某千畝蔬菜基地農田水利灌溉項目設計技術工作總結

于潔

摘要：本文主要針對上海市浦東新區某千畝蔬菜基地核心示范區建設項目設計工作進行技術總結，通過梳理設計思路，分析設計及施工過程中遇到的技術難點及實際困難，提出相應的解決方案及對策措施，并總結項目設計過程中的問題及不足。本文針對水肥一體化灌溉系統展開總結，結合設計要點及項目建設需要，提出潮汐式灌溉技術進行苗床上無土栽培種植，該方式利用落差原理，實現定時給水與施肥，保證了灌溉效果的發揮，體現該項目核心示范作用。

關鍵詞：設施菜田;農田水利工程;潮汐式灌溉

1 工程概況

某千畝蔬菜基地核心示范區建設項目為上海市浦東新區2020年現代農業發展專項項目，筆者作為此項目的主要參與人，負責項目的初步設計及施工圖的編制，施工現場服務等工作。

某千畝蔬菜基地核心示范區建設項目包含道路系統2410m2，排水系統2221m，水肥一體化灌溉系統25472m2，溫室大棚及內部種植系統25472m2、園區農電線路一套，智能監測系統一套等。工程任務為加快推進設施菜田水利配套，加強菜田水利基礎設施建設，以解決設施菜田水利“最后一公里”難題，完善蔬菜基地灌排設施，全面提升核心示范區灌排能力。

2 項目前期設計技術總結

2.1 項目區主要問題

根據現場踏勘及與泥城鎮公平村，菜田經營方等多方確認，本次項目主要問題為：

（1）缺少高品質蔬菜種植區域，蔬菜種植品質無法提升。

（2）缺少完善的項目區總體規劃布局及道路系統。

（3）缺少水肥一體化灌溉系統，整個項目區灌溉效率仍處于較低水平。

（4）缺少完善的排水系統，汛期蔬菜種植難以得到保證。

2.2 項目設計思路

針對以上項目現狀，結合河道周邊特點，筆者提出了以下四點解決方案：

（1）區域露地菜田種植區增設連棟大棚種植區域，連棟大棚型號根據種植要求及地塊規模確定。

（2）根據現狀結合總體，規劃項目區總體布局方案，做到土地利用最大化，道路設施使用率最大化，排水能力最優化，灌溉效率最優化。

（3）根據種植作物的特點及當地水源，土壤條件，結合項目區面積及管理實際，合理規劃布局水肥一體化灌溉系統。

（4）根據浦東新區水文資料及當地地勢高程，合理布置排水系統。

具體工程設計思路如下：

（1）項目區核心區位于項目區中部，本次設計在附屬用房東側原露地菜田處布置VSWQ12450尖頂薄膜連棟溫室，南側布置GSW8430連棟溫室，此處溫室主要用于高品質蔬菜種植，打造展示與種植采摘一體區域。

（2）項目區總體布局。根據現場條件，筆者提出了兩種布局方式，區域整體內被河道分開，道路的布局關系到整個項目區的土地利用率。方式一：道路沿河道橫向布置，每間隔兩棟大棚布置機耕路一條，縱向設置環形道路，保證區域溝通。方式二：大棚沿河道布置，每間隔兩棟大棚布置機耕路一條，中部設置一條縱向道路。根據地塊及大棚的長度，考慮該地塊主要為種植生產基地，且河道多為規劃河道，河道建設時也將建設防汛通道（道路），經綜合考慮，最終采用了方案二，可以達到整個項目區土地利用率最大化。整個區域布置相對規整，項目區平面布置圖詳下圖1。

（3）重新規劃項目區水肥一體化灌溉系統。根據項目區面積及項目區地塊特點，以河道及道路為界，將這個項目區劃分為5個灌區，每個灌區平均面積13.33hm2左右。由于區域種植品種多為綠葉菜，采用微噴灌作為項目區主要灌溉方式進行設計。

2.3 灌溉系統設計

微噴灌作為現代化灌溉的一種方式，具有顯著的優點，其主要應用對象是果樹、蔬菜、花卉和草坪灌溉。為了實現設計目的，本項目采用微噴灌系統，根據作物需水要求，有效控制棚內水分情況，確保精細供水，改善蔬菜質量，節約用水量及勞動力，并為水、肥、藥一體化的現代化農業管理創造條件。

（1）管網總體布置

根據區域總體規劃，項目區建設一座灌溉泵站，整個管網由總干管、支管、分管和毛管組成，支管垂直干管布置，各分管垂直支管布置。各級管道布置具體見管網布置圖。本報告灌溉泵站控制區域進行各級管網計算。

（2）微噴灌系統設計標準

根據《微灌工程技術規范（GB/T50485-2020）》，考慮項目區的自然條件和經濟條件，微噴灌系統設計相關數據取值如下：

工程設計保證率：95%;

設計土壤濕潤比：P=70%;

設計耗水強度：Ea=5mm/d;

灌溉水利用系數：η=0.9;

設計流量偏差率：qv=0.2;

設計灌水均勻度：Cu=85%;

土壤容重：γ=1.35g/cm3（以砂壤土為主）;

田間持水率：25%;

允許噴灌強度：15mm/h。

（3）灌水器選擇

根據溫室蔬菜需水量，項目設計中初選微噴頭，相關參數如下：

額定工作壓力：200kPa;

