滴灌系統設計簡述

謝龍緣

摘要：滲灌、噴灌和滴灌是農田灌溉系統中最常見的三種灌溉方式，與其他灌溉方式相比，滴灌具有節水保肥效果好、水肥一體化管理水平高、環境適應性強等特點。隨著農業現代化進程的加快，以滴灌為代表的自動化灌溉技術應用水平不斷提高;本文通過對滴灌系統設計進行簡要論述，旨在對農業工作者開展田間滴灌提供理論上的技術指導。

關鍵詞：農田灌溉;滴灌;系統設計

1.??? 農田灌溉系統的現狀

我國的農田灌溉工程，大部分始建于建國初期，且以灌水效率較低的漫灌為主，不僅嚴重浪費水資源，而且隨著時間推移，灌溉渠道的滲漏、淤積和雜草等問題日益凸顯。隨著農業農村現代化和鄉村振興政策的逐步實施，灌溉系統對現階段農業發展的制約作用越發明顯，亟需大面積推廣以滴灌和噴灌為代表的現代高效節水農業。

1.1? 管護力度不足

現階段，大多數建成投入使用的農田灌溉系統在出現渠系老化、管道淤塞和雜草蔓延等問題后，沒有得到及時的清理和維護，很難適應現代高效農業的發展需求。灌溉系統使用過程中也，偷水、搶水現象時有發生，原因歸根結底，一方面在于地方政府缺乏足額的專項資金對灌溉系統進行工程維護，另一方面在于基層缺乏足夠的科技人員對灌溉系統進行常態化管理。

2.??? 滴灌技術原理及特點

2.1? 滴灌技術的原理

滴灌是將具有一定壓力的水，過濾后經供水管網（滴灌管、滴灌帶或滴頭）以水滴的形式緩慢均勻地滲入作物根部附近土壤的灌水方式。滴灌技術主要使用與直徑管道較小的匹配噴頭，在機械化配套設備的協作下工作，。同時輔以自動控制技術持續改進優化，以減少水分的蒸發損失。滴灌技術的最大優點在于精準灌溉，可以極大限度地提高農作物的成活率和生長質量，但是在使用過程中極易發生污物堵塞問題，對水質有較高的要求。

2.2? 滴灌技術的優點

2.2.1????? 節水保肥效果好

滴灌僅需濕潤作物根部附近土壤，其他區域土壤水分含量較低，一方面不會產生地面徑流，減少了水分的蒸發，還容易掌握精確的施水深度，另一方面干燥的株間土壤環境還能有效抑制雜草的蔓延，水肥盡數被作物吸收，養分利用率高。

2.2.2????? 水肥一體化管理水平高

滴灌可以借助壓力系統，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養分含量和作物種類的需肥規律和特點，配兌成的肥液與灌溉水一起，通過管道和滴頭形成對作物生長發育區域均勻、定時和定量的灌溉，使作物根系土壤始終保持疏松和含水量適宜;同時根據不同的土壤環境和養分含量狀況，作物不同生長期需水需肥規律情況進行不同灌溉差異化設計，把水分和養分按比例直接提供給作物，空前提高水肥一體化管理水平。

2.2.3????? 環境適應性強

滴灌對地形和土壤的適應能力較強。一方面，由于滴頭能夠在較大的壓力范圍內工作且出流均勻，適宜于地形有起伏的地塊和不同形狀的土壤。另一方面，因為株間灌水不夠充分，雜草不易存活，中耕除草的頻率隨之大大降低，不會引發地面土壤板結。

3.??? 滴灌系統設計

3.1? 管網布置

在滴灌系統設計中，布設管網的目的是為了對水進行加壓，使水源從主管道均勻流向支管，然后順利流入滴灌管內。由于每個地區的地形不同，在地形復雜的地區布設管網時，可以采用魚骨式施工方法以節約水資源;同時應對干管進行深埋處理，埋深在1m左右，支管可以布置在地面。管道系統可根據地形、水源和用戶用水情況，采用環狀管網或樹枝狀管網。各用水單位應設置獨立的配水口，配水口的位置、給水栓的型號和規格尺寸，必須與相應的灌溉方法和移動管道連接方式一致。各級管道進口必須設置節制閥，分水口較多的輸配水管道，每隔3～5個分水口應設置一個節制閥;管道最低處應設置排水溝閥;水泵出口逆止閥或壓力池放水閥下游，以及可能產生水錘負壓或水柱分離的地方應安裝進氣閥;管道的駝峰處或長度大于3km但無明顯駝峰的管道中段安裝排氣閥;水泵出口處（逆止閥下游或閘閥上游）安裝水錘防護裝置;在適當位置設置壓力、流量計量裝置。

