赤峰市敖汉旗贝子府镇“节水增粮行动”口琴村平川地项目区滴灌系统设计简介

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摘 要：贝子府镇口琴村干旱缺水，农业基础设施尚不完善，现有灌溉保证率低，田间工程不配套，农田得不到适时灌溉，农业产量低而不稳。通过实施高效节水灌溉的“节水增粮行动”，可以保证粮食生产安全，合理开发利用水资源，有效促进农业增效和农民增收。

关键词：节水增粮；滴灌；高效节水；农民增收

1 工程概况

内蒙古赤峰市敖汉旗贝子府镇国家农业综合开发“节水增粮行动”（2015年度）共发展节水灌溉面积7000亩，项目所在村位于口琴村、大围子村。高效节水项目实施后，滴灌灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.95；灌溉保证率提高到85%，使干旱减产的田块实现丰收，保障国家粮食安全，为地区发展与稳定做出贡献。耕地将由现状的传统地面灌溉全部改造为高效节水灌溉，提高田间水利用系数，使得项目区玉米由现状平均亩产量400kg/亩，提高到亩均产量715kg/亩。

2 口琴村项目区滴灌系统设计

贝子府镇口琴村项目区（平川地）小庙荒地块出水量32m3/h，单井控制面积为172亩，地块为不规则地块，地势平坦。设计采用二级地埋，支管轮灌的布置形式。

2.1 首部枢纽设计

首部主要设备由施肥罐、过滤器及DN110逆止阀等，地埋管埋于地面以下1.9m。滴灌灌溉系统首部设有逆止阀、排气阀、压力表、水表、离心加网式过滤器、施肥罐。过滤器作用是将水中的固体大颗粒、藻类、漂浮物沉淀过滤，防止这些污物进入滴灌系统堵塞滴头或在系统中形成沉淀。过滤器可以在首部枢纽中单独使用，也可以根据水源水质情况组合使用[1]。根据项目区水中固体砂颗粒含量很少的情况，过滤设备采用4离心加网式过滤器，过流量32m3/h。施肥罐的作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、化学药品等在施肥罐内充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部，便于作物吸收，充分发挥肥效，同时减少肥料浪费，系统选用容积为100升的施肥罐。

2.2 毛管（滴灌带）选择

根据目前国内市场上滴灌带的种类和性能，以及对各厂家滴灌带的应用调查，设计选用单翼迷宫式滴灌带，垂直于支管布置，即与垄向相同。每条滴灌带上不设球阀，工作支管上所有灌水器同时工作，采用一膜一管两行种植模式，即一根毛管灌两行玉米，种植行0.4m，间隔行0.6m，滴灌带的间距为1.0m，株距21～25cm，滴灌带上滴头间距0.3m，滴头流量为3L/h，工作水头压力为10m。

2.3 管网布设

（1）管网的组成：潜水水泵――离心+网式过滤器（施肥罐）――主干管――分干管――支管――毛管（滴灌带）。其中干管与分干管、分干管与支管、支管毛管均采用鱼骨形布置，以减少沿程水头损失，降低能耗。干管、分干管为地埋管。支管、滴灌带铺于地面。滴灌带安装在支管上，毛管垂直支管布置，毛管的间距为1.0米。（2）毛管（滴灌带）布设：毛管垂直于支管两侧呈鱼骨式布置，方向与种植方向一致，毛管间距为1.0m，毛管上每隔0.3m设一个灌水器（滴头），灌水器流量3.0L/h，工作水头为10m。毛管用按扣三通与支管连接，每条支管的两侧各布设26根毛管，每根毛管长60m。（3）支管、毛管为地面管道，为防止管材管件的丢失及损坏，每到冬季支管应及时收起妥善保存，毛管每年进行更新，由生产厂家回收。停泵或冬季不用时。为排除管道冲砂水和防止出地竖管积水冻害，在管道末端的最低处设排水井。取小庙荒地块为典型地块，按单井出水量32m3/h控制玉米172亩，共计安装25个给水栓，每个给水栓控制2条支管，用阀门控制，每条支管的两侧各布设26根毛管，每根毛管长60m。

