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。
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。
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。
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
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:
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[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
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