滴灌技術在蘭州市南北兩山環境綠化工程中的應用

蘭州市城關區小溝區域為蘭州北部干旱區，在地貌上分為石質山地、黃土梁峁和和河谷階地三種類型，海拔高程1755 米～1620 米之間，最大坡度58°。區內無常年地表徑流，只在降雨季節或暴雨時才能形成暫時性洪流，并集于低洼處向下流入黃河。根據氣象資料，該區域降水偏少，日照充足，蒸發量大，氣候干燥，晝夜溫差大，年平均氣溫7.8℃，年平均降水量350毫米，年蒸發量1539.6 毫米。在這樣的地理和氣候條件下，滴灌技術是最合理高效的灌溉方式。

一、滴灌系統介紹

（一）水源

該區域水源由黃河水經大沙溝提灌二級渠提供。黃河水水質渾濁、雜質多，黃河水在蘭州段年平均含沙量為2.43 公斤/立方米，在每年的主汛期，平均含沙量達到8 公斤～10 公斤/立方米，而這段時間正是南北兩山綠化的主要灌溉期，因此，需要對黃河水沉淀后才能達到滴灌水質要求。

（二）泥沙處理

小溝區域灌溉面積993 畝，根據地形及地質條件，選用矩形斜管沉淀池，沉淀池通過積水槽出流，即低進高出，斜管采用正六邊形PVC 管，斜管按60°仰角放置，沉淀池采用多斗底重力排沙，下部設1.0 米高排泥漏斗，池周邊布設排泥管。

通過沉淀池處理后的水渾濁度達到50NTV，泥沙粒徑在0.05 毫米～0.08 毫米，沉淀處理后進入過濾器。

矩形斜管沉淀池的優點是結構簡單、沉淀效果好、體積小、占地少。

（三）輸水管網

輸水管網由不同管徑的管道組成，包括干管、分支管、支管及減壓閥、除銹罐等。

工藝流程如下：黃河水→上水系統→沉淀池→上水系統→山頂水池→配水管網→滴灌區。

1、干管和分干管。其作用是將灌溉用水利用山坡落差形成的自壓輸送到最末級的滴頭。可根據滴頭流量、灌水時間、控制面積等通過水力計算選擇經濟管徑。

2、支管。支管應垂直于等高線布設，采用￠40PE管，從分干管上設分水管并安裝閘閥，支管末端安裝堵頭用于排水。支管埋深15 厘米左右，支管上打孔安裝￠16 旁通與毛管連接，支管可單向或雙向分水，￠40PE 管承壓0.4MPɑ，每條支管最多允許控制100 個滴頭，誤差在10%以內。

3、減壓閥。其作用是對水壓大于0.35MPɑ 的支管進行減壓，使水壓符合滴頭的性能要求。

4、儲銹罐。其作用是用沉淀方式除去直管前輸水鋼管壁產生的銹渣，防止銹渣直接流入毛管堵塞滴頭。

（四）毛管和滴頭

1、毛管。毛管應垂直支管約平行于等高線布置，采用￠16PE 管，承壓0.4MPɑ，一般單根毛管長度不允許超過100 米，最多安裝65 個滴頭。毛管除滴頭部分外露，其余要填埋，埋深10 厘米左右。

2、滴頭。林地滴頭采用大流量調壓補償式滴頭，其流量6L/h，適壓范圍1 公斤～3.5 公斤，滴頭應安裝在毛管靠近地面的側下方，滴頭距離樹樁根部5 厘米～15 厘米。

根據南北兩山灌溉實驗，1 個滴頭在1 個樹穴滴灌10 小時，樹穴濕潤面積0.6 平方米，濕潤深度約80厘米，經測定樹木的主要根系80%在地下80 厘米土層內，正好在滴灌的有效濕潤范圍內。

二、不同灌溉方式的參數對比

（一）噴灌方式

表一 噴灌灌溉制度表

（二）滴灌方式

表二 滴灌灌溉制度表

根據試驗結果，在同流量下，林地面積273 畝，利用噴灌方式，灌水周期20 天，灌水定額25 立方米/畝，年灌水5 次，凈灌溉定額125 立方米/畝，灌溉水利用系數0.85，毛灌溉定額147.06 立方米/畝，年灌溉毛用水量14.6 萬立方米。利用滴灌方式，灌水周期12天，灌水定額10 立方米/畝，年灌水8 次，凈灌溉定額80 立方米/畝，灌溉水利用系數0.9，毛灌溉定額88.88立方米/畝，年灌溉毛用水量8.83 萬立方米。利用滴灌方式比噴灌節約水量5.77 萬立方米。

三、綜合分析滴灌造林的效益

（一）節水。滴灌系統從水源到樹穴全部用管道輸水，輸水損失小；滴灌只濕潤樹穴根系部分土體，樹木株行間保持干燥，地面蒸發量降至最小值；能有效控制水量，不會造成深層滲漏和產生地表徑流；噴灌土壤濕潤深度30 厘米～40 厘米，灌溉定額120 立方米/畝～150 立方米/畝。滴灌土壤濕潤深度100 厘米左右，灌溉定額43 立方米/畝，滴灌比噴灌節水64%～70%。

（二）節能。主要體現在滴灌用水定額大幅降低后，泵站提水量減少64%～70%，耗能隨之減少。

（三）省工。滴灌操控維護便利，田間灌溉運行管理人員少，與窩灌相比不需要大量的管護人員，工效由窩灌的5 畝/工日提高到滴灌的100 畝/工日，僅此項省工減少95%。滴灌不需要清淤、修穴、打埂、整地等，從而減少了平時的管護用工，大大降低勞動強度，解決了陡峭山坡澆水帶來的安全隱患。

（四）省時。其它灌水方式受地勢和勞力的限制，一般只在白天灌水，夜間停止灌溉，而滴灌可晝夜連續灌溉，因此，滴灌節省時間近一半。

（五）增產。荒山生態林的增產主要是指樹木當年新生長量以及對裸露地面的郁閉程度。觀測噴灌區每月噴1 次水，在旱年或高溫時節楊樹、柳樹葉子都有發黃甚至枯萎脫落現象，而滴灌區樹木蒼翠嫩綠，當年新生長高度達15 厘米～30 厘米。

（六）適應性強。對土壤、地形、樹種均適應性強，滴灌后土質疏松，不會僵化板結；陡峭山坡和溝坎凹凸不平的地方都能滴灌；各種樹木都適合滴灌。

（七）灌水均勻度高。滴灌系統能夠控制滴頭水量，灌水均勻度可達80%～90%，遠高于其它灌水方式，可降低肥料、養分和水的流失。

（八）減少病蟲害。滴灌技術灌水在根部，出水量的大小可以通過調節閥和滴頭進行調節，令葉子保持干燥，減少病蟲害的風險。