微噴灌技術在馬跡嶺灌區中的應用

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

馬跡嶺中型灌區位于湖口縣東北部，涉及流泗鎮、大垅鄉、張青鄉、凰村鄉4個鄉鎮。灌區設計灌溉面積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，農渠67條，長57.29 km，是一座集灌溉、排澇、養殖、供水為一體的中型綜合水利工程。

2011年湖口縣馬跡嶺灌區王斯村蔬菜高效節水示范基地建設項目區位于大垅鄉王斯村，約距湖口縣城20.1 km，建設規模為26.7 hm2。

項目所在地王斯村有較多的旱地，當地村民因地制宜大規模種植蔬菜、油菜、棉花等多種經濟作物，其中蔬菜種植已經初步形成產業，占當地農業收入較大比重。為了提高耕地面積的利用率，達到真正提高農民收入的目的，結合節水灌溉技術發展高效農業是很有必要的。

2 技術設計方案

2.1 水量平衡分析

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

2.2 設計灌溉制度

2.2.1 最大灌溉定額

根據有關資料，當地蔬菜的需水量的高峰時期為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地試驗資料確定，缺乏試驗資料的可按下式計算:

經計算，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

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

根據項目區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，依據大棚內作物間距、土壤，和選擇的弓形雙側輪噴頭間距取3 m，一個大棚內鋪設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業技術相結合的問題，并使系統有足夠的時間停水維修，將全灌區分為46個灌水小區，23個輪灌組，一個輪灌組控制2個灌水小區，灌水小區內支管長度為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

管道系統應根據水源位置，灌區地形，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)充分考慮灌區的地塊形狀，力求各個支管長度基本保持一致、規格統一，以便于設計、施工和運行管理。

4)泵站應盡量布置在灌區的中心，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

根據灌區的地理形式，本設計噴灌系統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，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

根據水質情況選用旋流水砂分離器加篩網組合過濾器，規格為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，施肥罐結構簡單、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 計算系統流量和揚程

1)系統的設計流量。

根據輪灌組的設計噴灌系統工作時，噴頭的總流量為61.44(m3/h)，管道系統的水利系數取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 管網布置

干、支管網呈樹狀分布，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，灌溉期結束，收回庫房。

管材選用考慮經濟適用性、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 噴灌系統管網平面布置圖

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，因而節水。通過節水灌溉項目的實施，既節省了灌溉用水量，提高了灌溉保證率，又改善了農業生態環境，為農作物種植結構的調整和年產量和品質的提高創造條件，優化了產業結構，促進了農業綜合開發，從而增加了農民收入，并可帶動包裝、運輸、貯藏、加工等相關行業的發展，可為社會解決就業問題，減輕社會壓力。

3.2 生態效益

由于節水灌溉，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，美化環境，減少水土流失，維護生態平衡起到極為重要的作用。改良土壤結構，增加天然、無污染的生態肥源，促進農業可持續發展。

3.3 經濟效益

據相關資料資料分析得知:項目區所在地蔬菜在9月的灌溉定額達到41.33 m3/666.7m2，項目實施后，項目區年節水量12.5萬m3，每年增產蔬菜250 kg/666.7m2，人均增收582.5元。

4 結語

目前，我國水資源十分緊缺，而蔬菜等經濟作物灌溉用水需求較大，傳統的灌溉方式水資源浪費較為嚴重。因此，改變人們千百年來傳統的灌溉習慣，用較少的水獲得較高的產出效益，大力推廣微噴灌等高效節水灌溉技術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，更是現代農業發展的必然選擇。

［1］水利部農村水利司，中國灌溉排水發展中心.GB/T50363—2006節水灌溉工程技術規范［S］.北京:中國計劃出版社，2006.

［2］中國灌溉排水發展中心，中國農業大學.GB/T50485—2009微灌工程技術規范［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服務中心，揚州大學.GB/T20203—2006農田低壓管道輸水灌溉工程技術規范［S］.北京:中國標準出版社，2006.

［4］遲道才.節水灌溉理論與技術［M］.北京:水利水電出版社，2009.

［5］黃秋生，胡中興，倪進現.實用農業節水灌溉工程規劃與設計［M］.北京:水利水電出版社，2010.