泰來縣湯池項目區玉米膜下滴灌工程技術研究

石長新，付春雷

1.泰來縣泰來鎮農村經濟技術綜合服務中心，黑龍江 齊齊哈爾 162400

2.黑龍江省泰來縣水務局，黑龍江 齊齊哈爾 162400

1 膜下滴灌技術特點

膜下滴灌是把工程節水、滴灌技術與農藝節水、覆膜栽培兩項技術集成的一項嶄新的農業節水技術。它是把滴灌帶（毛管）鋪于地膜之下，同時嫁接管道輸水等其它先進技術，構成大田膜下滴灌系統工程。地膜覆蓋種植技術具有提墑、保墑、增溫、保溫、蓄水和改善光照條件、促進作物早熟高產、抑制土壤的棵間蒸發、改善土壤微生物活動和物理性狀以及抑制膜內雜草生長等多方面的綜合作用。

膜下滴灌具有顯著的淋鹽、節水、節肥、增產的優點。滴灌帶鋪設在膜下，不僅減少了水分的棵間蒸發，而且水滴進入土壤后使鹽分溶解，并向滴頭四周遷移，一直把鹽分淋洗到濕潤鋒的邊緣。而作物根區即濕潤鋒中心部分則形成了一個有利于作物生長的淡化脫鹽區。膜下滴灌不但能使可溶性肥料隨水滴施入土壤，而且還可以定時定量地滿足植株的水肥要求，水肥直接灌到作物主根區，杜絕了水分深層滲漏和地表徑流，同時覆膜技術的應用，不但節水而且抑制了鹽化的動力，同時所灌入土壤的水量，絕大部分被作物蒸騰所消耗，田間深層滲漏量很少，具有明顯的節水效果和顯著的壓鹽作用，水肥基本上在這個相對封閉的空間運移，這種可控性使水、肥、鹽、光、熱、氣優化耦合，并使作物的光能利用率趨于最大，達到淋鹽豐產、提高質量的目的。另外，膜下滴灌還具有自動化程度高、勞動強度低和抑制雜草孳生等優點。

2 周邊地區膜下滴灌建設情況

近幾年黑龍江省大慶地區推出了大田固定式滴灌系統、它綜合了農機、農學、水利等多項科學技術，并研制成功了適合不同膜寬和播種方式的膜下滴灌鋪膜布管播種機，滴灌的投資成本大大降低。目前，在玉米田使用的膜下滴灌系統器材，初始一次性（包括首部樞紐、干管、支管、滴灌帶）每畝投資已降到300元以下，其中每年需更新一次的滴灌帶，每米0.20元，每畝所需資材只需80元左右。解決了回收再利用廢舊滴灌帶的問題，使用后的滴灌帶以舊換新，再生產率達到97%，不僅解決了滴灌技術的環境污染問題，而且節約了資源，降低了成本。

3 項目區工程設計方案

項目區概況：玉米膜下滴灌項目地塊位于泰來縣湯池鎮合興村，地形呈長方形，長為400m，寬度100m，面積3.3hm2(50畝)。土壤質地為輕黏土，容重1.4g/cm3，鹽堿含量不大，未見較大的鹽堿斑，土層25～30cm左右。土地十分肥沃，經過多年整地，地面較平整，周邊有防風林?？傮w地勢東高西低、北高南低；坡降：東西5‰，南北10‰。

3.1 水源工程設計

泰來縣湯池鎮玉米膜下滴灌工程控制面積50畝，計劃新打機井1眼，地下水作為供水水源，通過機電井直接加壓給灌溉工程系統直接供水，系統首部樞紐與水源工程布置在一起。

3.2 膜下滴灌工程設計

1）灌溉系統的選擇

黑龍江省膜下滴灌劃分為膜下滴灌大系統建設和小系統建設兩種。泰來縣湯池鎮玉米膜下滴灌工程采用膜下滴灌大系統，工程灌溉面積50畝。

2）管網布設的原則

（1）符合滴灌工程總體要求，采用機電井直接加壓給灌溉工程系統直接供水，管網以單井控制灌溉面積作為一個完整系統。

（2）根據水源和灌溉田塊情況，采用地上直接布設，注意避開地上障礙物，力求易于安裝和拆卸。輸配水管道沿地勢較高位置布置，支管垂直于作物種植行布置，毛管順作物種植行布置。采用樹狀管網，其各級管道應盡量采取兩側分水的布置形式。

