微噴灌技術(shù)在馬跡嶺灌區(qū)中的應用

鐘志強

(江西省贛撫平原水利工程管理局，南昌330096)

1 工程概況

馬跡嶺中型灌區(qū)位于湖口縣東北部，涉及流泗鎮(zhèn)、大垅鄉(xiāng)、張青鄉(xiāng)、凰村鄉(xiāng)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。灌區(qū)設計灌溉面積3 520 hm2，有總干渠1條，長6.53 km，支渠8條，長37.53 km，斗渠37條長59.51 km，農(nóng)渠67條，長57.29 km，是一座集灌溉、排澇、養(yǎng)殖、供水為一體的中型綜合水利工程。

2011年湖口縣馬跡嶺灌區(qū)王斯村蔬菜高效節(jié)水示范基地建設項目區(qū)位于大垅鄉(xiāng)王斯村，約距湖口縣城20.1 km，建設規(guī)模為26.7 hm2。

項目所在地王斯村有較多的旱地，當?shù)卮迕褚虻刂埔舜笠?guī)模種植蔬菜、油菜、棉花等多種經(jīng)濟作物，其中蔬菜種植已經(jīng)初步形成產(chǎn)業(yè)，占當?shù)剞r(nóng)業(yè)收入較大比重。為了提高耕地面積的利用率，達到真正提高農(nóng)民收入的目的，結(jié)合節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展高效農(nóng)業(yè)是很有必要的。

2 技術(shù)設計方案

2.1 水量平衡分析

項目區(qū)位于馬跡嶺灌區(qū)干渠王斯斗渠的范圍，灌溉水源主要由陡壁水庫供給。根據(jù)水文計算，馬跡嶺灌區(qū)陡壁水庫的最枯月平均流量為0.406 m3/s，即1461.6 m3/h，而馬跡嶺灌區(qū)王斯斗渠的設計流量為0.085 m3/h，故灌區(qū)水源可以滿足要求。

2.2 設計灌溉制度

2.2.1 最大灌溉定額

根據(jù)有關(guān)資料，當?shù)厥卟说男杷康母叻鍟r期為7—9月，日需水量為5～8 mm/d，且風速低于3.4 m/s。設計灌水定額一般由當?shù)卦囼炠Y料確定，缺乏試驗資料的可按下式計算:

經(jīng)計算，得出設計最大灌溉定額:m=40 mm或26.67 m3/666.7m2

2.2.2 設計灌水周期

設計灌水周期按下式樣計算:

2.2.3 微噴頭選型與組合強度校核

經(jīng)分析，該項目宜選用弓形雙側(cè)輪噴頭，該噴頭不僅能減少單位面積的噴頭個數(shù)，而且霧化指標同樣可以達到灌溉的要求。

根據(jù)項目區(qū)10 m高平均風速為3.4 m/s，而支管布置與主風向垂直，故采用矩形組合形式，依據(jù)大棚內(nèi)作物間距、土壤，和選擇的弓形雙側(cè)輪噴頭間距取3 m，一個大棚內(nèi)鋪設4條毛管，毛管間距為3 m。

查表可得紅壤土的允許噴灌強度為ρ允=12 mm/h，因噴灌區(qū)地面平均坡度小于5%，不用折減。噴頭采用單行多噴頭同時噴灑的方式，支管與主風向基本垂直布置。弓形雙側(cè)輪噴頭噴出的水滴極細，能達到增加濕度的目的，指標符合要求。

考慮到灌水與其他農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合的問題，并使系統(tǒng)有足夠的時間停水維修，將全灌區(qū)分為46個灌水小區(qū)，23個輪灌組，一個輪灌組控制2個灌水小區(qū)，灌水小區(qū)內(nèi)支管長度為114 m，雙向控制48條毛管。

2.3 微噴灌工程設計

2.3.1 設計原則

管道系統(tǒng)應根據(jù)水源位置，灌區(qū)地形，作物分布，耕作方向及主要風向等條件進行布置設計，設計時要掌握以下原則:

1)管道總長度最短，水頭損失最小，造價最低。

2)干管沿主坡方向布置，支管與之垂直并盡量平行等高線布置，以便各個噴頭得工作壓力基本一致，不至于壓差太大而灌水不均。

3)充分考慮灌區(qū)的地塊形狀，力求各個支管長度基本保持一致、規(guī)格統(tǒng)一，以便于設計、施工和運行管理。

4)泵站應盡量布置在灌區(qū)的中心，以縮短管道輸水長度，減少水頭損失，降低工資投資和運行費用。

2.3.2 布置形式

根據(jù)灌區(qū)的地理形式，本設計噴灌系統(tǒng)中的噴灌管道布置形式采用“豐”字形，干管布置在中央，支管垂直布置在其兩側(cè)，毛管垂直于支管布置。

