北方某地山區板栗節水灌溉制度研究

□景志杰

北方某地山丘區面積占全縣面積的80%以上，當地因地制宜，重點發展優勢果品板栗種植，逐漸成為全國板栗種植的重要優勢產區。由于水資源緊缺，當地傳統板栗種植都是靠天吃飯，板栗的產量和品質均無法得到保障。為了提高板栗的產量和品質，促進當地經濟發展，當地政府決定對部分山區板栗適進行節水灌溉。由于缺乏山區板栗節水灌溉的技術和經驗，現以當地某地下水高效節水灌溉項目為載體，對山區板栗節水灌溉制度進行研究，通過理論計算確定灌水定額、灌溉周期、單井控制灌溉面積及灌溉工作制度等，并通過實地調查當地以往灌溉經驗對理論計算進行充分驗證，確保理論計算的準確性，為該地區及類似地區板栗節水灌溉提供借鑒。

1.灌水定額計算

采用大田作物毛灌水定額按下式計算：

式中：

m—灌水定額(m3/hm2)；

γs—計劃濕潤層土壤干容重(kN/m3)，取14.5kN/m3；

h—計劃濕潤層深度（m），取0.6m；

β1—適宜土壤含水量上限，取0.9；

β2—適宜土壤含水量下限，取0.65；

η—灌溉水利用系數，取0.8。

將各數據代入上式，計算得板栗各灌水時期的凈灌水定額為478.5m3/hm2，毛 灌 水 定 額 為598.1m3/hm2，即40m3/畝。

此項目區均位于山區，板栗種植于山坡臺地上，坡度10°～60°，板栗灌溉非全坡面灌溉，而是逐棵“穴灌”。據考察，灌溉面積占坡面面積約45%，將計算的毛灌水定額換算過來即為18m3/畝。根據實地調查，已建類似工程一座100m3調節池可灌溉面積為6畝左右，畝均灌水量約16.7m3，與本計算灌水定額較接近。

2.灌水周期計算

灌水周期按下式計算：

式中：

T—設計灌水周期，（d）；

mmax—灌水定 額（mm），取59.81mm；

ETd—作物平均日耗水強度（mm/d），取3.1mm/d。

將各數據代入上式，計算得，灌水周期取20d。

據實地調查，一般干旱年份，板栗一年內灌溉3次，分別為10月份入冬前的秋灌，來年4月初的春灌和6月份開花結果期的夏灌。遇到特別干旱的年份，會在6月—10月間再增加一次灌溉。一般干旱年份板栗灌溉情況統計如表1所示。

表1 一般干旱年份板栗灌溉情況統計表

當地5月—9月逐步進入多雨季，基本每個月內能至少下一場雨，緩減旱情，減少了板栗的灌溉次數。從實地調查來看，板栗的灌溉周期大約在16d左右，與計算的灌溉周期相差不大。

3.單井控制面積計算

單井控制灌溉面積采用下式計算：

式中：

A0—單井控制灌溉面積（hm2）；

Q—機井出水量(m3/h)；

t—灌溉期機井每天開機時間（h/d），取18h/d；

T2—每次輪灌期天數（d），取20d；

η—灌溉水利用系數，取0.8；

η1—干擾抽水的水量消減系數，取0.1；

m—綜合平均灌水定額(m3/hm2)，取598.1m3/hm2。

項目區機井類型分為兩類，分別為井深為6～10m的大口井和井深為20～100m的機井。根據實際情況及項目區周邊水井的出水量，確定項目區內大口井平均出水量約為20m3/h，機井平均出水量約為8m3/h。將各數據代入上式，計算得大口井單井控制面積為130畝；機井單井控制面積為52畝。

考慮項目區實際地形及板栗種植情況，實際灌水定額約為計算值的45%，即269.1m3/hm2，則實際灌溉面積可擴大到計算值的2.22倍。則大口井單井控制面積為289畝，機井單井控制面積為115畝。

4.灌溉工作制度

4.1 單次開啟出水口個數

根據當地管灌管理經驗，單個出水口流量控制在10m3/h左右為宜，機井出水量為8m3/h，灌溉系統每次開啟1個出水口，單個出水口流量為8m3/h；機井出水量為20m3/h，灌溉系統每次開啟2個出水口，單個出水口流量為10m3/h。

4.2 單個出水口工作時間

單個出水口工作時間按下式計算：

式中：

a、b—出水口、支管布置間距，分別不超過40m、40m；

m—設計凈灌溉定額；

qp—出水口流量；

ηp—灌溉水利用系數，0.8。

按照大田作物計算的板栗毛灌水定額為59.8mm，考慮到山區地形及實際灌溉面積，實際灌溉面積占坡面面積約45%，將計算的毛灌水定額進行折算，則板栗的毛灌水定額為26.91mm。

計算得，出水口流量為10m3/h一個工作位置的開啟時間為5.38h；出水口流量為8m3/h一個工作位置的開啟時間為6.73h。

根據實地調查，當地每畝地大約種植60棵板栗樹，每棵樹占地約11.11m2。一個工作位置可控制1600 m2，可灌溉果樹144棵，則單棵果樹灌溉時間為：出水口流量為10m3/h，灌溉時間為2.2min；出水口流量為8m3/h，灌溉時間為2.8min。一滿池水量100m3，可灌溉約6畝果樹，每畝果樹約60棵，則每棵果樹每次灌水約0.28m3。出水口流量為10m3/h，灌溉時間為1.7min；出水口流量為8m3/h，灌溉時間為2.1min。

據當地有經驗的百姓了解，灌溉一棵果樹大概需要1～3min，理論計算與實際情況相差不大，較吻合。

5.結語

以北方某地地下水高效節水灌溉項目為載體對山區板栗節水灌溉制度進行了研究，通過實地調查當地以往灌溉經驗，對理論計算的灌水定額及灌溉工作制度等進行驗證，為該地區及類似地區板栗節水灌溉提供經驗。在節水的同時，采取綜合配套的科學管理技術，提高板栗產量和品質，增加農民收入，促進山區經濟發展。對山區板栗節水灌溉制度的研究具有非常重要的實際意義和理論意義。