3.2? 管道的選材

管道的選材應符合以下條件：所選管材的工作壓力應大于或等于灌溉管道系統分區或分段的設計工作壓力;固定管道宜優先選用硬塑料管、鋼絲網水泥管或鋼筋混凝土管，選用鋼管、鑄鐵管時，應進行防腐蝕處理;所選管材外形、規格、尺寸、公差配合和技術性能指標必須符合國家現行標準的規定，管材使用年限應符合規范規定。所選管材必須經國家計量認證的質檢機構抽檢合格。由于管道材料根據不同壁厚價格區別較大，因此，設計時應根據水壓分段設計不同承壓材料。

3.3? 首部樞紐設計

系統首部設計方案由以下幾部分構成：（1）過濾裝置，滴灌系統的水源為地表水，通過將過濾裝置安裝在主管道中，并配備用于安裝和固定的配件。該過濾裝置可自動過濾水質，以確保流出水的純凈度，防止發生污垢堵塞管道等問題;（2）結合系統設計要求對施肥流量進行設計，通過查閱相關滴灌設計圖集中的微灌肥料設計參數，要求在每個系統都應配備300L容量肥料箱1 個;

3.4? 配套工程設計

滴灌系統中的配套工程由以下幾部分構成：（1）管溝，根據相關地質要求，開挖后，需保證溝槽底部具備較高平整度，并且可以將管溝橫斷面設計為梯形，使其具備較高的安全穩定性。開挖溝槽坡度一般為1：0.5，并且使用原土進行均勻回填，在回填時，應保證距管壁20厘米以內的土壤層中不應含有尖銳的礫石，管溝的深度和寬度應通過可以科學計算確定;（2）泵房，由磚和混凝土砌成泵房，在設計泵房大小時，應結合安裝設備的尺寸確定大小，將過濾裝置安裝在系統首部，結合電機、控制閥和配電設備的使用和維護要求確定安裝尺寸;（3）管道交叉建筑物，為避免管道出現老化，應將抗老化材料纏繞在鋼筋混凝土上，然后安裝鋼筋混凝土套管;如主、干管道需要穿越溝渠或道路時，應加設鋼筋混凝土套管，其套管規格為DN600;（4）鎮墩，結合靜態（動態）水壓計在各個位置顯示的數據，在管道轉角位置、管道變徑位置和終端排水位置設置鎮墩，并嚴格計算其具體尺寸，以滿足建筑物穩定性要求;（5）閥門井和排水井，將閥門井的位置設置在裝有進排氣裝置或閥門等主管或干管上，并將排水井設置在分干管末端，在設計井尺寸時，應根據井內放置設備的大小進行確定，并要保證后期維保方便。

3.5? 水泵的選型

在進行水泵設計的過程中，如果在揚程選擇上過于保守，則有很大的可能造成水泵選擇功率過大，使得水泵的實際運行效率降低，增加運行過程中電能的損耗量，而且還可能引起葉輪氣蝕、輔助電機超載的問題出現。因此，在實際的水泵設計選型過程中，首先應根據實際需求情況繪制出對應的管道特性曲線，然后在此基礎上挑選出相對較為適合的水泵規格型號，根據水泵的運行參數繪制不同揚程、不同流量狀態下水泵的運行效率曲線，再將其與前期繪制的管道特性曲線進行比較，從中找出運行效率較高的水泵規格型號，最后綜合對比挑選出來的水泵型號，從中找出最優的水泵設計選型方案。

4.??? 結束語

隨著社會經濟的持續發展，在我國農田水利工程中，滴灌技術得到了廣泛的推廣與使用。從實踐來看，這項技術具有很多優勢，并且適合在大多數地區的農田灌溉工程中推廣應用，但是該技術也有其弊端，因此，在實際應用過程中，還應對滴灌系統的設計進行優化改良，以提高滴灌系統的應用價值，為加快農業現代化進程奠定更好的基礎。

參考文獻：

[1]?? 傅世平，鄧春浩，曹麗麗等，農田灌溉中滴灌設計的探討[J]，農業與技術，2019，36（8）：50

[2]?? 艾尼瓦爾？艾合買提，小型節水滴灌工程的設計與建設[J]，水科學技術與經濟，2018，22（4）：88-89

[3]?? 白耶那，第六農業區軍戶農場節水灌溉設計研究[J]，水利規劃與設計，2019（07）：83-85

[4]?? 楊九剛，馬英杰，馬良，滴灌帶布設方式對棉田土壤鹽分運移規律的影響研究[J]，節水灌溉，2016（05）：68-70

[5]?? 許強.農田灌溉中滴灌系統的設計綜述[J].黑龍江水利科技，2017，45（03）：89-91.

[6]?? 楊富強.農田灌溉中滴灌系統的設計綜述[J].時代農機，2018，45（02）：189.