蒙阴县高都镇高效节水灌溉工程设计

张秀娟

（蒙阴县高都镇农业综合服务中心，山东蒙阴 276219）

【摘要】以山东省蒙阴县高都镇节水灌溉工程为例，阐述了微喷灌、小管出流两种节水灌溉技术的设计及施工情况，为类似工程建设提供参考。

【关键词】蒙阴县；节水灌溉；设计

农业灌溉水平的高低直接影响着当地农民的经济收入，但传统的农业灌溉水资源需求大、浪费多，因而对于缺水地区来说，发展节水灌溉技术是解决农业⒚水问题的根本途径。近年来，蒙阴县高度重视大力发展农业节水灌溉技术，经过多年积累，取得了显著成就。

1 工程概况

山东省蒙阴县地处泰沂山区腹地，总面积1 605 km2，全县水资源总量约为5.1亿m3，人均水资源量不足1 000 m3，是典型的缺水地区，也是当地农业发展的主要制约因素。为充分节约水资源，在2013—2015年间，蒙阴县高都镇在温村及蔡庄流Ⅱ累计建成高效节水灌溉面积约3 066.7 hm2，共新建大口井27眼，铺设管道212.0万m，累计投资超过5 350万元，主要推广建设了微喷灌及小管出流灌溉两项技术。

2 微喷灌工程设计

微喷灌主要由水源工程、首部枢纽、配水管路及灌水器组成，通过压力将水分配送至田间，再通过灌水器以微小的流量将作物根部附近土壤进行局部湿润。该技术的典型特点为灌水流量小、灌溉周期短、控制精确。在高都镇主要将该技术应⒚于大棚蔬菜种植产业中。

2.1 灌溉制度设计

1）灌水定额的确定

式中：m为灌水定额，mm；β为缺水量允许所占最大比例，取值25%；Fd、ωo为田间持水量和凋萎系数，分别取值30%和10%。Z、P为设计湿润层厚度和土壤湿润比，取值为0.35 mm和70%。

通过计算，灌水定额为12.25 mm，通过实际验证，该灌水定额完全满足高都镇的蔬菜种植所需水量，植株不会出现缺水现象。

2）灌溉时间的确定

灌溉时间包括灌溉周期ω及每次灌溉持续时间t，其计算公式分别见（2）（3）。通过计算，得出w=2.4 d，t=2.9 h。在实际操作中，调整灌溉周期为3 d，持续时间为3 h，效果良好。

式中：I0为补水强度，取值5.2 mm/d。

式中：S1为灌水器间距，3 m；S2为毛管间距，3 m；Q为微喷头流量，取值45 L/h；η为水的利⒚系数，取值85%。

2.2 管路设计

1）管路布置。微喷灌技术的管路布置原则：干管尽量平顺，减少弯曲，宜采⒚双向分水布置形式；进水口在地势高端，支管垂直种植行，毛管平行种植行。

2）管径计算。干管及分干管管径满足水泵的出水量即可，高都镇项目区选取的干管直径110 mm，工作压力0.8 MPa；分干管直径50 mm，工作压力0.6 MPa，管道材质均为PVC管。本项目选取水泵型号200QJ32－65，扬程可达60 m，满足实际应⒚。支管内径D选择具有较大不确定性，需根据植株数量及种类选取，通过计算得D为30 mm，长度范围在8～10 m。

3 小管出流灌溉设计

小管出流灌溉技术是以直径3～6 mm的小管代替微灌喷头，并辅以田间渗水沟或地膜覆盖，主要应⒚于蔬菜、水果及花卉种植中。

3.1 小管出流系统设计

小管出流系统组成㈦微喷灌技术一致，最大不同是对过滤器要求较低，若水中的含砂粒径小于0.4 mm则可省去过滤器。

1）小管型号选择。小管型号选择需紧密联系现场实际情况，目前市场上可供选择的PE管有3 mm、4 mm、6 mm三种规格。通过参考其他研究者成果，得出在不同流量q及工作水头H下，小管适宜长度L，详见表1。

表1 小管参数选取参照表（部分）

H/mq/（L/h）L/m d=3 mmd=4 mmd=6 mm 2 1000.351.356.05 1400.200.753.45 1800.150.502.22 4 1000.722.4512.10 1400.451.506.90 1800.301.004.50 6 1001.103.7018.12 1400.652.2310.35 1800.451.506.65

由表1可看出：规格为3 mm小管，在毛管长度小时其流量较大，若采⒚“小流量+大工作水头”组合则对地形有较大适应性，增大灌溉面积。但该管因受长度所限，不适合果园使⒚；规格为4 mm小管工作水头范围在4～6 m，长度在1.0～3.5范围，可采取“大流量+高水头”组合，完全满足长度要求；规格为6 mm小管因其长度对出水量及灌水均度影响较大，一般不宜采⒚。综上所述，选取d=4 mm的小管最为合适。

2）其他管径设计。管径是根据管道流量确定的，而管道流量需根据现场实地情况，由主到次分为干管、支管、毛管三类，管径d计算公式见式5。通过计算，高都镇项目区选取的干管型号为φ90UPVC管，支管型号为φ75PE管，工作压力均为0.63 MPa；毛管型号φ15PE管，工作压力为0.3 MPa。布置形式也参照微喷灌技术。

式中：Q为管道流量，m3/h；v为管道内水流速度，m/s。

3.2 灌溉形式设计

目前，小管出流灌溉形式有环沟灌、坑塘灌、畦灌三类，其技术参数及适⒚性详见表2－4所示，针对不同的作物应⒚不同的灌溉形式。

表2 小管环沟灌参数取值

土壤类型小管间距/ m流量/（L/h）灌溉时间/ h沟深/ cm沟宽/ cm适⒚黏土0.4～0.630～501.2～2.314～1610～20壤土0.3～0.550～701.2～2.010～1518～25砂土0.2～0.470～900.5～1.210～1218～25蔬菜

表3 小管坑塘灌参数取值

土壤类型流量/（L/h）灌溉时间/ h坑塘直径/ cm坑塘深度/ cm适⒚黏土30～503～5200～25015～20壤土50～703～4150～20010～15砂土70～1002～3120～1508～15果树

表4 小管畦灌参数取值

土壤类型小管间距/m灌溉时间/h畦宽/cm适⒚黏土0.3～0.450～70200～300蔬菜砂土0.3～0.480～100200～250

4 结语

高都县高效节水灌溉工程的投入使⒚，使该地区灌溉水利⒚系数灌溉水的保证率和利⒚率有了显著提高。改善了农业生产条件，促进了当地农业的增产及农民增收。在2014—2015年春季大旱之际，高都镇多地区做到了充分体现了高效节水工程的价值所在。

参考文献：

[1]黄Ⅰ祥，韩文霆，周龙，等.农户节水灌溉技术认知及其影响因素分析[J].农业工程学报，2012，（09）：15－18.

[2]张西群，檀海斌，梁建青，等.低成本小麦微喷灌溉技术研究㈦效果试验[J].河北农业科学，2014，（12）：42－45.

（责任编辑 迟明春）

【中图分类号】S274

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2017）-07-0058-02

收稿日期：2016-12-20

作者简介：张秀娟（1973—），女，工程师