賈珺琳

(晉城市水務(wù)局，山西 晉城 037000)

涌泉灌是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉中的重要方式，于毛管上安裝涌水器，以涌泉的方式向土壤中灌水。從適用性的角度來看，涌泉灌在果園和林區(qū)灌溉中具有較高的可行性，可實現(xiàn)局部的精細化灌溉。得益于涌泉灌的節(jié)約化、高效化特性，其在我國的果園灌溉中取得愈發(fā)廣泛的應(yīng)用。

1 涌泉灌系統(tǒng)的應(yīng)用特點

(1)構(gòu)成簡單。涌泉灌系統(tǒng)的重要組成部分包含首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、小管灌水器，設(shè)施配套較為簡單。其中，首部及輸水管網(wǎng)與微灌系統(tǒng)相同，但其對過濾器的要求較低，通常按照60～80 目的要求配置即可。管道末端級微管的一端緊密對接至地下涌流器，其余一端裸露至地表，根據(jù)現(xiàn)場的灌溉需求，以射流狀出流。根據(jù)涌水微管的布設(shè)情況，在其出口周邊開挖灌水坑，發(fā)揮出臨時蓄水的作用，緩解地面徑流流失問題[1]。

(2)節(jié)水效果好。在合理配置涌泉灌系統(tǒng)后，可有效減少滲漏和蒸發(fā)損失量，灌溉時著重潤濕作物根部周邊的土壤，在不影響作物正常生長的前提下有效減少灌水量，水的利用率較高。相比于噴灌而言，可省水15%左右。

(3)不易堵塞。最小出流管采用的是4 mm 微管，在日常使用中不易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象;同時，未對水質(zhì)提出過高的要求，水源在未經(jīng)化學處理時也可有效使用，可避免傳統(tǒng)滴管方式易堵塞的問題。

(4)穩(wěn)定可靠。在整個涌泉灌管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)中，微管露出地面10 cm～15 cm，除此之外的其它部分均埋設(shè)在耕作層以下，外界環(huán)境對涌泉灌管網(wǎng)系統(tǒng)的影響較小，不易出現(xiàn)設(shè)施受損、丟失的異常狀況。

(5)經(jīng)濟高效。根據(jù)前述分析，涌泉灌系統(tǒng)的配置簡單、用水量較少、運行穩(wěn)定可靠，因此可有效降低在灌溉水方面的成本投入，不會對果農(nóng)產(chǎn)生過大的經(jīng)濟壓力;同時，涌泉灌系統(tǒng)的灌溉具有精細化的特點，可以充分滿足果樹對水分的要求，有利于果樹的正常生長，實現(xiàn)果實品質(zhì)和產(chǎn)量的雙重提升，進而提高經(jīng)濟效益。實踐表明，在采取涌泉灌的方法后，果樹可增產(chǎn)30%以上。

2 灌區(qū)概況

申莊水庫位于申莊村東，壩高25 m，庫容1400 萬m3，于2010 年對壩體做除險加固處理。每年3 月、4 月份枯水期30%年份出現(xiàn)斷水，平均年需水量210 萬m3。水庫移民示范村果樹園區(qū)建設(shè)工程是當?shù)剞r(nóng)業(yè)事業(yè)中的重點工作內(nèi)容，設(shè)計規(guī)模714.3 m3/d，果樹園區(qū)250 畝。

3 申莊村節(jié)水片典型設(shè)計

典型地塊取在2 號干管上，控制面積為119 畝。在涌泉灌系統(tǒng)配置中，總干管選用的是DN110 的PE 管，根據(jù)區(qū)域水源狀況，從蓄水池引出，于總干管左側(cè)布設(shè)DN110 的PE分干管，支管采用DN63 的PE 管，毛管采用DN25 的PE 管。在布設(shè)毛管后，分別為每根毛管配套40 個涌水器，統(tǒng)一按照3 m 的間距有序布設(shè)到位;此外，分別在各果樹下方布設(shè)1 個涌水器。供水控制機制方面，每根分干管控制9 條支管，每條支管控制6 對毛管，建立逐層細化的管網(wǎng)控制體系。

