陳非凡

(貴州省安順市水利水電勘測設(shè)計(jì)院，貴州 安順561000)

隨著水資源的日益匱乏和人類用水量的不斷增大，節(jié)水灌溉勢(shì)在必行。結(jié)合我區(qū)實(shí)際和現(xiàn)有的節(jié)水灌溉新技術(shù)，設(shè)計(jì)提出了節(jié)水灌溉措施，選擇了節(jié)水灌溉示范點(diǎn)。噴噴滴灌技術(shù)是一種節(jié)水灌溉方法，是微灌的一種形式。噴滴灌溉通過安裝在毛管上的滴頭、孔口或噴滴灌帶等灌水器將具有一定壓力的水過濾后經(jīng)管網(wǎng)和出水管道(噴滴灌帶)或滴頭一滴一滴地、均勻而又緩慢地以水滴的形式緩慢而均勻地滴入植物根部附近土壤，再借助毛細(xì)管作用或重力作用將水分?jǐn)U散到整個(gè)根層供作物吸收利用的一種灌水方法。

1 工程概況

本次設(shè)計(jì)所統(tǒng)計(jì)的耕地資源數(shù)以關(guān)嶺自治縣農(nóng)業(yè)局土地詳查提供的灌區(qū)資料為依據(jù)。該資料灌區(qū)分布在海拔高程495～650 m之間，高于董箐電站大壩壩頂高程494.5 m，灌區(qū)耕地通過農(nóng)業(yè)部門整理，適宜火龍果的種植，故資料直接引用。灌區(qū)位于低熱河谷石漠化山區(qū)，水土流失嚴(yán)重。為保護(hù)水土流失，治理環(huán)境，同時(shí)促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，關(guān)嶺自治縣縣政府充分利用地理、氣候等區(qū)域優(yōu)勢(shì)，調(diào)整董箐電站庫區(qū)關(guān)嶺縣境內(nèi)作物的種植結(jié)構(gòu)，調(diào)整種植火龍果。根據(jù)該縣農(nóng)業(yè)部門實(shí)地詳查提供的火龍果種植面積，本次設(shè)計(jì)火龍果種植面積為3.5萬畝。

2 灌區(qū)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)區(qū)地處北盤江關(guān)嶺自治縣境內(nèi)，灌區(qū)涉及關(guān)嶺自治縣板貴鄉(xiāng)、花江鎮(zhèn)、上關(guān)鎮(zhèn)、崗烏鎮(zhèn)等鄉(xiāng)(鎮(zhèn))海拔在495～650 m之間的地區(qū)，熱量資源豐富，經(jīng)農(nóng)業(yè)部門詳查適合火龍果正常生長發(fā)育。

灌區(qū)在流域上處于珠江流域西江水系紅水河的一級(jí)支流北盤江上。灌區(qū)分布在北盤江干流上董箐水電站的庫區(qū)，北盤江為紅水河上游左岸最大支流，發(fā)源于云南省沾益縣，經(jīng)宣威后流入貴州省境內(nèi)，流經(jīng)貴州畢節(jié)、六盤水、安順和黔西南等地(州、市)，于黔西南州望謨縣的雙江口與南盤江匯合成紅水河。橫跨滇黔兩省的北盤江流域面積達(dá)2.65萬km2，其中貴州為2.1萬 km2，董箐水電站壩址以上集水面積為19 693 km2。通過水量平衡分析計(jì)算董箐水電站壩址來水滿足設(shè)計(jì)區(qū)火龍果灌溉用水。

通過在設(shè)計(jì)區(qū)內(nèi)新修提水泵站、輸水管道、高位水池、配水管網(wǎng)等工程措施，經(jīng)提水泵站提水至高位水池，經(jīng)配水管網(wǎng)向火龍果灌區(qū)供水，能滿足設(shè)計(jì)區(qū)3.5萬畝灌溉用水。

3 噴噴滴灌方式在貴州山區(qū)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

設(shè)計(jì)區(qū)按水源及灌區(qū)相對(duì)集中連片劃分為樂安、小盤江、譚家寨、小寨、大灣、新寨6個(gè)片區(qū)，設(shè)計(jì)灌面3.5萬畝。設(shè)計(jì)考慮在庫區(qū)新建提水泵站，在灌區(qū)布置新建輸水管、高位水池、配水干管、支管條，毛管、減壓池、滴頭等，來滿足灌區(qū)的火龍果滴溉。本文將重點(diǎn)以樂安片區(qū)噴噴滴灌方式在貴州山區(qū)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，該片區(qū)涉及關(guān)嶺自治縣上關(guān)鎮(zhèn)木革村、壩坎村、樂安村;花江鎮(zhèn)新寨村、哨上村，總設(shè)計(jì)灌面13 771畝。