（3）在進行各級管道水利計算時，應同時驗算各級管道產生水錘的可能性以及水錘壓力的大小值，以便采取水錘防護措施。特別是在管道縱向拐彎處，為防止管道破壞，應檢查是否可能產生真空并且在管道規定壓力中預留2～3m水頭的余壓。

（4）輸配水管網各級管道進口設置節制閥；分水口較多的配水管道，每隔3～5個分水口設置一個節制閥。在管道的駝峰處或管道最高處應安裝排氣閥，在水泵逆止閥的下游或閘閥的上游管道處應安裝防止水錘的防護裝置。

（5）管網布置盡量平行與溝、渠、路、林帶，順田間生產路和地邊布置，以利耕作和管理。

3）管網布設形式

項目區地塊垅向為東西走向，東西向長400m，南北向寬100m，機井在地塊的西側，根據適宜的地塊長度和供水方式確定給水支管距離為120m，布置形式主要依據水源的種類和位置以及管網類型不同，布設為 “一”形、這種布置形式適用于控制面積較小的井灌灌區（如圖1）。水源井位于田塊一側，地塊成方形或長方形。

圖1 泰來縣玉米膜下滴灌工程平面布置“（一”字形布置）

4）種植模式的選擇

項目區農田耕地具有一定平整、分布面積大，以起攏式作業為主等特點，為了發揮最佳的灌溉效益，膜下滴灌選擇單行干管直線布置，毛管順作物行向布置，該項目區種植作物為玉米，膜下滴灌種植模式采用大壟雙行種植，壟寬120～130cm， 株距20～30cm。本次規劃采用的種植模式為一膜一管二行布置，滴管布置與垅間距見圖2。

圖2 一膜一管二行種植

5）系統工作制度

滴灌系統的工作制度通常分為續灌、輪灌和隨機供水3種情況。根據項目區作物種類，水源條件和經濟狀況等因素合理選擇灌溉制度為輪灌，可以減少工程投資，提高設備利用率，增加灌溉面積。一般是將干管、支管分成若干組，由干管輪流向支管供水，支管輪流向輔管或同時向毛管供水，一條支管（輔管）所控制的面積為一個灌水小區，由若干個小區構成一個輪灌組。

輪灌組數的確定：

輪灌組的數目根據水源流量和各級管道的經濟管徑、輸水能力和作物的需水要求確定，同時使水源的水量與計劃灌溉的面積相協調，計算確定項目區輪灌組數為10組。

6）水源設計及水量平衡分析

區域無地表水資源，用地下水作為水源打機井灌溉，設計井深40m，單井出水量30～40m3/h，水源水質符合農田灌溉水質的要求。

水量平衡分析：機井單井涌水量為30～40m3/h，選用常規水泵出水量20m3/h作為供水量計算，該流量在滿足項目區作物的最大耗水期灌水時的灌溉面積：

A=ηQt/10Ia

=0.9×20×22/(10×3.5)

=11.3hm2大于3.3 hm2，能滿足灌溉要求。

7）管網系統設計

水源→加壓提水設備（水泵）→首部裝置（含過濾器、施肥設施等）→主干管→分干管→輔管→毛管（滴管帶）。

8）系統首部的設計

滴灌系統首部的設計包括：水泵、水源過濾設備及施肥罐的選型。

（1）水源過濾設備選型

水源為井水，水質良好適于農田灌溉，所含雜質主要為砂粒，首部選用一組獨立單體過濾器即可，其型號選擇應根據其過流量（系統的設計流量）確定，本系統設計流量為20m3/h，因此選用過流能力大于等于該值的潛水泵。

（2）施肥罐選擇

施肥罐的選型一般根據滴灌地的規劃面積即系統流量選擇，面積大的選用較大容積的，面積小的選用較小容積的。本系統規劃面積為3.3公頃(50畝)，應選用施肥罐為20L。

（3）水泵與動力選型

揚程：H揚 =系統總揚程+井水動水位+ΔZ(高差)+安全富裕度=7+5.7+4.3+25+2+5=49m

流量Q泵根據滴灌系統設計流量選定。

據以上最不利情況下的水力計算，系統正常工作所需總揚程為51m，所需總流量為20m3/h，因此所選水泵型號為：150QJ20-50/7-11，其配套電機功率為11kW。