4 節(jié)水管道灌溉規(guī)劃設(shè)計要點

合理規(guī)劃設(shè)計，使每條毛管的配套穩(wěn)流器均保持穩(wěn)定運行狀態(tài)，即穩(wěn)流壓力在許可范圍內(nèi)，在此條件下可有效增強灌水的均勻性，在保證灌水適量的前提下，減少不必要的水資源浪費量，達到有效灌水、節(jié)約灌水的效果。

4.1 管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的基本原則

管網(wǎng)集干、支、毛三級管于一體，形成層次化的管網(wǎng)體系。毛管平行于樹行，支管垂直于樹行，按照相應(yīng)的位置關(guān)系布設(shè)管道。管網(wǎng)布置的基本原則，如下:

(1)裁彎取直，盡可能使管線走直線，縮短供水距離，減少管材配置量;

(2)密切關(guān)注輪灌區(qū)的劃分情況，合理布設(shè)支管，盡可能將獨立農(nóng)戶置于單獨的輪灌區(qū)，以便更好地開展運行管理工作;

(3)為便于施工管理，條件適宜時優(yōu)先沿路布設(shè)管線。

4.2 輪灌組的合理劃分

分別為每棵果樹配置一臺穩(wěn)流器，該設(shè)施出水量控制在60 L/h～70 L/h，按照此數(shù)量關(guān)系推算，確定受益區(qū)果樹的棵數(shù)，進一步明確適宜的輪灌組數(shù)量，使其能夠有效滿足果樹灌溉要求。

4.3 管網(wǎng)布置形式

考慮到成本控制要求，毛管宜選用Φ15 塑管，按穩(wěn)流器出流量60 L/h、間距約3 m 考慮，將毛管的長度控制在80 m以內(nèi)，在明確此類參數(shù)后，即可繪制出灌區(qū)管網(wǎng)的布置雛形，建立起總體管網(wǎng)框架。

4.4 管網(wǎng)水力的計算方法

管道管徑和管內(nèi)水壓是水力計算時的重點指標。綜合考慮類似工程經(jīng)驗和經(jīng)濟流速要求，初步確定合適的管道管徑，再尋找各輪灌區(qū)中最遠的毛管，在確保有1 kg/cm2壓力的前提下測算管道的首部工作水頭，根據(jù)此項結(jié)果檢驗毛管的水壓，合理的狀態(tài)是水壓穩(wěn)定在1 kg/cm2～3.5 kg/cm2區(qū)間內(nèi)，若現(xiàn)場有超壓狀況，則根據(jù)超壓的程度對管網(wǎng)布置做靈活的調(diào)整，而后再次試算水壓，直至該項指標在合理范圍內(nèi)為止。此時，得到具體的水力計算結(jié)果見表1。

表1 管網(wǎng)水力計算結(jié)果

4.5 管材及管件的配套

塑料管具有安裝便捷、經(jīng)濟高效等特點，因此在水利工程中取得廣泛的應(yīng)用。在涌泉灌管材的選取中，主要考慮的是聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯管材，管件則以塑料或鋼材質(zhì)為宜。

4.6 節(jié)水管道的施工

4.6.1材料準備與測量放線

經(jīng)過規(guī)劃設(shè)計后，確定各類涌泉灌系統(tǒng)的材料，做好準備;以管網(wǎng)布置圖為準，組織測量放線，作為管材安裝的參照基準;分別在分水口、轉(zhuǎn)彎點打設(shè)木樁;在測量開挖線后，以撒白灰的方式做清晰的標記。

4.6.2管溝的開挖

分如下幾種情況考慮:干、支管管溝，開挖寬度0.4 m、深度0.6 m;毛管管溝，開挖寬度0.2 m、深度0.4 m。此外，各類型管溝均設(shè)置為矩形斷面[2]。

