微灌在天祝縣高效節(jié)水中的應(yīng)用及關(guān)鍵工程典型設(shè)計(jì)

段俊香

（天祝縣南陽山片生態(tài)移民供水工程建設(shè)管理局，甘肅天祝733299）

天祝縣高效節(jié)水工程2018 年共發(fā)展微灌灌溉面積227.0 hm2（安遠(yuǎn)鎮(zhèn)33.3 hm2、打柴溝鎮(zhèn)193.7 hm2），其中典型灌溉面積占14.6%，本文以典型區(qū)域微灌灌溉項(xiàng)目為代表進(jìn)行設(shè)計(jì)探討。

微灌供水設(shè)備除主管、支管及分支管外還有微灌設(shè)備，主要包括干管、2 級支管及3 級輸配水管等基礎(chǔ)設(shè)備，支管與干管在布置時斜交或垂直。微灌設(shè)備通常配置在末級管道，將水分供應(yīng)到溫室大棚。

1 微灌對作物水分利用率的影響

影響植物水分利用效率的主要有光照、水分、溫度等外在因素和植物氣孔、葉片水勢、光合速率、蒸騰速率等內(nèi)在原因，已有研究表明微灌可改變作物需水規(guī)律、減少作物需水量和無效蒸騰的水分。天祝縣的大量微灌試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，微灌較漫灌可減少作物生育期內(nèi)總耗水量27.8%、提高生產(chǎn)效率14.0%、提高水分利用率22.8%，即微灌可降低作物需水量、提高水分生產(chǎn)效率。天祝縣嶺南屬大陸性高原季風(fēng)氣候，嶺北屬溫帶大陸性半干旱氣候，作物需水量受氣候、地區(qū)、土壤和栽培條件的影響，各生長階段的需水量都不相同，主要表現(xiàn)為出苗時期所需要的水分較少，生育中期需水量最多，也是需水量的臨界值，生育后期需水量呈降低趨勢。在微灌工程實(shí)施過程中，要根據(jù)嶺南和嶺北的不同氣候特征制定相應(yīng)的微灌方案。

2 水源情況

該高效節(jié)水微灌項(xiàng)目的實(shí)施過程中，水源來自天祝縣安遠(yuǎn)鎮(zhèn)柳樹溝村的澇池，利用管道將水源運(yùn)送到項(xiàng)目所在地。

3 輸配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

3.1 流量確定

3.1.1 主管流量設(shè)計(jì) 按照農(nóng)田管道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，灌溉設(shè)備的流量需結(jié)合灌水率圖進(jìn)行確認(rèn)，計(jì)算公式如下：

式中，Q0為管道流量（m3/h）；m= 為 180，為灌溉水源定額 （m3/hm2）；A=33.3，為灌溉總規(guī)模（hm2）；η=0.95，為灌溉水源系數(shù)；t=10，為灌溉時長(h/d)；T=8，為灌溉水高峰階段一次灌水耗時(d)。經(jīng)計(jì)算微灌區(qū)主管設(shè)計(jì)流量Q0為102.6 m3/h。

3.1.2 分支管流量計(jì)算 結(jié)合樹狀管網(wǎng)所有管道具體位置及特征，分管與支管主要采取輪灌制度，灌溉一次耗時10 d，典型片微灌總規(guī)模為33.3 hm2，支管平均每50～70 m 設(shè)置一出水口，一條支管同時運(yùn)行2 條分支管，每條分支管上每次只開4 個出水口，即2 條支管同時共開啟8 個出水口。單個出水口平均控制灌溉面積1.3 hm2，所有出水口均灌溉12 h。支管流量計(jì)算公式為：

式中，Q 為管道總流量（m3/h）；N=8，為出水口數(shù)量；n=2，分支管數(shù)量；Q0=102.6，為微灌區(qū)主管設(shè)計(jì)流量（m3/h）。經(jīng)計(jì)算支管流量大小為25.65 m3/h。

3.2 管徑計(jì)算

管道直徑計(jì)算公式為：

式中，D 為管道直徑（mm）；Q 為設(shè)計(jì)流量(m3/h)；V 為經(jīng)濟(jì)流速(m/s)。主管道的設(shè)計(jì)流量為102.6 m3/h、經(jīng)濟(jì)流速為1.2 m/s，經(jīng)計(jì)算其直徑為158.69 mm。支管道的設(shè)計(jì)流量為25.65 m3/h、經(jīng)濟(jì)流速為1.1 m/s，經(jīng)計(jì)算其管道直徑為86.56 mm。

3.3 管材選擇

通過對比PVC-M 塑料管和砼管，最終選擇PVC-M 管。這是由于PVC-M 塑料管可靠性高、消耗成本低、運(yùn)輸及安裝便利。項(xiàng)目規(guī)劃區(qū)管道工作過程中最大壓力通常都集中在主管道尾端，按《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T20203-2006）要求，經(jīng)計(jì)算此次使用的塑料管材的承壓能力為 0.63 MPa。

4 微灌設(shè)備

微灌系統(tǒng)包括水源、動力、過濾器、控制閘閥、量測儀表等。在輸水管前段安裝SFG30L 施肥罐，并在附近位置安裝兩級過濾器。

5 單座日光溫室大棚經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

此次微灌工程總投資數(shù)額為435.85 萬元，灌溉規(guī)模為227.0 hm2。單座日光溫室大棚為0.1 hm2，投資指標(biāo)為19 200 元/hm2。