北方某地山區(qū)板栗節(jié)水灌溉制度研究

□景志杰

北方某地山丘區(qū)面積占全縣面積的80%以上，當(dāng)?shù)匾虻刂埔耍攸c(diǎn)發(fā)展優(yōu)勢(shì)果品板栗種植，逐漸成為全國(guó)板栗種植的重要優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)。由于水資源緊缺，當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)板栗種植都是靠天吃飯，板栗的產(chǎn)量和品質(zhì)均無(wú)法得到保障。為了提高板栗的產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，當(dāng)?shù)卣疀Q定對(duì)部分山區(qū)板栗適進(jìn)行節(jié)水灌溉。由于缺乏山區(qū)板栗節(jié)水灌溉的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)以當(dāng)?shù)啬车叵滤咝Ч?jié)水灌溉項(xiàng)目為載體，對(duì)山區(qū)板栗節(jié)水灌溉制度進(jìn)行研究，通過(guò)理論計(jì)算確定灌水定額、灌溉周期、單井控制灌溉面積及灌溉工作制度等，并通過(guò)實(shí)地調(diào)查當(dāng)?shù)匾酝喔冉?jīng)驗(yàn)對(duì)理論計(jì)算進(jìn)行充分驗(yàn)證，確保理論計(jì)算的準(zhǔn)確性，為該地區(qū)及類似地區(qū)板栗節(jié)水灌溉提供借鑒。

1.灌水定額計(jì)算

采用大田作物毛灌水定額按下式計(jì)算：

式中：

m—灌水定額(m3/hm2)；

γs—計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤干容重(kN/m3)，取14.5kN/m3；

h—計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（m），取0.6m；

β1—適宜土壤含水量上限，取0.9；

β2—適宜土壤含水量下限，取0.65；

η—灌溉水利用系數(shù)，取0.8。

將各數(shù)據(jù)代入上式，計(jì)算得板栗各灌水時(shí)期的凈灌水定額為478.5m3/hm2，毛 灌 水 定 額 為598.1m3/hm2，即40m3/畝。

此項(xiàng)目區(qū)均位于山區(qū)，板栗種植于山坡臺(tái)地上，坡度10°～60°，板栗灌溉非全坡面灌溉，而是逐棵“穴灌”。據(jù)考察，灌溉面積占坡面面積約45%，將計(jì)算的毛灌水定額換算過(guò)來(lái)即為18m3/畝。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，已建類似工程一座100m3調(diào)節(jié)池可灌溉面積為6畝左右，畝均灌水量約16.7m3，與本計(jì)算灌水定額較接近。

2.灌水周期計(jì)算

灌水周期按下式計(jì)算：

式中：

T—設(shè)計(jì)灌水周期，（d）；

mmax—灌水定 額（mm），取59.81mm；

ETd—作物平均日耗水強(qiáng)度（mm/d），取3.1mm/d。

將各數(shù)據(jù)代入上式，計(jì)算得，灌水周期取20d。

據(jù)實(shí)地調(diào)查，一般干旱年份，板栗一年內(nèi)灌溉3次，分別為10月份入冬前的秋灌，來(lái)年4月初的春灌和6月份開(kāi)花結(jié)果期的夏灌。遇到特別干旱的年份，會(huì)在6月—10月間再增加一次灌溉。一般干旱年份板栗灌溉情況統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 一般干旱年份板栗灌溉情況統(tǒng)計(jì)表

當(dāng)?shù)?月—9月逐步進(jìn)入多雨季，基本每個(gè)月內(nèi)能至少下一場(chǎng)雨，緩減旱情，減少了板栗的灌溉次數(shù)。從實(shí)地調(diào)查來(lái)看，板栗的灌溉周期大約在16d左右，與計(jì)算的灌溉周期相差不大。

