李少宜 張榮 王東林

摘 要：滴灌技術(shù)與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比具有節(jié)水、節(jié)肥、省工、地形適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文闡述了渭北高原某村500畝果園滴灌系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可為同類工程參考。

關(guān)鍵詞：渭北高原； 果園； 滴灌； 方案設(shè)計(jì)

On Weibei highland orchard drip irrigation design

Li Shaoyi ， Zhang Rong， Wang Dong-lin

Abstract： The technology of drip irrigation compared with conventional irrigation technologies with water-saving， fertilizer， labor， terrain adaptability， and advantages. This paper describes the Weibei highland village in 500 acres of orchards drip irrigation system design， the design， practice tests， technical feasibility， economic benefits can be a reference for similar projects.

Keywords： Weibei plateau； orchard； drip irrigation； design

1.項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)地處渭北高原，區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，梁峁相間，溝壑縱橫，土地面積分割成小塊，難以實(shí)現(xiàn)集中連片形成規(guī)模，而且相對(duì)高差大，取水成本較高?？偟牡貏?shì)北高南低。地形為黃土梁峁溝壑區(qū)，耕地多為梯田，坡度在13.1%～4.3%之間。作物種植以果樹為主，玉米、小麥和蔬菜為輔，因此農(nóng)業(yè)灌溉以噴灌、滴管及小管出流等節(jié)水灌溉方式為宜。

項(xiàng)目區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶园霛駶櫼赘珊禋夂?，四季冷暖干濕分明，春冬季干燥寒冷，夏秋季炎熱多雨，全年平均氣?0.6℃，極端最高氣溫39.7℃，最低氣溫-16.0℃，無霜期201d（最長 272d，最短164d），最大凍土深度70cm，最大風(fēng)速26.0m/s，多年平均日照時(shí)數(shù)為2356.6h，年平均降雨量615.9mm，年平均水面蒸發(fā)量1394mm。

冬季干燥寒冷，雨水較少；春季濕度回升，降水增多，日溫差較大，易出現(xiàn)寒潮霜凍大風(fēng)，常有春旱發(fā)生；夏季降水較多而且集中在7、8、9三個(gè)月，常伴有大風(fēng)、冰雹和局部暴雨，易出現(xiàn)夏旱和伏旱；初秋多連陰雨，晚秋天氣較為睛朗。

項(xiàng)目區(qū)選取某村500畝地作為典型設(shè)計(jì)，項(xiàng)目區(qū)分10個(gè)區(qū)，每區(qū)地塊長×寬約為150m×150m左右。典型區(qū)種植作物為蘋果，株距3m，行距4m。節(jié)水灌溉方式為滴灌，水源為五一水庫，通過泵站提水至蓄水池，然后經(jīng)干支管輸送到田間支管。

2.滴灌灌溉制度

2.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

計(jì)劃濕潤層深度，h=120cm；適宜含水量上限βmax=85%θ；適宜含水量下限βmin=65%θ；田間持水量（重量比）θ=19%；灌溉水利用系數(shù)η=0.90；作物日耗水強(qiáng)度Ep=4.0mm/d；土壤容重γ=1.3g/cm3 ；設(shè)計(jì)土壤濕潤比P=23%；設(shè)計(jì)灌水均勻度Cu=90%；滴灌設(shè)計(jì)保證率為75%。

2.2設(shè)計(jì)灌水定額

=0.1rzp（θmax -θmin）/η

式中： —設(shè)計(jì)灌水定額，mm； η—灌溉水利用系數(shù)，取η=0.9； r—土壤容重，1.3g/cm3；z—土壤計(jì)劃濕潤土層深度，取1.2m；p—設(shè)計(jì)土壤濕潤比，取23（%）；θmax—適宜土壤含水率上限，取16.2（%）；θmin—適宜土壤含水率下限，取12.4（%）。

經(jīng)計(jì)算，m滴=15mm =10.01m3/畝。取m滴 =10m3/畝。

2.3灌水周期

式中：T—設(shè)計(jì)灌水周期，d；Ea—作物耗水強(qiáng)度，取4mm/d； —設(shè)計(jì)灌水定額，15mm（10m3/畝）；η—灌溉水利用系數(shù)，取η=0.90。經(jīng)計(jì)算，T=3.38d，灌水周期取3d。

3.毛管與滴頭間距的確定

項(xiàng)目區(qū)種植為蘋果樹，果樹行距4m，株距3m，毛管選擇邊翼迷宮式滴灌帶，采用一行樹一條毛管的方式布置，其中每顆果樹布置兩個(gè)滴頭，滴頭間距Se=1.0m，毛管間距S1=4.0m。