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程通過將水庫水往塑管向下加壓，通過管道，由噴水嘴將水噴灑到火龍果種植地面上，噴頭至蓄水池的落差高度要達(dá)30 m以上，每畝安裝固定噴頭2個(gè)，高度低于1 m。設(shè)計(jì)參數(shù)如下:

(1)灌溉設(shè)計(jì)保證率:85%;

(2)電灌站水利用率:90%;

(3)噴噴滴灌系統(tǒng)管道水利用率:95%;

(4)設(shè)計(jì)作物每日的耗水強(qiáng)度:4.8 mm。

本工程選用有效噴射直徑為18 m的噴頭，故本次噴灌設(shè)計(jì)中選用出地樁間距為18 m，單根分干管上出地樁數(shù)量為47個(gè)，噴滴灌帶單側(cè)鋪設(shè)長度53 m，在噴灌情況下，需在每條分干管上增設(shè)2條36 m長度輔助支管來滿足噴灌情況下出地樁較少的情況，可以滿足噴灌的輪灌要求。噴頭堵塞問題是一個(gè)相對(duì)而言較為嚴(yán)重的問題，在出現(xiàn)堵塞問題之后，會(huì)導(dǎo)致水無法正常的噴出。所以，微噴灌對(duì)于水質(zhì)有著較高的要求，通常情況下，都是需要采取措施進(jìn)行過濾處理，結(jié)合實(shí)際的情況，如果有必要還要進(jìn)行沉淀與化學(xué)處理。對(duì)于鋪設(shè)多孔微噴管的地面要保持平整。而對(duì)于山區(qū)或者是坡地一定要根據(jù)等高線進(jìn)行鋪設(shè)處理，微噴管鋪設(shè)于地面上也應(yīng)該要盡可能的保證平直，噴水孔口應(yīng)該朝上放置，并做好固定處理。灌溉水源應(yīng)該確保干凈整潔。通常情況下，設(shè)置60目的絲網(wǎng)來過濾處理。定期進(jìn)行尾部接頭以及沖洗管道的檢查。此外，還需要對(duì)供水壓力以及流量進(jìn)行檢查，確保其符合有關(guān)方面的要求。一般要求流量偏差要控制在10%的范圍之內(nèi)，壓力偏差要控制在20%的范圍之內(nèi)。在達(dá)不到要求的情況下，要積極的采取有效的措施進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3.2 灌區(qū)灌溉用水量計(jì)算

3.2.1 灌溉制度

噴噴滴灌作為一種先進(jìn)的灌溉方式，必須根據(jù)灌區(qū)種植的作物特點(diǎn)，配以先進(jìn)的灌水技術(shù)才能發(fā)揮其優(yōu)越性。播種前要平整土地，或選擇平整地區(qū)，以減少土地多坑多洼現(xiàn)象，并且鋪設(shè)時(shí)可將滴灌帶進(jìn)行潛埋，地膜和滴灌帶之間不要產(chǎn)生空間避免焦點(diǎn)灼傷，在鋪設(shè)滴灌帶時(shí)壓緊壓實(shí)地膜，使地膜盡量貼近滴灌帶。另外，應(yīng)用滴灌時(shí)應(yīng)正確地布置灌水器。也可采用把滴灌管(帶)布置在膜下的膜下滴灌，可以減少水分蒸發(fā)，保持適宜作物發(fā)展的適宜環(huán)境，并可以保持地表溫度，其效果更佳。由于滴頭易結(jié)垢和堵塞，為保證滴灌灌水其正常工作，一方面對(duì)于過濾器要定期的清洗和保養(yǎng)，使之一直工作在最佳狀態(tài)下，另一方面，滴灌時(shí)水質(zhì)要求較嚴(yán)，滴灌灌溉水進(jìn)入管網(wǎng)之前必須進(jìn)行嚴(yán)格凈化，即進(jìn)行過濾環(huán)節(jié)，一般均應(yīng)經(jīng)過簡單過濾，必要時(shí)還需經(jīng)過沉淀和化學(xué)處理，對(duì)于水流量大的大規(guī)模工程最好進(jìn)行兩級(jí)以上的過濾，對(duì)于單家單戶的小水源大棚或溫室，也要盡量選擇質(zhì)量較好的過濾器。

3.2.2 設(shè)計(jì)灌水定額計(jì)算

式中:m為在時(shí)間段t內(nèi)所灌溉的水量;α為的就是允許消耗水量和有效持水量比例;γd為計(jì)劃濕潤層土壤干容重量，取1.48t/m3;β為土壤有效的持水量;P為土壤濕潤比;H為計(jì)劃濕潤具體的深度，m;η為噴滴灌水利用系數(shù)。

m=1000 ×24% ×1.48×31.1% ×39.4% ×0.6/0.95=27.49 mm

3.2.3 灌水周期計(jì)算

灌水周期可以根據(jù)下面的公式進(jìn)行計(jì)算:

