□張 珂 □楊 穎(三門峽市水利局)
為加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,提高農(nóng)田抗御旱澇災(zāi)害的能力,提高現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)(蘋果)產(chǎn)量和質(zhì)量,增加農(nóng)民收入,三門峽通過高效節(jié)水灌溉工程的建設(shè),改變當(dāng)?shù)夭捎么笏嘣斐伤Y源浪費(fèi)的現(xiàn)狀,選取陜縣張村鎮(zhèn)石塬村發(fā)展果園微噴灌溉173 hm2,為擴(kuò)大豫西丘陵區(qū)灌溉面積、興建高效節(jié)灌工程起到示范帶頭作用。
陜縣西張村鎮(zhèn)石塬村人口2660人,耕地300 hm2,其中可灌溉面積100 hm2,勞動(dòng)力占人口總數(shù)的1/3,人均年收入4700元。項(xiàng)目擬發(fā)展果園灌溉面積173 hm2,均為微噴灌。
工程規(guī)劃在澗里灌區(qū)主干渠溝旁建1座50m3水池,從澗里灌區(qū)主干渠引水至水池,建提水泵站一處,提水流量150m3,泵站揚(yáng)程140m,通過320m提水管道將水抽至灌區(qū)南部道路旁高點(diǎn)。在道路旁建1000m3高位水池1座,建管理院1座,管理房110m2,安裝過濾設(shè)施1套,過濾流量為150 t/h,過濾設(shè)施由網(wǎng)狀過濾和濾料過濾設(shè)施構(gòu)成。將水過濾凈化后通過3條配水干管長(zhǎng)3510m,7條配水支管長(zhǎng)4652m,鋪設(shè)配水斗管長(zhǎng)9010m,將水送至田間,鋪設(shè)田間管道1.56萬m,鋪設(shè)HD-PE微噴管帶44.35萬m,安裝噴頭15.04萬個(gè),工程總投資801.11萬元。
工程利用澗里水庫(kù)水為水源,澗里水庫(kù)控制流域面積79.30 km2,總庫(kù)容1393萬m3,興利庫(kù)容858萬m3。項(xiàng)目區(qū)從澗里水庫(kù)引水主干渠提水,澗里水庫(kù)主干渠深1.30m,寬1.20m,設(shè)計(jì)引水流量1.50m3/s,引水管道采用φ400PE管,引水流量為0.22m3/s,根據(jù)提灌站設(shè)計(jì),新建泵站提水流量為4.60×10-2m3/s。項(xiàng)目區(qū)種植作物全部為蘋果,按照《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》(SL207-98),確定灌溉保證率為75%,果樹的年灌溉次數(shù)為3次,灌溉定額為6m3/hm2,凈需水量23.40萬m3,根據(jù)節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范,灌溉水利用系數(shù)綜合取為0.90,需水量為26萬m3。
本次工程用水量為26萬m3,澗里灌區(qū)可用水量為135萬m3,可滿足項(xiàng)目區(qū)灌溉需求。
3.1.1 流量確定
項(xiàng)目區(qū)面積173 hm2,用水量為2m3/hm2,設(shè)計(jì)輪灌天數(shù)為20 d,每天抽水24 h,經(jīng)計(jì)算提水流量為4.60×10-2m3/s。3.1.2管道確定
工程需架設(shè)輸電線路0.50 km,由于水泵機(jī)電功率為75 kW,工程需配置100 kVA變壓器1臺(tái)及配電柜1個(gè),埋設(shè)3×50銅芯電纜350m。
3.3.1 微噴灌系統(tǒng)模式
微噴灌系統(tǒng)由水源工程、樞紐工程、輸配水管網(wǎng)、噴嘴及控制、量測(cè)和保護(hù)裝置等組成。
本工程水源為澗里灌區(qū)主干渠水,過濾系統(tǒng)采用“離心+網(wǎng)式”的組合過濾器,過濾精度120目,施肥裝置采用100 l壓差式施肥罐。
輸配水管網(wǎng):干、支管鋪設(shè)在地面下,為固定管道。毛管鋪設(shè)在地面上,在其上安裝噴嘴,規(guī)格為φ32的PE管。
3.3.2 灌溉制度設(shè)計(jì)
