麥田自壓滴灌技術的應用與推廣

王春素

（博樂農五師全新勘測設計有限公司 新疆博樂 833400）

新疆兵團第五師（以下簡稱五師）位于新疆博爾塔拉蒙古自治州境內。本區域遠離海洋，氣候干燥，屬典型的大陸性氣候，年均降水量90mm，年均蒸發量1500mm，擁有的水資源量極為有限，季節性缺水矛盾突顯，嚴重阻礙了五師農業經濟的發展。因此，推廣節水灌溉技術是五師經濟健康穩定發展的必然選擇。自壓滴灌技術因具有耗能低、運行成本低、收益高等優點，而成為五師近幾年節水灌溉技術實施的重要模式。先后在有發展自壓滴灌工程條件的84 團和88 團實施0.6 余萬hm2小麥自壓滴灌示范項目。

1 自壓滴灌定義和特點

自壓滴灌是利用水源自然落差實現滴灌的一種系統技術，具有水源供給適應性強（通過蓄水池供水），不用電能，安裝方便的特點，從而獲得節能、節水、節肥、提高品質、增加產量、降低成本、生態環保的效果。

2 自壓滴灌與加壓滴灌技術優勢比較

加壓滴灌可以節水，提高農作物品質、產量，提高肥效，節約勞動力，減少病蟲害等，且自壓滴灌和加壓滴灌相比更具有優越性。

（1）自壓滴灌工程運行成本低。因自壓滴灌是利用水源自然落差實現滴灌的一種系統技術。因此除固定投資外，基本無運行費用。而加壓滴灌是利用電能帶動水泵加壓實現滴灌的一種系統技術，除固定投資外，運行過程中需耗費電能。

（2）自壓滴灌工程可充分利用地表水，由管道輸水代替原來的渠道輸水，減少了地表水的滲漏損失，有利于減少地下水的提取量，保護地下水源，同時提高農業的灌溉保證率。

（3）自壓滴灌工程安全，便于管理。自壓滴灌工程與加壓滴灌工程相比單個系統控制面積大，減少了高壓線路、變壓器、井房的修建。萬畝耕地的連隊只需修建1～2 個自壓系統，管理方便，杜絕高壓線路雜、電損嚴重、管井人員多的不安全因素。

（4）因河水水溫與氣溫差別不大，因此河水自壓滴灌灌溉下的作物出苗比井水加壓滴灌出苗快1～2 天。

（5）因河水中含有一定的養分和礦物質，河水自壓滴灌灌溉有利于作物的生長。

3 自壓滴灌工程設計

以五師88 團已實施某小麥自壓滴灌工程為例。系統控制面積333.33hm2，自壓滴灌工程包括場外工程和場內工程兩部分，其中場外工程包括沉淀池、總干管網和組合過濾器；場內工程包括干管、施肥系統、分干管、支管、輔管和毛管。

自壓滴灌系統結構為：水源→引水樞紐→沉淀池→主干管→組合過濾器→干管→施肥罐→分干管→支管→輔管→滴灌帶→滴頭。

3.1 場外工程設計

3.1.1 沉淀池設計

自壓滴灌工程沉淀池采用條形池，斷面形式為現澆混凝土梯形斷面，由節制閘、進水口、沉淀區等組成。進水口、沉淀區為平行渠道布置，進水口為開敞式，位于節制閘前，以寬頂堰流型式進入沉淀池。

（1）沉淀池設計流量計算。設計流量等于系統流量加總干管和沉淀池的損失流量。系統流量按式A=η Qtd/10Ia計算，式中：A為灌溉面積，hm2，取333.33hm2；Q為水源可供流量m3/h；η為灌溉水利用系數，取0.90；td為水源每日供水時數，取20h；Ia為設計供水強度，5.0mm/d。經計算系統流量為926m3/h。考慮系統總干管和沉淀池的損失水量，最終確定沉淀池設計流量為1080m3/h。

