高效節水灌溉技術在農田水利灌溉中的應用研究

劉仔文

（農業部南京設計院中南分院，湖南長沙 410000）

傳統灌溉管理對果樹高產優質有很大影響和制約，需要耗費很多人力物力，不僅人工成本加高，而且管理困難[1]。另外，極端天氣接連出現，如連續多雨水和持續干旱，導致果蔬產量和質量不斷降低，地區旱情測報系統與現代化灌溉技術不夠完善，很多設施老化嚴重，故障頻發，對灌溉質量造成了很大影響，水資源浪費情況嚴重，需做好設施補充與更新改造。

1 高效節水灌溉管網布置

該研究將40 hm2面積作為一個灌溉單元，實現滴灌自動化。采用滴灌技術的主要原因在于，與噴灌技術相比，滴灌成本低，適合當前農業生產的精準灌溉，適用于各類作物，在蔬菜、高植作物與果樹中有廣泛的應用[2]。在滴灌系統中，輸水管道與支管、輔管通暢采用高壓低密度PE 管，滴灌帶使用質量良好且效果均勻的內鑲片式滴灌帶，管網平面布置如圖1 所示。

2 高效節水灌溉技術應用

將40 hm2面積作為一個建設單元，實現高效節水灌溉控制。對一體化滴灌自動化控制系統而言，其是一個有很高集成度的現代化農業技術手段，需要兼顧水源、設備配套、設備日常維護三大板塊的整合。

2.1 管道選擇及鋪設 在滴灌系統中，輸水管道與支管、輔管均選擇PE 管，該類型的管可分為兩種，即高壓低密度PE管與低壓高密度PE 管。其中，高壓低密度PE 管屬于半軟管，其壁厚相對較大，對地形有較強的適應性；而低壓高密度PE管屬于硬管，其壁厚相對較小，在地形適應性方面比高壓PE管道略差。鑒于此，本次主要選擇高壓低密度PE 管。

2.2 滴灌帶 在滴灌系統中，滴灌帶為末端管網，直接向作物施水肥，具體有兩種形式，即迷宮式滴灌帶與內鑲片式滴灌帶。滴灌帶的選擇受作物種類和經濟效益直接影響，在玉米和馬鈴薯等大田作物上，建議選擇成本較低的迷宮式滴灌帶，其使用年限為1 a；而在經濟作物上，如梨樹和桃樹等，建議選擇質量更可靠且灌溉效果良好的內鑲片式滴灌帶，雖然成本較高，但使用年限較長，可以達到3 ～5 a[3]。鑒于此，本次主要采用內鑲片式滴灌帶。

2.3 首部系統 在安裝首部系統前，需仔細研讀產品說明書，安裝應嚴格按照《機電設備安裝工程施工及驗收規范》中有關規定執行。水泵運行開始前，對水泵和電機的連軸器進行檢查，確認是否同心、間隙是否合適、其他各部件是否正常、運轉是否靈活，若檢查發現問題，則應立即排除。在運行過程中，要對各類儀表進行檢查，確認讀數是否正常、軸承溫度是否正常、水泵與水管是否漏水或進氣。水泵停工后，需將其表面的水漬擦除干凈，避免生銹。機泵和專用機架之間應采用螺栓固定，首部安裝如圖2 所示。

圖2 首部安裝

2.4 過濾設備 過濾器的類型為砂石過濾器與網式過濾器，在維修質保期內，需在各季度巡查工作中做好設備檢查，對于砂石過濾器，其集砂罐要設置排砂口，在實際工作過程中應經常對集砂罐進行檢查，做到定時排砂。網式過濾器清理過程中，需將封蓋打開，取出網芯進行清洗，對于兩端的保護密封圈，既可以用清水沖洗，也可以用軟毛刷將其刷凈，注意不可使用硬物。將網芯內外部清洗干凈后，對于過濾器金屬殼內部存在的污物，應用清水將其沖洗干凈，通過排污口排出。根據要求裝配好后，將過濾器重新裝入。過濾器的安裝要按照說明書進行，并充分考慮輸水流的方向，以免裝反。

2.5 網管鋪設

（1）項目區面積40 hm2，桃樹、梨樹采用外鑲式滴頭每棵樹布置1 個，具體可根據實際情況作出調整。

（2）地下主管道以PE 管為宜，其工作壓力為1.0 MPa，落差相對較大的滴灌應采用1.6 MPa，管道的埋設深度應0.5 m以上。毛管采用Φ20 低密度聚乙烯(LDPE)管，鋪設于地面。

（3）支管入口處應設置控制調壓閥，在底端設置好泄水閥，主管部分管道還需設置止回閥，在管道局部高點處設置好進氣和排氣閥。

（4）首部設置砂石過濾器十網式過濾器，其中，砂石過濾器采用3"（2 合1）60 目1 組網式過濾器6"（6 連體）80 目1 臺。

（5）入冬前，需在主管無水的情況下使頂端埋深達0.5 m 以上，同時管溝開挖深度應達0.6 m 以上，基槽的開挖應確保平整和順直，嚴格按照相關規定做好放坡，管溝的縱坡不能小于0.002，確保管中的余水可以排入排水井中。

（6）主管的轉彎、三通、分岔和閥門部位都要設置固定墩。如果地面坡度超過20%或管徑超過65 mm，應按照200 m 的長度間隔設置固定墩。

（7）在安裝主管和管件時，需在管段沒有接縫的部位先通過覆土加以固定，安裝完成且沖洗試壓后，經全面檢查確認質量達到要求后，方可開始回填。

（8）回填要在管道的兩側同時進行，不可在單側進行回填。

2.6 施工注意事項

2.6.1 管槽開挖

（1）施工現場應做好測量控制點的設置。

（2）以當地土質情況、管材類型、地下水位、土層深度和具體施工方法為依據確定適宜的斷面形式。

（3）管槽開挖產生的棄土應堆放于管槽同一側和管道相距至少30 cm 的位置。

（4）管槽的底部應保持平直和密實，將石塊等雜物清理干凈，在安裝管道與回填過程中均應確保管槽中沒有積水。

2.6.2 管道安裝

（1）管道需敷設在原狀土地基或經開槽后處理并回填到密實的地層上。

（2）管道安裝開始前，需做好管件外觀檢查，并將管內雜物清除干凈。

（3）管道中心線應保持平直，管到底部和管槽表面間應良好貼合。

（4）地下水位比槽底高程高的地區，需將地下水位降至槽底最低點下部30～50 cm。管道安裝時槽底不能積水或受凍。

2.6.3 管槽回填

（1）管槽口與管材兩側應采取對稱的方法夯實。

（2）管道表面的覆土應適當提高，將其作為預留沉降量，一般為10 ～15 cm。

3 結語

高效節水灌溉對節省灌溉水資源，避免水資源浪費以及保證灌溉效果都有重要作用和意義，以上工程所采用的高效節水灌溉技術經實踐證明合理可行，可為其他地區的農田高效節水灌溉提供技術參考。