3.3.2.1 灌水定額確定設(shè)計(jì)灌水定額按下式計(jì)算:
ρ—設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比,果樹滴灌取40%;
θ'max、θ'min—適宜土壤含水率上下限(占土壤體積的百分比)θ'=75%、θ0′=45%;
η—灌溉水有效利用系數(shù),滴灌取0.90。
3.3.2.2 設(shè)計(jì)灌水周期
灌水周期按下式計(jì)算:
式中:T—灌水周期,d;
m—設(shè)計(jì)灌水定額,mm;
η—灌水利用系統(tǒng),微噴灌取0.90;
Ea—設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度,取4mm/d。
計(jì)算結(jié)果為:T=14.80 d。
根據(jù)提灌站的提水流量和管徑及投資進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算,結(jié)合當(dāng)?shù)毓喔葘?shí)際情況,灌水周期按20 d計(jì)算管道管徑和提灌站設(shè)施。
3.3.2.3 輪灌組數(shù)目確定
N=T1×T/t
式中:T1—系統(tǒng)每天工作小時(shí)數(shù),取24 h;
T—灌溉周期;
t—一次灌水延續(xù)時(shí)間,為8 h。
則輪管組數(shù)為:200組。
3.3.3 管網(wǎng)水力計(jì)算
3.3.3.1 干支管水力計(jì)算
管道的沿程水頭損失按下式計(jì)算:
沿程損失采用公式hf=βfLQm/db計(jì)算。
式中:hf—管道沿程損失水頭(m);
L、d—管道計(jì)算長(zhǎng)度(m)、管道內(nèi)徑(mm);
Q—計(jì)算管道通過流量(m3/h);
f—管道摩阻系數(shù)(取 0.95×105);
m、b—流量指數(shù)、管道指數(shù)(m=1.77、b=4.77);
β—局部水頭損失加大系數(shù)(取1.10)。
管道局部水頭損失按照沿程水頭損失的10%計(jì)算,則管道總水頭損失h=1.10×hf。
3.3.3.2 各級(jí)管道管徑的選取
根據(jù)各級(jí)管道的流量試算管徑,計(jì)算出各級(jí)管道在必須通過最大流量時(shí)所產(chǎn)生的水頭損失,根據(jù)水頭損失大小的合理性,確定各級(jí)管道的管徑,在確定支管管徑時(shí)需考慮下級(jí)管道的所需水頭。經(jīng)計(jì)算主管1管徑為∮200,主管2、3管徑為∮315;3條長(zhǎng)3510m,配水支管7條管道的試算管徑為∮32~∮200 mm,長(zhǎng)4652m。鋪設(shè)斗管21條長(zhǎng)9010m,采用φ160UPVC(1.25MPa)管。
3.3.4 田間管道
田間管道采用HD-PE微噴管,果園按果樹行距配置,每3.50m 1道,在每行果樹地頭立0.30m×0.30m混凝土立柱1根,高1.50m,將微噴管架起,噴頭按果樹株距配置,每3m 1個(gè)。每戶設(shè)閘閥井1個(gè),內(nèi)置水表、閘閥;,噴頭每3m配置1個(gè)。每戶設(shè)閘閥井1個(gè),內(nèi)置水表、閘閥;共需鋪設(shè)φ63UPVC(1.25MPa)管1.56萬m,鋪設(shè)HD-PE微噴管44.35萬m,安裝噴頭15.04萬個(gè),砌筑閥門井770個(gè)。
3.3.5 噴頭參數(shù)
本工程采用P3輕霧微噴頭,設(shè)計(jì)工作水頭hd=0.10MPa,設(shè)計(jì)流量q=40 l/h。
蘋果樹上掛著許多微細(xì)管道,從管道里噴出的水霧,滋潤(rùn)著樹干和土地。村民高興地說:“實(shí)施滴灌后,蘋果產(chǎn)量每公頃能增加20 kg呢!”
項(xiàng)目實(shí)施后,年每公頃可增產(chǎn)蘋果20 kg,項(xiàng)目受益區(qū)共計(jì)增產(chǎn)78萬kg,農(nóng)民增收156萬元。人均增收586元。傳統(tǒng)灌溉方式果園用水量為4m3/hm2,節(jié)水灌溉用水量為2m3/hm2·次,年節(jié)水量為26萬m3。