徐衛(wèi)東

（山西省渾源縣水務(wù)局，山西 渾源 037400）

渾源縣王莊堡鎮(zhèn)玉米大田膜下滴灌工程設(shè)計(jì)

徐衛(wèi)東

（山西省渾源縣水務(wù)局，山西 渾源 037400）

膜下滴灌是將薄膜覆蓋種植技術(shù)與滴灌技術(shù)結(jié)合起來的新型高效節(jié)水灌溉技術(shù)，不僅可以大幅度促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水增產(chǎn)、農(nóng)民增收，而且有效遏制了地下水超采，改善了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)還改變了農(nóng)村生產(chǎn)經(jīng)營方式，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。著重介紹了田間輸配水管網(wǎng)工程的布置和干管、分干管、支管、毛管的選型。

膜下滴灌；管網(wǎng)；流量；管徑

1 項(xiàng)目區(qū)概況

山西省渾源縣王莊堡鎮(zhèn)南坡頭村和白羊村，規(guī)劃膜下滴灌工程面積133.33 hm2。項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃地土質(zhì)為砂壤土和輕壤土，保水、保肥性差，毛灌溉定額高，灌溉用水量大。水量不穩(wěn)定，季節(jié)性缺水明顯，越是枯水期或枯水年用水量越大，用水緊張的矛盾日益突出，已成為制約兩村發(fā)展的重要障礙。

2 膜下滴灌技術(shù)簡介

膜下滴灌是薄膜覆蓋種植技術(shù)與滴灌技術(shù)結(jié)合的新型高效節(jié)水灌溉技術(shù)。將加壓的水經(jīng)過過濾設(shè)施濾清后，和水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液，進(jìn)入輸水干管-支管-鋪設(shè)在地膜下方的滴灌帶（毛管），再由毛管上的滴水器均勻、定時(shí)、定量浸潤作物根系。水損失比較小，加上地膜覆蓋，蒸發(fā)甚微，為作物根系發(fā)育提供了良好的生長環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)了由澆地向澆作物的轉(zhuǎn)變。膜下滴灌不僅大幅度促進(jìn)了農(nóng)業(yè)節(jié)水增產(chǎn)、農(nóng)民增收，而且有效遏制了地下水超采，改善了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)還改變了農(nóng)村生產(chǎn)經(jīng)營方式，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要舉措。

3 王莊堡鎮(zhèn)膜下滴灌系統(tǒng)布設(shè)

3.1 水源及首部工程

水源工程為5眼水井。每井配備機(jī)房、變頻柜、施肥罐、過濾器等設(shè)備。

3.2 田間輸配水管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)

3.2.1 參數(shù)的確定

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)保證率，取值90%；灌溉水的利用率為0.95；設(shè)計(jì)系統(tǒng)的日工作小時(shí)數(shù)20～22 h；滴灌設(shè)計(jì)土壤濕潤比為75%；設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度為4 mm/d；設(shè)計(jì)灌水均勻度為0.95。

3.2.2 設(shè)計(jì)灌水定額

式中:m——設(shè)計(jì)灌水定額，mm；

γ——土壤容重，g/cm3，沙壤土1.4 g/cm3；

z——計(jì)劃土壤濕潤層深度，m，取值0.3 m；

P——濕潤比，%，取75%；

θmax——適宜含水層上限，田間持水率0.85～0.95，θmax取23%；

θmin——適宜含水層下限，田間持水率0.60～0.65，θmin取17%；

η——灌溉水利用系數(shù)，取值0.95。

經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)灌水定額為20 mm。

3.2.3 設(shè)計(jì)灌水周期

式中：T——設(shè)計(jì)灌水周期，d；

Ea——設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，mm/d。

m，η意義同上。

經(jīng)計(jì)算，作物需水高峰期的灌水周期為5 d。

3.2.4 一次灌水延續(xù)時(shí)間

式中：t——次灌水延續(xù)時(shí)間，h；

qd——設(shè)計(jì)滴頭流量，L/h；

Se——設(shè)計(jì)毛管的滴頭間距；

Sr——設(shè)計(jì)毛管間距。

經(jīng)計(jì)算，一次灌水延續(xù)時(shí)間為4 h。

3.2.5 單井控制灌溉面積計(jì)算

式中：F0——單井控制灌溉面積，hm2；

Q——單井出水量，m3/h，Q取63 m3/h；

T——灌溉周期，取5 d；

t天——灌溉期間每天開機(jī)時(shí)間，取22 h/d；

η——灌溉水利用系數(shù)，取0.95；

m——綜合凈灌水定額，取200 m3/hm2；

η1——干擾抽水的水量削減系數(shù)，取15%。

經(jīng)計(jì)算，單井控制灌溉面積F0為27.9 hm2。項(xiàng)目區(qū)共5眼井，滿足規(guī)劃膜下滴灌面積133.33 hm2的要求。

3.2.6 系統(tǒng)工作制度

主干管與分干管屬于地下工程，分干管垂直于主干管布置；支管與毛管屬于地上工程，支管垂直于分干管布置，支管與種植方向垂直，支管每隔64 m布置一條，滴管帶與種植方向平行，每隔90 cm布置一條滴灌帶，每條滴灌帶單邊鋪設(shè)62 m。

根據(jù)滴灌系統(tǒng)的布置，為保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的壓力，分散水流，降低管道水頭損失，將每個(gè)井控制的灌溉面積劃分為5個(gè)輪灌區(qū)，每個(gè)輪灌區(qū)開啟一個(gè)控制閥。

3.2.7 毛管支管設(shè)計(jì)流量

式中：Q毛——單側(cè)毛管的總流量；

Nd——毛管滴頭個(gè)數(shù)；

qd——設(shè)計(jì)滴頭流量；

經(jīng)計(jì)算，毛管設(shè)計(jì)流量為0.286 m3。

支管設(shè)計(jì)流量按以下公式計(jì)算：

式中：N毛——支管上同時(shí)工作的毛管數(shù)目；

Q毛——單側(cè)毛管的總流量；

Q支——支管的設(shè)計(jì)流量；

經(jīng)計(jì)算，支管設(shè)計(jì)流量為41 m3。

由于一條分干管對(duì)應(yīng)同時(shí)工作的支管數(shù)為1，一條主干管同時(shí)工作的支干管為1，所以分干管和主干管的設(shè)計(jì)流量與支管設(shè)計(jì)流量一致，均為41 m3。

3.2.8 毛管選型

毛管選用型號(hào)Φ16-300-1.38 L/h的內(nèi)鑲貼片式滴管帶。

3.2.9 支、干管管徑計(jì)算

式中：v——塑料管徑經(jīng)濟(jì)流速，m/s；Q支/干——支管（干管）流量，m3/h。

經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)支管選用PE薄壁管，管徑76 mm，工作壓力等級(jí)為0.25 MPa。代入數(shù)值得干管管徑為76 mm，考慮沿程管道水損設(shè)計(jì)干管選用PVC-U管，管徑110 mm，工作壓力等級(jí)為0.63 MPa。

4 結(jié)論

根據(jù)以上分析并結(jié)合廠家生產(chǎn)規(guī)格，干管和分干管均采用外徑110 mm的PVC塑管；支管選用外徑為76 mm的PE薄壁管；毛管采用外徑16 mm的內(nèi)鑲貼片式滴灌帶。

S275.6

C

1004-7042（2017）06-0022-02

徐衛(wèi)東（1980-），男，2011年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)專業(yè)，工程師。

2017-04-18；

2017-05-26