3.1一次灌水延續(xù)時(shí)間（t）

式中：Sr—果樹行距，取4m；St—果樹株距，取3m； —設(shè)計(jì)灌水定額，15mm；

qd—滴頭流量，3.75L/h；n—1顆果樹下滴頭的數(shù)目，取n=3。

經(jīng)計(jì)算，一次灌水延續(xù)時(shí)間t=16h。

3.2 輪灌區(qū)數(shù)目

一次灌水時(shí)間取t=16h，輪灌組N=20h×3/16h=3.75組。即，實(shí)際最大輪灌區(qū)，取N=4組。

4.管網(wǎng)總體布置

滴灌系統(tǒng)采用如下結(jié)構(gòu)：干管（水源）→干（分干）管→計(jì)量裝置（水表、壓力表）→施肥罐（施肥控制裝置）→分干管（地埋PVC管）→支管（地埋PVC管）→毛管（滴灌帶）。支管的管材選用PVC管材，支管沿田塊中間布置，毛管垂直于支管布置。每行果樹布置一條毛管，間距為4m。毛管選用φ16mm的內(nèi)鑲貼片式滴灌帶。為了防凍，支管按不小于1.5‰的坡度在管道未端設(shè)排水井。

5.滴灌系統(tǒng)的工作制度

本方案按單井控制果園面積為500畝，典型區(qū)共布置3條支管，60條毛管，每條毛管平均控制1500條滴灌帶。在進(jìn)行灌溉時(shí)，一次開1條支管，一條支管共開20條毛管作為一個(gè)輪灌組，共分3個(gè)輪灌組。每個(gè)輪灌組的灌水延續(xù)時(shí)間t是16小時(shí)，需要3天灌完。

6.管道設(shè)計(jì)及水力計(jì)算

6.1毛管水頭損失計(jì)算

毛管進(jìn)口流量 （75/1.0）*0.00375=0.281 m3/h

毛管選用邊翼迷宮式滴灌帶，內(nèi)徑為16mm。

沿程損失水頭：

式中： —沿程水頭損失，m；S—分流孔間距，取1.0m；S0—多孔管進(jìn)水口至首孔的間距，取0.5m；N—分流孔數(shù)，N取75；qd—單孔設(shè)計(jì)流量。

經(jīng)計(jì)算，毛管沿程水頭損失 =0.005m

毛管的局部水頭損失可按沿程損失的20%考慮，即hj毛=0.06×20%=0.001m。

毛管總水頭損失：h毛=hf毛+hj毛=0.006m。

6.2支管管徑及水頭損失計(jì)算

一次灌溉每條支管同時(shí)最多開啟25條毛管，用一條毛管控制，則：

Q輔=Q毛×20=0.281×25=7.03m3/h。

支管管徑按管道經(jīng)濟(jì)流速1.5確定 =40.7m

則支管選用DN50UPE管，工作壓力0.2Mpa。

沿程損失水頭：

式中： —沿程水頭損失，m；S—分流孔間距，取3m；S0—多孔管進(jìn)水口至首孔的間距，取1m；N—分流孔數(shù)，N取25；qd—單孔設(shè)計(jì)流量，取7.03m3/h。

經(jīng)計(jì)算，支管沿程水頭損失 =0.002m。支管局損按沿?fù)p20%計(jì)，即hj輔=20%hf輔=0.0004m。則支管總水頭損失為：h輔=hf輔+hj輔=0.002m。

6.3分干管管徑及水頭損失計(jì)算

一條分干管開啟20條支管，則Q支=Q輔=7.03×20=140.6m3/h

分干管管徑按管道經(jīng)濟(jì)流速1.5確定

=182mm

分干管選取DN180UPVC管，工作壓力0.4Mpa。

分干管沿程水頭損失

式中： —沿程水頭損失，m；f—摩阻系數(shù)；Q—流量，取140.6m3/h ；d—管道內(nèi)徑，mm；L—管長，取750m。m—流量指數(shù)；b—管徑指數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，分干管沿程水頭損失 =7.91m

分干管局損按沿?fù)p10%計(jì)，則支管總水頭損失h支=hf支+hj支=8.70m。

6.4干管管徑及流量計(jì)算

一條干管開啟1條分干管，則Q干=Q分干=7.03×20=140.6m3/h

干管選取DN200UPVC管，工作壓力0.6Mpa。

6.5管材及管徑計(jì)算統(tǒng)計(jì)成果

7.結(jié)論

該滴灌系統(tǒng)投入使用后，較傳統(tǒng)灌溉技術(shù)省水60%，同時(shí)減少了肥料及農(nóng)藥施用量，病蟲害的發(fā)生也大大降低，為果樹提供了較佳的生長環(huán)境，增產(chǎn)達(dá)20%以上，大大提高了農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。