采效益

最后計算了三十鋪地區農田水利節水灌溉工程節水壓采效益，在施工前該農田水利節水灌溉超采量達到230萬m3，項目改造施工后超采量達到370萬m3，提升相當明顯。而地下水總計減少超采量70萬m3，這足以說明當地農田節水灌溉工程建設是很有必要的。

5.總結

三十鋪地區為有效解決農田水利資源合理化應用，平衡水資源供需問題，專門改造建設了農田水利節水灌溉工程，分別在工程總體規劃、分類工程建設以及節水壓采效益計算方面做到了最好，希望以此有效提升三十鋪地區當地的農業生產效益、社會效益與環境效益。