式中:T理為理論灌水周期，d;m為設(shè)計(jì)灌水的定額，mm;Ed為滴灌作物最大日平均耗水量，每日的平均耗水量為4.8 mm。

結(jié)合具體的情況，將周期設(shè)置為7 d，即T=7d。

3.2.4 灌水時(shí)間

按照縣農(nóng)業(yè)局所提供的相關(guān)信息，通常情況下，每一畝地能夠種植的火龍果棵樹為60，將行距設(shè)置為4.2 m，每一顆火龍果的間距設(shè)置為4.0 m，每一顆火龍果兩個(gè)滴頭，在高峰期每一次灌水時(shí)間可以根據(jù)下面的公式來計(jì)算。

t=(m ×S)/(qη)

式中:t為灌水時(shí)間，h;m為噴噴滴灌灌水的定額;S為單個(gè)滴頭所需要灌溉的具體面積，m2;q為滴頭的流量，L/h;η為滴頭水利用系數(shù)。

通過計(jì)算，最終得出，在高峰灌水期間，每一次的灌水時(shí)間是3 h。

3.3 配水管網(wǎng)

根據(jù)各泵站控制灌區(qū)火龍果的輪灌組數(shù)(5組)、每組灌溉面內(nèi)火龍果的種植顆數(shù)(450株/畝)、灌區(qū)系統(tǒng)1天的工作小時(shí)數(shù)(20 h)、灌區(qū)的1次灌水延長時(shí)間(6.5 h)、每畝灌水定額為3 m3/畝等參數(shù)，綜合分析計(jì)算，確定滴頭流量(為1 L/h)，配水干、支、毛管的流量。根據(jù)滴頭供管、滴頭等為廠家定性產(chǎn)品(工作水頭為5～25 m，滴頭為紐扣式，流量為1～1.25 L/h)，可直接選用1h～1.25 L/h的紐扣式滴頭及配套供管。干管、支管及毛管均采用PE硬塑管材，管徑根據(jù)公式計(jì)算。

式中:D為管道直徑(mm);Q為管道設(shè)計(jì)流量(m3/h);v為管道內(nèi)水的流速(m/s)。

灌區(qū)管網(wǎng)水頭損失根據(jù)公式h1=iL計(jì)算;局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)。

式中:H1為水頭損失(m);i為單位管長的水頭損失(m/m)，

PE硬塑料管的單位管長水頭損失i，按下列公式計(jì)算:i=0.000915Q1.774L/d4.774

式中:Q為管段流量(m3/s);L為管道長度(m);d為管道直徑(m);

對(duì)地塊進(jìn)行噴滴灌設(shè)計(jì)時(shí)，噴滴灌系統(tǒng)支管鋪設(shè)長度在85～187 m之間較為經(jīng)濟(jì)。根據(jù)灌區(qū)布置計(jì)算，該片區(qū)新建減壓池25個(gè);配水干管條69，共70.406 km;支管2 146條，共171.68 km;毛管 28 613 條，共 1 716.8 km;滴頭及供管496萬套。

4 工程建設(shè)對(duì)地表的破壞及水土保持的主要措施

本工程可能造成的水土保持設(shè)施主要為提水泵站、輸水管、水池及配水管道施工對(duì)灌木林地、荒草地的線性破壞及局部破壞等，針對(duì)破壞的灌木林地和荒草地采取的水土保持措施為種草植樹。配水管安裝主要是在灌區(qū)內(nèi)施工結(jié)束后僅對(duì)其擾動(dòng)的灌區(qū)范圍進(jìn)行整平，恢復(fù)耕地。根據(jù)已成關(guān)嶺板貴鄉(xiāng)火龍果基地的實(shí)施效果看，在石漠化地區(qū)種植火龍果，可有效的保持水土流失和美化環(huán)境?，F(xiàn)狀設(shè)計(jì)區(qū)石漠化嚴(yán)重，通過本項(xiàng)目的實(shí)施，基本不存在對(duì)水土保持設(shè)施的破壞。

5 結(jié)語

滴灌技術(shù)是適應(yīng)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與農(nóng)村生活改善的先進(jìn)技能。而節(jié)水灌溉是節(jié)水農(nóng)業(yè)的中心，是水利現(xiàn)代化的重要組成部分，也是農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的有機(jī)組成部分。因此，應(yīng)充分研究與發(fā)展節(jié)水能力高的噴滴灌技術(shù)，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)向降低成本、提高產(chǎn)量，向著現(xiàn)代化與規(guī)?；l(fā)展。

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［4］噴灌工程技術(shù)規(guī)范(GB/T50085－2007).