4.6.3管道聯(lián)接

考慮到管道聯(lián)接的穩(wěn)定性要求，用噴燈在現(xiàn)場加熱承插，并向連接部位(例如彎頭與管道、三通與管道的連接處)涂抹粘結(jié)劑，保證兩者的結(jié)合具有足夠的穩(wěn)定性;于毛管上打孔后，及時插入穩(wěn)流器及出流微管。

4.6.4管路清理與回填

施工后，通水沖洗，目的在于清理殘留在管中的雜物，而后再安裝支、毛管末端堵頭;隨后，安排試水，采取此方法檢驗管道連接部位的質(zhì)量，判斷是否漏水，若有則及時修復(fù)，并再次檢驗，直至完全滿足要求為止。

4.6.5閥門井施工

閥門井施工時間安排在試水回填后，以水泥砂漿砌磚的方法建成閥門井，上蓋混凝土板或鋼板。根據(jù)現(xiàn)場情況靈活設(shè)置閥門井的形態(tài)，例如圓形、矩形是較為常見的結(jié)構(gòu)形式。

4.6.6水壓測試

涌泉灌系統(tǒng)設(shè)置成型后，安排測壓，此舉目的有二:一是判斷實際水壓，加深對設(shè)施實際運行情況的認識;二是以測壓的方式校核水力計算結(jié)果。為保證測壓的有效性，宜安排在試水及回填土前進行，在現(xiàn)場選取兩處輪灌區(qū)(距水源最近、最遠的輪灌區(qū))，經(jīng)過測試后確定毛管可承受的壓力區(qū)間(最大壓力、最小壓力)，進而判斷該值是否在穩(wěn)流器的正常壓力區(qū)間內(nèi)，結(jié)合此方面的狀況對管網(wǎng)布置方式做靈活的調(diào)整。若測試結(jié)果無誤，安排土方回填施工，至此則結(jié)束整個涌泉灌系統(tǒng)的各項建設(shè)工作。

4.7 應(yīng)用效果分析

(1)經(jīng)濟效益:工程建成后，灌溉系統(tǒng)可穩(wěn)定運行，從建成三年后的果園生產(chǎn)水平來看，年均產(chǎn)果50 萬kg，年新增總產(chǎn)值150 萬元，人均收入增加3750 元，具有突出的經(jīng)濟效益優(yōu)勢。

(2)生態(tài)環(huán)境效益:新增節(jié)水灌溉面積250 畝，節(jié)水19000 m3，可有效減少果樹灌溉的水資源浪費量，對保護水資源較為友好。

5 施工注意事項

(1)穩(wěn)流器出水孔徑較大，日常使用中發(fā)生堵塞的幾率較低，但并不意味著其完全不堵塞，為防患于未然，在規(guī)劃設(shè)計階段需考慮到水質(zhì)過濾的要求，予以有效的技術(shù)優(yōu)化。

(2)系統(tǒng)開泵充氣時可能有“氣槍效應(yīng)”，其直接影響則是破壞穩(wěn)流器的正常狀態(tài)，為此，可在干、支管處設(shè)適量的進排氣閥。

(3)注重對打孔質(zhì)量的控制，確保打孔后產(chǎn)生的毛刺得到有效的清理，否則可能有倒貼現(xiàn)象，進而導(dǎo)致個別穩(wěn)流器的流量明顯低于正常值，甚至存在完全不出水的狀況。

6 結(jié)語

在水資源緊缺的生產(chǎn)、生活環(huán)境中，水資源集約化是重要的發(fā)展方向。具體至農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，可以考慮涌泉灌系統(tǒng)或是其它的方式，根據(jù)現(xiàn)場水文條件、作物用水需求進行合理的規(guī)劃設(shè)計，充分兼顧灌溉有效性和減少用水量的雙項要求，促進農(nóng)業(yè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。