2.4 管材和管径选择

根根据当地类似工程实践经验，干管和分干管选择PVC-U管材，支管采用PE管材。管网的干、分干、支、毛各级管道管径按经验公式计算，设计管径选取见为：干管（PVC管）直径为110mm，流量为32m3/h；分干管（PVC管）直径为90mm，流量为32m3/h；支管（PE管）直径为63mm，流量为32m3/h；滴灌带直径为16mm，流量为0.6m3/h。

2.5 滴灌系统水力设计

2.5.1 滴灌系统水力计算。经计算小区内滴头的最大水头和最小水头为：计算得：hmax=12.77m，hmin=8.65m，小区内最大水头差[h]=hmax-hmin=4.12m。

分配给支管允许水头差[h]支=0.5×4.12=2.06m，分配给毛管允许水头差[h]毛=0.5×4.12=2.06m。

2.5.2 毛管极限长度确定。设计滴灌滴头流量为3.0L/h，滴头间距为0.3m，滴灌均匀度为85%，滴灌带直径Φ16mm，不考虑地形变化因素。经计算毛管极限长度为65.9m，实际铺设毛管的布置长度应小于65.9m，设计中根据地形滴灌带长度在60米左右调节，滴灌带采取双向布置，能够满足灌溉均匀度的要求。

2.5.3 各级管道流量推算。单根毛管流量等于灌水器流量乘以毛管上灌水器总数[2]，即：Q毛=N・q=200×0.003=0.6m3/h，即单根毛管的总流量为0.6m3/h。

支管双侧各连接26根毛管，故支管设计流量为：Q单支=Q毛・N=2×0.6×26=32m3/h。

2.5.4 管径的计算。计算得支管内径d支=54.9mm，支管拟选用PEφ63；分干管的内径d分干管=86.9mm，综合考虑其拟选用φ90PVC管；干管的内径d干=91.6mm，干管拟选用φ110PVC管。

2.5.5 水头损失计算。大面积推广膜下滴灌，统一管材管径是必要的，有利于规模化。所以根据赤峰地区的玉米滴灌模式，取PEф63管为支管。管道的局部水头损失按沿程水头损失的10%计算，最远端管道系统总水头损失为10.31m，满足规范要求。典型地块的系统设计总扬程为81.96m，选用200QJ32-91型水泵，配套13kW电机。计算得水头偏差率hv=13.9%，流量偏差率qv=0.07

2.6 轮灌制度

典型区的“节水增粮行动”项目运行后，每次灌水延续时间为3.6个小时，灌水周期为7天。依据《微灌工程技术规范》，微灌系统设计日工作小时数不应大于22个小时。设计考虑项目区实际情况，取工作时间为20个小时。灌溉系统工作时，应避免灌溉小区内最远端和最近端同时灌溉，可根据当地实际情况分片、分区进行灌溉。

2.7 灌溉面积校核

根据《微灌工程技术规范GB/T50485-2009》，在水源供水流量稳定且无调蓄时，计算确定滴灌面积A=203亩，满足设计要求。

3 结束语

贝子府镇口琴村项目区（平川地）小庙荒地块实施“节水增粮行动”，将取得节水、节能、节地、省工、节肥、增产、增效、改善生态环境等显著的经济、社会和生态效益，能够迅速提高农田的产出水平，增加人民的经济收入，改善人民生活。

参考文献

[1]杨广，何新林，赵丽，等.新疆春小麦滴灌系统的设计与实践[J].人民黄河，2016（1）：138-140.

[2]张国祥，吴普特.滴灌系统滴头设计水头的取值依据[J].农业工程学报，2005（9）：20-22.

作者简介：张伯志，男，满族，助理工程师，本科，主要从事水利工程设计方面工作。