恰夏灌區節水灌溉工程設計方案研究與分析

【摘要】恰夏灌區節水灌溉工程采用直接抽取井水加壓滴灌方案，有效地利用了項目區灌溉水源井灌區原有的機井，既降低了工程造價，又使工程在短期內發揮效益。

【關鍵詞】節水灌溉；直接抽取井水加壓滴管方案；應用與分析

1、工程概況

項目區所在官店村隸屬恰夏鄉管轄， 位于錫伯圖灌區，距塔城市城北偏東33Km，交通便利。地理位置東經83。21′09″，北緯46。37′46″。項目區位于恰夏鄉官店村，灌溉面積3000畝，全部采用加壓滴灌方式種植打瓜。

該項目區地勢平坦，北高南低，種植作物為打瓜，傳統地面灌溉灌水不均勻，水的利用率低。既使采用低壓管道灌溉，只解決了渠道輸水損失，田間灌水不均勻問題仍無法解決。該灌區原有機井，具有加壓條件，修建加壓滴灌比較合理，既節水，又提高作物產量，也適于打瓜的種植，經分析計算采用滴灌方式灌溉，每畝約可節省水量149.84m3，在投資方面，加壓滴灌約636.70元/畝。

2、基本資料

2.1氣象

項目區多年平均氣溫5.4℃，最高氣溫38.4℃，最低氣溫-34.5℃。無霜期137天，年平均降水量336mm，蒸發量1599mm，≥10積溫2208℃，最大凍土深1.46米。多年平均風速1.9m/s，主風向多為西風。

2.2水文

項目區位于錫伯圖灌區，地處錫伯圖河下游，地表水資源較豐富，地表水資源量可利用量為4107.78×104m3。錫伯圖河發源于額敏河北面的塔爾巴哈臺山東段南坡，該河流自東北流向西南，最終在額敏河中、下游匯入額敏河，其P=75%徑流量為5196×104m3。項目區灌溉水源為井水，官店村有機井63眼。

2.3工程地質條件

擬建工程地處沖積扇的下部，地勢比較平緩。

地層巖性：自上而下分為低液限粉土層。低液限粉土層：厚度0.8～1.8m，厚度變化大，結構稍松，顆粒間可見孔隙。建筑區地下水屬于孔隙潛水，地下潛水位埋深8m，水質良好，不存在地下水對建筑物的影響。

3、工程設計

3.1工程總體布置

由于項目區條田、道路已成形，設計時充分考慮原有布置。項目區水源為地下水，計劃實施滴灌工程面積3000畝，主要種植打瓜。考慮到按照現有地塊、條田、道路及機電井位置情況，布置5個獨立的灌溉系統，灌溉面積相同，每一區均有獨立的供水水源井。

3.2工程設計

（1）灌水器的選擇和布設

根據作物種類、種植方式、土壤類型、當地風速、降雨以及新選用的灌水器類型，結合工程施工、管理、對農田作物的影響及經濟因素等，確定滴灌工程中滴頭和毛管的布置方式。

（2）經分析計算：濕潤比為50%；設計灌水定額m為25.17（mm）；灌水周期T為3.91（d，）取4天；一次灌水延續時間t為4.2（h/組）

（3）滴灌系統水力計算

全灌區5個滴灌系統的管路布置及設計方法均相同，本次設計將一區滴灌系統作為典型工程，詳述其設計思路及方法。

a輪灌方式

允許的最大輪灌組數：

b設計流量推算

一區滴灌系統

c灌水小區水力設計

① 灌水小區設計允許水頭偏差[△h]為4.1

②灌水小區允許水頭偏差在毛管上的分配

因為灌水小區布置和毛管規格型號選擇已確定，毛管的水頭損失為1.27m

③ 毛管極限孔數和極限長度

本工程沿毛管鋪設方向坡降為2‰，按平坡設計。毛管極限孔數N為279個；毛管極限長度為75m；毛管進口工作壓力為10.92m。

（4）支管管徑的確定與水頭損失的確定

a支管管徑選擇計算

b支管進口壓力經計算為12.56m。

（5）干管設計

a干管管徑的選擇

通過節點設20條支管；兩條分干管：1分干管、2分干管。干管管徑的選擇，以系統運行費與投資費用之和最小來判定，根據承受壓力確定管段的管徑。

b節點壓力均衡驗算

通過各節點壓力推算，將管徑作適當調節。

c設計水頭計算

經過一區滴灌系統節點壓力均衡驗算，調節部分管段管徑后確定的主管道進口水頭應取H0=37.74m。

（6）水錘壓力驗算與防護

a驗算原則

按照《微灌工程技術規范》要求，微灌專用聚乙烯管（PE塑管）可不進行水錘壓力驗算。

b直接水錘的壓力水頭增加值ΔH

（7）其它配套設備

水源為井水，水質良好適于農田灌溉，所含雜質較少，首部選用一組“離心+網式”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。首部設置施肥罐、壓力表、閥門等。

（8）設計基本參數技術指標

a.土壤類型：砂壤土，土壤容重：r=1.45（g/cm3）；

b.田間灌溉水利用系數：η=0.90；

c.作物日耗水強度：E=5.8（mm/d）；

d.田間土壤持水率25%；

e.作物設計濕潤深度：h=50（cm）；

f.有效降雨強度：P0=0（mm/d）；

g.灌水均勻系數選用95%。

4、工程方案選擇與分析

該項目綜合考慮供水方式選擇和布置原則的基礎上，結合項目區現狀及周邊環境，考慮滴灌供水、運行等因素，經現場踏勘，選擇布置了直接抽取井水加壓及利用沉淀池二次加壓兩種方式進行方案比選。

4.1從地形地質、施工條件、工程量、投資及工程效益等方面進行比較

4.1.1地形地質

因本工程兩種方案地形條件相同，兩方案地質條件相同。

4.1.2施工條件

直接抽取井水加壓滴灌方案：直接換泵，管道施工不影響灌溉，施工期短。利用沉淀池二次加壓滴灌方案：管道施工條件與前方案相同，但沉淀池施工與灌溉生產矛盾突出，施工期將延長。

4.1.3工程量及投資

直接抽取井水加壓滴灌方案：投資相對較小，年運行費用少，建設期不影響生產灌溉，工期較短。利用沉淀池二次加壓滴灌方案：投資相對較大，年運行費用大，建設期影響生產灌溉，工期較長。

5、結語

綜合以上分析，對兩個方案進行了施工條件、投資、工程效益等多方面的比較論證，直接抽取井水加壓滴灌方案具有工程量少、投資省、施工簡便，施工條件較好的優點，為了早日發揮工程效益，因此推薦直接抽取井水加壓滴灌方案。

參考文獻：

[1].《節水灌溉技術規范》SL207—98；

[2].《節水灌溉工程實用手冊》SL236-1999；

[3]《塔城市錫伯圖灌區牧區節水灌溉示范項目實施方案》

作者簡介：張小梅，女，水利中級工程師，現從事水利工程設計、施工及運行管理等工作。