不同滴灌管網系統特性、成本和效益的對比分析

程蓮++曹兵+林萍++陳林

摘要：針對滴灌系統樹狀管網存在壓力不均衡、運行和投入成本高等問題，對樹狀管網滴灌系統進行管網環狀化和小流量滴灌帶優化研究，并在棉花作物上進行應用，同時開展不同滴灌管網系統特性、系統成本和效益的對比分析。

關鍵詞：滴灌；樹狀管網；環狀管網；成本

基金項目：兵團農業科技攻關與成果轉化計劃項目 （2016AC015），師市農業科技攻關項目（2015NY03）、（2016TX013）

中圖分類號： TV85；S157 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.01.020

目前，微灌工程管網布置形式較單一，管網布置多為樹狀結構，壓力不均衡、供水可靠性差，且灌溉時總有部分管道閑置，管道利用率低。輸配水管網投資費用一般要占整個灌溉工程總投資的50%～70%，甚至80%以上，同時能耗和管理費用高。環狀管網即把地下管道首尾相互接通形成環狀，可從兩個方向出水口供水，特點是供水可靠，節點壓力相對均衡，減小水頭損失，降低工程投資，可提高供水能力和系統可靠性等優點，在集中運行時，在一定條件下也優于樹狀管網。通過對比分析環狀管網和樹狀管網在滴灌過程中的成本和效益，確定環狀管網相應的技術優勢。

1 樹狀管網與環狀管網指標對比

試驗地在新疆石河子北工業園區，南高北低，坡度小于0.005‰，土壤為壤土。試驗地面積444畝，長為740米，寬為400米，水源為井水，棉花作物，滴灌帶鋪設間距為0.9米。系統采用φ90支管模式，開展滴灌不同結構管網布置系統各指標比較，見表1。

從表1可以看出，方案1：基于地形原因、普通滴灌帶滴頭流量大，為確保滴水均勻性，所以樹狀管網的支管鋪設長度50米和毛管單側鋪設長度為53米，鋪設長度較短，造成支管數量多且總長度長，單個輪灌小區面積小，同時存在首部壓力大等問題。

方案2：在原來地埋管管徑和位置不改變的基礎上，重新設置出水栓，最后用與分干管相同管徑的地埋管在分干管末端出水栓處連接起來，形成環形地埋系統，地面采用小流量滴灌帶。與方案1相比，地埋管長度增加了9.8%，支管總長度和灌水小區數量減少了57%。由于使用小流量滴灌帶，大大增加滴灌帶單側鋪設長度，毛管鋪設長度和輪灌小區面積增加了1.32倍，樹狀管網的灌水運行特點使系統壓力減少了3米。

方案3：重新設計地埋環狀管網系統，地面采用小流量滴灌帶，由于地埋管成環狀，所以可以在地塊最低處設置一個排水井。與方案1比，減少了1條分干管，管徑也小了一個等級，地埋管總長度減少19%，每條支管長度增加了32%，支管總長度減少43%，單側毛管鋪設長度增加了76%，輪灌小區面積增加了1.33倍。由于管徑變小，地埋管壓力增加，但由于樹狀管網的灌水運行特點，系統壓力仍與樹狀管網壓力一樣。

2 成本和效益對比分析

從表1、表2可以看出，由于滴灌系統設計方案的不同，各方案的地埋分干管條數、分干管管徑、分干管長度和支管長度等不同，使得畝投入成本方案1 >方案2>方案3。方案1比方案2、方案3分別高5%和31%；地埋部分投入方案1比方案2低14%，比方案3高53.7%；地面部分投入方案1比方案2、3分別高16.3%和12.2%；施工安裝費方案比方案2、方案3分別高7%和19%；運行管理費差距較小，總投入方案1比方案2、3高5.3%和29.6%，由于方案3的地埋分干管管徑降低一級，分干管和支管長度減少，所以材料費、施工安裝費用和管理費用均減少，使得總投入減少。

從表3可以看出，方案2、方案3的棉桃數量分別比方案1多0.7個、0.9個，方案2、方案3的株高分別比方案1高4.67厘米、6.22厘米，方案2、方案3的株徑分別比方案1粗0.43厘米、0.52厘米，方案2和3無論是棉桃數量、株高，還是株徑均比方案1有所提高，主要是因為環狀管網節點壓力相對均衡，提高了灌水均勻度。方案3產量最高，提高了5.42%，每畝地增效124.2元。方案2和方案3在產量上較接近。

微灌工程采用環狀管網和小流量滴灌帶可以在一定程度上降低管網壓力等級和投入成本。采用小流量滴灌帶的環狀管網滴灌系統對棉花有一定的增產效果，需進一步擴大系統面積進行驗證。

參考文獻

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作者簡介：程蓮，碩士，農藝師，研究方向：農業節水灌溉和作物栽培技術研究。