3.單井控制面積計(jì)算

單井控制灌溉面積采用下式計(jì)算：

式中：

A0—單井控制灌溉面積（hm2）；

Q—機(jī)井出水量(m3/h)；

t—灌溉期機(jī)井每天開(kāi)機(jī)時(shí)間（h/d），取18h/d；

T2—每次輪灌期天數(shù)（d），取20d；

η—灌溉水利用系數(shù)，取0.8；

η1—干擾抽水的水量消減系數(shù)，取0.1；

m—綜合平均灌水定額(m3/hm2)，取598.1m3/hm2。

項(xiàng)目區(qū)機(jī)井類型分為兩類，分別為井深為6～10m的大口井和井深為20～100m的機(jī)井。根據(jù)實(shí)際情況及項(xiàng)目區(qū)周邊水井的出水量，確定項(xiàng)目區(qū)內(nèi)大口井平均出水量約為20m3/h，機(jī)井平均出水量約為8m3/h。將各數(shù)據(jù)代入上式，計(jì)算得大口井單井控制面積為130畝；機(jī)井單井控制面積為52畝。

考慮項(xiàng)目區(qū)實(shí)際地形及板栗種植情況，實(shí)際灌水定額約為計(jì)算值的45%，即269.1m3/hm2，則實(shí)際灌溉面積可擴(kuò)大到計(jì)算值的2.22倍。則大口井單井控制面積為289畝，機(jī)井單井控制面積為115畝。

4.灌溉工作制度

4.1 單次開(kāi)啟出水口個(gè)數(shù)

根據(jù)當(dāng)?shù)毓芄喙芾斫?jīng)驗(yàn)，單個(gè)出水口流量控制在10m3/h左右為宜，機(jī)井出水量為8m3/h，灌溉系統(tǒng)每次開(kāi)啟1個(gè)出水口，單個(gè)出水口流量為8m3/h；機(jī)井出水量為20m3/h，灌溉系統(tǒng)每次開(kāi)啟2個(gè)出水口，單個(gè)出水口流量為10m3/h。

4.2 單個(gè)出水口工作時(shí)間

單個(gè)出水口工作時(shí)間按下式計(jì)算：

式中：

a、b—出水口、支管布置間距，分別不超過(guò)40m、40m；

m—設(shè)計(jì)凈灌溉定額；

qp—出水口流量；

ηp—灌溉水利用系數(shù)，0.8。

按照大田作物計(jì)算的板栗毛灌水定額為59.8mm，考慮到山區(qū)地形及實(shí)際灌溉面積，實(shí)際灌溉面積占坡面面積約45%，將計(jì)算的毛灌水定額進(jìn)行折算，則板栗的毛灌水定額為26.91mm。

計(jì)算得，出水口流量為10m3/h一個(gè)工作位置的開(kāi)啟時(shí)間為5.38h；出水口流量為8m3/h一個(gè)工作位置的開(kāi)啟時(shí)間為6.73h。

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，當(dāng)?shù)孛慨€地大約種植60棵板栗樹，每棵樹占地約11.11m2。一個(gè)工作位置可控制1600 m2，可灌溉果樹144棵，則單棵果樹灌溉時(shí)間為：出水口流量為10m3/h，灌溉時(shí)間為2.2min；出水口流量為8m3/h，灌溉時(shí)間為2.8min。一滿池水量100m3，可灌溉約6畝果樹，每畝果樹約60棵，則每棵果樹每次灌水約0.28m3。出水口流量為10m3/h，灌溉時(shí)間為1.7min；出水口流量為8m3/h，灌溉時(shí)間為2.1min。

據(jù)當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗(yàn)的百姓了解，灌溉一棵果樹大概需要1～3min，理論計(jì)算與實(shí)際情況相差不大，較吻合。

5.結(jié)語(yǔ)

以北方某地地下水高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目為載體對(duì)山區(qū)板栗節(jié)水灌溉制度進(jìn)行了研究，通過(guò)實(shí)地調(diào)查當(dāng)?shù)匾酝喔冉?jīng)驗(yàn)，對(duì)理論計(jì)算的灌水定額及灌溉工作制度等進(jìn)行驗(yàn)證，為該地區(qū)及類似地區(qū)板栗節(jié)水灌溉提供經(jīng)驗(yàn)。在節(jié)水的同時(shí)，采取綜合配套的科學(xué)管理技術(shù)，提高板栗產(chǎn)量和品質(zhì)，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對(duì)山區(qū)板栗節(jié)水灌溉制度的研究具有非常重要的實(shí)際意義和理論意義。