針對一些地表水和淺層地下水源緊缺，巖溶裂縫水比較豐富，土層深厚，梯田平整的灌區(qū)，可采用全自動微噴進(jìn)行灌溉。有一個灌區(qū)，自20世紀(jì)初期起發(fā)展以蘋果為主的果園基地46.7 hm²，灌區(qū)內(nèi)梯田平整，道路規(guī)格，地塊呈方形；土壤為黏土，土壤質(zhì)地好，土層深約5 m;樹齡7年生，樹冠直徑2.5 m，行距平均為4.0 m，垂直于等高線種植，果樹管理良好。20世紀(jì)90年代初打巖石深井2眼，出水量分別為32 m3/h和50 m3/h;建容積850 m3的大型蓄水池1座，容積80 m3的小型蓄水池10座;埋設(shè)了150 mm高壓混凝土輸水管1 250 m，PVC雙壁波紋塑料管1 880 m。水源可靠，水質(zhì)良好。由于輸水距離遠(yuǎn)，且地形復(fù)雜，大部分為逆坡，提水費用高，灌水周期長，水的利用率低，果樹不能適時適量灌溉，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，每1 hm²產(chǎn)量僅12 000 kg。特別是采用大水漫灌，灌溉定額高達(dá)1 200 m3／hm²，損失嚴(yán)重。為此，興建了全園全自動化微噴灌工程，節(jié)水、節(jié)能，增效明顯，現(xiàn)介紹如下。

1 工程規(guī)劃

1.1 輪灌區(qū)規(guī)劃

灌區(qū)面積為46.7 hm²，根據(jù)果樹需水情況及單井出水量，采用輪灌工作制度，平均每個輪灌區(qū)控制面積1.7 hm²，見圖1。為確保果樹適時灌溉，該微噴灌區(qū)采用雙重供水方式，即有電時采用全自動化微噴，由深井提供水源；停電時采用青石山自壓微噴，由蓄水池提供水源。

1.2 管網(wǎng)系統(tǒng)布置

管網(wǎng)布置見圖2，具體分布方式如下：

1）主干管布置。主干管連接已建深井、蓄水池，主干管為南北走向布置。

2) 分干管布置。由分干管直接向各輪灌區(qū)供水，分干管垂直于等高線，南北走向布置，雙向供水。

3) 支管布置。支管垂直于分干管，沿等高線方向東西布置，單向供水。

4）毛管布置。根據(jù)灌區(qū)地形情況，毛管分兩種布置方式：一是每隔1行樹布置1條毛管，垂直于等高線南北方向布置，平均間距為9.0 m，長28~30 m，雙向供水，可控制18~22個微噴頭；二是每行布置1條毛管，垂直于等高線南北方向布置，平均間距為4.5 m，長65~70 m，單向供水，可控制18~22個微噴頭。

5）微噴頭布置。每兩棵樹中間布置1個微噴頭，平均間距3.5 m，用長3.0 m、4 mm的塑料管與毛管相接，并用插桿將噴頭固定在樹下，見圖3。

1.3 微噴頭與附屬設(shè)備

微噴頭采用水利部農(nóng)田灌溉研究所最新研制的單向、折射、噴霧式微噴頭，工作壓力為98 kPa時的流量為50 L／h，射程1.25 m，霧化指標(biāo)為500，濕潤面積4.66 m²。在水泵出口處安裝逆止閥、安全閥，在干管分水口前安裝過濾器、電動閘閥、壓力表、水表，分干管、支管最高位置及拐角處安裝進(jìn)排氣閥，分干管末端安裝排水閥。

2 管徑選擇與管道、過濾器安裝

2.1 經(jīng)濟(jì)管徑的選擇與管道的安裝

田間管網(wǎng)按照干、支、毛、微的順序逐級安裝。主干管采用1992年鋪設(shè)的鋼筋混凝土管道。分干管首端選用110 mm波紋塑料管，采用子母口對接形式連接，末端選用80 mmPE軟管。支管選用50 mm、40 mm PE軟管，均采用噴燈熱擴(kuò)口涂膠，按承接工藝進(jìn)行連接。毛管選用20 mm、15 mm軟管，利用打孔器打孔，采用旁通、管卡與支管連接，每條長28～64 m，控制16～18棵果樹。微管選用4 mm PE軟管，利用打孔器打孔，采用承插接頭與毛管連接。

灌區(qū)冬季多年平均溫度-5 ℃～7 ℃，凍土層深約25 cm，為防止管道凍裂以及耕作時不被破壞，管道埋深均在50 cm以下。

2.2 過濾器安裝

為提高對水的凈化程度，防止微噴頭堵塞，在分干管進(jìn)口處安裝由雙層120目塑料滌綸沙網(wǎng)組成的過濾器，為確保及時排出污物，在過濾器的進(jìn)口與出口處各安裝1塊1 MPa壓力表，當(dāng)兩表壓力差較大時，應(yīng)通過排污管及時排污，凈水可從濾網(wǎng)外層直接進(jìn)入分干管，為準(zhǔn)確掌握水量，在過濾器進(jìn)口處壓力表前安裝水表。

3 全自動微噴灌系統(tǒng)原理

本設(shè)計要求全自動化灌水系統(tǒng)能夠自動測量果園土壤濕度、土壤溫度和株間空氣濕度3項灌水指標(biāo)，并自動采集、傳送給計算機(jī)，按需水要求進(jìn)行分析，做出灌水決策，自動控制灌水全過程，并將執(zhí)行情況反饋至總控室。整個全自動化灌水系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)分為3級：

1) 在灌區(qū)內(nèi)每個輪灌區(qū)中選擇一個果樹品種、長勢、土壤種類、接受陽光照射等方面都具有代表性的檢測點，于檢測點處安裝1套由傳感器負(fù)壓計、電接點溫度計、濕敏電阻組成的能夠自動測量土壤濕度、土壤溫度及空氣濕度的自動測量設(shè)備。

2) 主控機(jī)(微機(jī))對自動測量設(shè)備所測的3項控制指標(biāo)進(jìn)行采集、分析，當(dāng)3項指標(biāo)同時滿足果樹需灌條件時，主控機(jī)將以此為據(jù)向田間各子控站發(fā)出控制命令，同時自動連續(xù)地檢測各田間子控站的實際工作情況，并通過屏幕進(jìn)行顯示。

3) 田間子控站接收并記憶主控機(jī)發(fā)出的命令、控制設(shè)備(電動閘閥及水泵)的運行狀態(tài)，并將設(shè)備的實際工作情況以信息的形式輸送給主控機(jī)，進(jìn)行屏幕顯示。

4 效益分析

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4.1 灌水均勻度測定

為了測定支管小區(qū)的灌水均勻度，我們在區(qū)內(nèi)布置了9個測試點，測試點布置見圖4。

通過對典型支管的田間測試，得出灌水均勻度和水源有效利用率均在95 ％以上。灌溉定額為210 m3／hm²，濕潤深度可達(dá)0.8 m。

4.2 節(jié)水、節(jié)能效益

與大水漫灌相比，全自動微噴灌系統(tǒng)節(jié)水、節(jié)能率在80 ％以上，費用降低90 ％，節(jié)省土地2 ％（表1）。

加之，微噴灌還能夠增加株間濕度，調(diào)節(jié)溫度，增產(chǎn)、增收效益顯著，增產(chǎn)率可提高40 ％以上。該工程總投資88.13萬元，年增效益達(dá)55.44萬元，工程年費用總值為14.05萬元，按動態(tài)法分析，益本比為2.63，3.16 a(年)即可收回全部投資。

（收稿日期：2007-12-06）