（2）沉淀池設計參數選用。表面負荷率v0=0.72m/h，停留時間 T停留=3.0h，水平流速v=36m/h。

（3）經計算最終確定沉淀池長度為120m，底寬為10m，上口寬為22m，池深為3m。

3.1.2 總干管設計

（1）管材材質確定。經技術經濟比較，對于小口徑管道（600mm 以下）用PVC-U 管，大口徑管道（600mm 及以上）用玻璃鋼管。管材耐壓等級選擇依據現有材料生產廠家生產的管材壓力等級及管道靜水狀態下管內水壓力確定。壓力等級規格有0.4、0.6、0.8、1.0MPa。

（2）總干管管徑的選擇原則采用造價最低原則設計。地面坡降不大于0.3 時，其公式為：D=KD（Qm/I）1/b，式中：D為管內徑；KD為系數，查表取14.6；m為指數，取1.77；b為指數，取4.77；I為地形坡降，取2.0%。根據滴頭工作壓力及管網入口所需壓力水頭，主干管末端要求壓力水頭不低于33.05m（含10m 過濾器損失），則主干管長度為：L=H/(I/(1+I2)1/2-fQm/Db)。經計算，主干管長度L=2002m，主干管采用de500 的PVC-U 管，壓力等級選為0.4MPa。

3.1.3 過濾器選擇

渠水通過沉淀池一級處理后，還需在主干管末端設置砂石+網式組合過濾器作為二級水質處理。根據系統設計流量，同時考慮方便以后的清污，過濾器過流量設計要留有一定的余地，最終確定系統過濾器型號為六砂+二十四網（一砂+四網過流量為200m3/h）。

3.2 場內工程設計

因自壓滴灌工程場內工程設計和加壓滴灌田間管網設計類似，因此本文不作詳細說明，只介紹小麥自壓滴灌工程主要技術參數的選擇和灌溉制度的制定。

3.2.1 主要技術指標

（1）灌溉設計保證率。本設計取90%；

（2）設計耗水強度。本設計取5.0mm/d；

（3）灌溉水利用系數。本設計取0.90；。

（4）灌水均勻系數Cu。本設計取0.8；

（5）設計允許流量偏差率，本設計允許流量偏差率不應大于20%；

（6）設計日工作小時。本次設計日工作小時取20 小時；

（7）計劃土壤濕潤層深。小麥計劃土壤濕潤層深取40cm。

3.2.2 灌溉制度的制定

項目區規劃種植作物為小麥，根據作物的需水特性和當地氣候、土壤、農業技術條件綜合分析，結合已建滴灌工程的運行情況，計算灌水定額，制定作物的灌溉制度表。

（1）滴灌最大凈灌水定額。按GB/T50485—2009《微灌工程技術規范》規定：

式中：Np為每顆作物所占的滴頭數；Se為滴頭沿毛管上的間距，m；W為濕潤寬度，m；Sp為作物株距，m；Sr為作物行距，m。經計算，P=65%，mmax=22.43mm。

（3）設計灌水定額。根據公式md=T×Ea，m′=md/η，式中：md為設計凈灌水定額，mm；m′為設計毛灌水定額，mm；η為灌溉水利用系數，0.90。經計算確定md=20mm，m′=22.22mm。

（4）根據公式t=m′×Se×Sl/qd，式中：t為1 次灌水延續時間，h；Se為灌水器間距，取0.3m；Sl為毛管間距，取毛管平均間距0.6m；qd為灌水器設計流量，取2.0L/h。經計算t=2.0h。

4 結語

本自壓滴灌工程經實際運行后，小麥產量較淹灌提高1500kg/hm2，運行成本較同地區加壓滴灌低900 元/hm2。自壓滴灌系統技術是目前團場建設中實現農業增效、農民增收的一項實用農田水利技術，是發展高效農業，實現農業現代化，建設社會主義新農村的有效途徑。自壓滴灌工程的實施，可大大緩解項目區小麥季節性缺水，不僅能夠節省大量的水資源，提高小麥的品質和產量，減少水、肥的流失，減輕農民的勞動量，降低種植成本，增強產品的市場競爭力，同時也是利用先進科技手段在農業節水灌溉應用方面的一個突破。有利于農業產業的可持續發展，實現真正意義上的高效、節能、節水灌溉的設施農業。加快新農村建設步伐具有重要的現實意義。