2.3.3 管道設計

2.3.3.1 毛管實際水頭損失

鑒于毛管的實際鋪設長度為25 m，經(jīng)計算，毛管的實際的水頭損失為1.10 m，毛管與灌水器連接管的水頭損失為1.46 m。因此，毛管進水口水頭為:

連接管水差為11.21m。

2.3.3.2 實際分配給支管的水頭差

2.3.3.3 支管管徑與支管進水口水頭計算(本刊略)

2.3.4 過濾器選型

根據(jù)水質(zhì)情況選用旋流水砂分離器加篩網(wǎng)組合過濾器，規(guī)格為LW-100，其水頭損失取5 m。

2.3.5 施肥罐選型

噴灌施肥采用隨水施肥，可溶性肥料通過施肥設施注入噴灌管道中，隨灌溉水一起施給作物，常用的施肥裝置中，施肥罐結(jié)構(gòu)簡單、造價低、適用范圍廣、無需外加動力，因而在大田噴灌中被廣泛應用。

2.3.6 計算系統(tǒng)流量和揚程

1)系統(tǒng)的設計流量。

根據(jù)輪灌組的設計噴灌系統(tǒng)工作時，噴頭的總流量為61.44(m3/h)，管道系統(tǒng)的水利系數(shù)取0.97，可確定水泵的設計流量為61.44/0.97=63.34 m3/h。

2)系統(tǒng)的設計揚程

設計揚程=沿程水頭損失+局部水頭損失+設計超高水頭。

2.4 管網(wǎng)布置

干、支管網(wǎng)呈樹狀分布，見圖1。干管沿道路(或機耕道)布置，埋深0.7 m;支管垂直于作物種植行布置，埋深0.6 m;毛管順作物布置，灌溉期鋪設于地面，灌溉期結(jié)束，收回庫房。

管材選用考慮經(jīng)濟適用性、抗老化性和抗裂性。埋地干、支管選用PVC管，公稱壓力1 MPa;與毛管連接的軟管選用水頭損失小、抗老化能力及抗裂性能強的PE管，管徑φ12 mm，工作壓力1.25 MPa。

圖1 噴灌系統(tǒng)管網(wǎng)平面布置圖

3 工程效益

3.1 社會效益

微噴灌采用管道輸水，靠近地面噴灑，大大減少了蒸發(fā)損失和輸水過程中的損失。加之微噴是局部灌溉，減少了部分土壤無效耗水，因而節(jié)水。通過節(jié)水灌溉項目的實施，既節(jié)省了灌溉用水量，提高了灌溉保證率，又改善了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，為農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和年產(chǎn)量和品質(zhì)的提高創(chuàng)造條件，優(yōu)化了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進了農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)，從而增加了農(nóng)民收入，并可帶動包裝、運輸、貯藏、加工等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，可為社會解決就業(yè)問題，減輕社會壓力。

3.2 生態(tài)效益

由于節(jié)水灌溉，提高了水資源及綜合使用效益，可提高植被覆蓋率，綠化田園，美化環(huán)境，減少水土流失，維護生態(tài)平衡起到極為重要的作用。改良土壤結(jié)構(gòu)，增加天然、無污染的生態(tài)肥源，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.3 經(jīng)濟效益

據(jù)相關(guān)資料資料分析得知:項目區(qū)所在地蔬菜在9月的灌溉定額達到41.33 m3/666.7m2，項目實施后，項目區(qū)年節(jié)水量12.5萬m3，每年增產(chǎn)蔬菜250 kg/666.7m2，人均增收582.5元。

4 結(jié)語

目前，我國水資源十分緊缺，而蔬菜等經(jīng)濟作物灌溉用水需求較大，傳統(tǒng)的灌溉方式水資源浪費較為嚴重。因此，改變?nèi)藗兦О倌陙韨鹘y(tǒng)的灌溉習慣，用較少的水獲得較高的產(chǎn)出效益，大力推廣微噴灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)是擺在當前水利工作的一項重任，也是緩解我國水資源緊缺的途徑之一，更是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。

［1］水利部農(nóng)村水利司，中國灌溉排水發(fā)展中心.GB/T50363—2006節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2006.

［2］中國灌溉排水發(fā)展中心，中國農(nóng)業(yè)大學.GB/T50485—2009微灌工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2009.

［3］中國水利水電科學研究院，上海市水利排灌管理處，山東省水利科學研究院，福建省水利建設技術(shù)服務中心，揚州大學.GB/T20203—2006農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國標準出版社，2006.

［4］遲道才.節(jié)水灌溉理論與技術(shù)［M］.北京:水利水電出版社，2009.

［5］黃秋生，胡中興，倪進現(xiàn).實用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程規(guī)劃與設計［M］.北京:水利水電出版社，2010.