滴灌工程田間布置計(jì)算與設(shè)計(jì)

□劉 洋

近年，為了合理利用水資源、減少地下水開采，我省大力推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水、發(fā)展節(jié)水灌溉，滴灌即是節(jié)水灌溉的重要方式之一。滴灌即滴水灌溉，是利用如滴灌帶（管）、滴頭等組成的灌水系統(tǒng)進(jìn)行高效灌溉的一種節(jié)水措施，它能將水分和養(yǎng)分均勻滴入作物根區(qū)土壤，其水的利用率可達(dá)95%。在農(nóng)田水利建設(shè)過程中，滴灌可以起到節(jié)水高產(chǎn)的作用，現(xiàn)以滄州鑫興果蔬專業(yè)合作社為例，進(jìn)行滴灌的田間布置與設(shè)計(jì)，以期對今后相關(guān)設(shè)計(jì)提供參考。

1.工程情況簡介

滄州鑫興果蔬專業(yè)合作社位于河北省肅寧縣，占地共計(jì)110畝（南北長177～373m，東西寬263m）。該合作社當(dāng)年主要種植作物為辣椒，大棚個(gè)數(shù)152個(gè)，單棚尺寸40×5.2m，棚內(nèi)辣椒株距（s）t0.5m，行距（sr）0.7m。供水方式為地下水機(jī)井，機(jī)井出水量50m3/h。

2.田間布置計(jì)算與設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50485-2009），設(shè)計(jì)濕潤比（p）60%，設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（Ea）4mm/d，土壤計(jì)劃濕潤土層深度（z）0.5m，灌溉水利用系數(shù)（η）不低于0.9，設(shè)計(jì)日工作小時(shí)數(shù)（c）20h。

2.2 管道田間布置

滴灌管順辣椒種植方向布置，每行布置1條；支管采用PE管道，沿棚一側(cè)地上布置，垂直滴灌管并不影響作業(yè)；干管采用PVC管道，鋪設(shè)于地下。支管垂直于滴灌管布置，干管垂直于支管布置。

2.3 灌溉制度設(shè)計(jì)

最大凈灌水定額mmax按下式計(jì)算：

θmax—適宜土壤含水率上限（重量百分比）（%）；

θmin—適宜土壤含水率下限（重量百分比）（%）。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，田間持水率一般為適宜土壤含水率上限，其值的60%為適宜土壤含水率下限。項(xiàng)目區(qū)土壤為壤土，土壤容重（γ）取1.40g/cm3，田間持水率可取18%。經(jīng)計(jì)算，mmax為30.24mm。

設(shè)計(jì)灌水周期Tmax及一次灌水延續(xù)時(shí)間t按下式確定：

2.4 輪灌組設(shè)計(jì)

結(jié)合作物生長期的需水量要求，毛管擬選用直徑Φ16mm的滴灌管，滴頭間距（S）0.5m，工作壓力0.15MPa，滴孔流量（qd）3.0L/h，地表濕潤直徑（DW）0.7m。土壤濕潤比（P）計(jì)算公式如下：

此滴灌工程系統(tǒng)采用輪灌形式，每個(gè)大棚為1個(gè)灌水單元，根據(jù)大棚尺寸規(guī)格確定單棚設(shè)計(jì)流量，如表1所示。根據(jù)機(jī)井出水量及大棚個(gè)數(shù)確定輪灌組數(shù)，如表2所示。

表1 單棚流量計(jì)算

表2 輪灌組數(shù)設(shè)計(jì)

2.5 灌水小區(qū)水利設(shè)計(jì)

按照經(jīng)濟(jì)流速法計(jì)算，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況綜合考慮，干管選用PVCΦ 110mm，支管選用PEΦ63mm。灌水器設(shè)計(jì)允許流量偏 差率（[qv]）不 大 于20%，灌水器水頭偏差率（hv）由下式確定：

（x流態(tài)指數(shù)，取0.5）

我國以往采用支、毛管間的分配比例為45%和55%對允許水頭差進(jìn)行分配，則毛管的允許壓力差為：

根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（SL 103-95）,毛管極限長度為：

3.結(jié)語

滴灌工程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括灌溉系統(tǒng)選型、首部樞紐選型及管網(wǎng)設(shè)計(jì)等，此文僅對管網(wǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述。以滄州鑫興果蔬專業(yè)合作社為例大體闡述了滴灌工程田間布置的設(shè)計(jì)方法，此類大棚在肅寧、饒陽地區(qū)較為普遍，因此該方法在相似平原地區(qū)具有一定的參考意義。田間持水率選取經(jīng)驗(yàn)值會(huì)對計(jì)算結(jié)果造成一定的誤差，如有條件應(yīng)進(jìn)行實(shí)測；另《微灌工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50485-2020）即將實(shí)施，今后工作也應(yīng)參照新標(biāo)準(zhǔn)對計(jì)算方法加以校核修正。

滴灌工程是河北省地下水超采治理“節(jié)、引、調(diào)、補(bǔ)、蓄、管”等綜合措施的具體表現(xiàn)形式之一，是節(jié)水與農(nóng)藝的高效結(jié)合，是現(xiàn)代化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的主要措施。滴灌工程具有高效、節(jié)水、小型化特點(diǎn)，對于干旱雨少和水資源缺乏地區(qū)，節(jié)約利用水源，解決高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物灌溉，具有一定的實(shí)際意義，是一種值得推廣的節(jié)水農(nóng)業(yè)措施。