設計流量：50L/h;

噴灑半徑：3.0～3.5m;

制造偏差系數：0.04;

單噴頭雨強：10.8mm/h;

噴頭流態指數：x=0.50。

（4）灌溉制度的確定及灌溉系統的計算

按照《微灌工程技術規范（GB/T50485-2020）》，通過毛管和微噴頭間距確定，毛管極限長度的校核、灌溉制度的擬定、系統流量推算、管網水力計算、水泵選型及動力配置幾個方面的計算，主管采用De90～160給水管道，毛管和支管采用DE25及De50、De63PE給水管道，內壓等級1.6mpa，可滿足施工方便，耐久性高的特點，分管及主管根據計算采供De90～De160UPVC給水管，內壓等級1.6MPa。UPVC給水管滿足費用較低，施工方便的特點，適用于微噴灌主管。

3 項目施工期技術總結

在施工過程中，經營方提出，在項目區中部連棟大棚進行苗床上計劃采用無土栽培方式進行種植。經過調查研究綜合考慮，設計認為原有微噴灌方式無法適應最新的苗床無土栽培方式，筆者提出采用潮汐式灌溉系統。

3.1 潮汐式灌溉系統設計

北美、歐洲等設施農業發達國家于20世紀80年代正式提出潮汐式灌溉技術，2006年，我國從荷蘭引進該系統，其后逐步推廣應用。農業農村部于2012年、2013年相繼發布《NY/T2032—2012溫室灌溉系統設計規范》、《NY/T2533—2013溫室灌溉系統安裝與驗收規范》，規定了潮汐式灌溉的設計、安裝和檢驗要求。

潮汐式灌溉是一種先進、高效、節水、環保的底部灌溉方式。其工作原理是依靠栽培基質的毛細管作用，實現種植過程中的按需給水與施肥?！皾q潮”指該系統運行中營養液由栽培床的底部進水口漫出，逐步浸潤栽培基質，通過水分子內聚力及毛細管表面附著能力供作物吸收，使灌溉更均勻?！巴顺薄敝腹喔饶繕诉_成后，富余營養液經回水口排出栽培床并通過循環系統實現循環利用，實現節水節肥。

本項目潮汐式灌溉系統主要由栽培床部分、營養液循環系統、操作控制系統組成。

（1）栽培床部分

本項目栽培床采用國產固定式栽培床。為適應地面沉降等影響因素，栽培床腿可升降調節，確保經營過程中床箱保持水平，營養液可均勻布滿床箱1～5cm高度，從而保證作物植株生長的整齊一致性。

（2）營養液循環系統

營養液循環系統主要由水肥儲備池、水泵、循環管路、消毒設備、增氧系統組成。工作流程為：水肥儲備池調制形成指定養分含量的營業液，經由水泵提升，通過微納米氣泡發生裝置提升營養液含氧量，經循環管路輸送至栽培床箱進水口，并形成一定灌溉高度。達成灌溉目標后，剩余的營業液通過循環管路自然回流，經過多段處理消毒設備，去除營養液中的有機、無機污染物、有害菌及微生物，進入儲備池，用于下次灌溉，實現循環利用，節水節肥，同時降低肥料對于環境的污染。

（3）操作控制系統

潮汐式灌溉的操作控制系統主要控制兩個方面：一是灌溉時間的控制，如灌溉的啟動頻率和灌溉時長，前者可根據作物的需水需肥規律制定灌溉頻次，后者可確保每次灌溉的灌溉效率;二是營養液成分的控制，根據不同作物、不同成長階段，制定合理的養分配比、EC值和pH值，實現精細化種植的目的。

操作控制系統主要由計算程序和集成控制元器件及電磁閥來控制灌溉時間和養分配比，同時通過各類傳感器，采集并記錄種植數據，有利于農業技術人員采集有效參考數據、總結技術經驗，進一步達到項目的核心示范作用。

3.2 潮汐式灌溉系統優缺點總結

最終，經營單位在我方的推薦下，連棟大棚區域均采用潮汐灌溉的方式進行灌溉。

施工完成后，經過調試運行，總結經驗，得出潮汐式灌溉系統的優缺點如下：

（1）潮汐式灌溉系統目前已形成產業化，適配的專用栽培床具有較高的耐久性，能滿足經營生產需要。同時，智能控制系統日益成熟，用戶數據交互系統具有強大的數據采集、記錄、處理能力，為現代化農業管理提供數據與技術依托，實現農業科技化。

（2）潮汐式灌溉以營養液的形式實現水肥一體化，營養液循環系統通過多段過濾處理技術，有效滅菌凈化，確保蔬菜種植高效無污染。營養液循環利用，節約水肥并有效降低環境污染。

（3）營養液循環系統內置微納米氣泡發生裝置，產生活性氧、氧離子、氫離子和氫氧離子等自由基離子，一方面可以通過超強氧化能力分解污染物，另一方面通過氧化降解反應提升水質，也能防止植物病害的發生與傳播。利用納米氣泡技術進行水體溶氧復氧，提高水體含氧量，有效杜絕水培植物根系缺氧情況。

（4）目前農業全過程采用無土栽培的運用場景不多，潮汐式灌溉系統多用于前期育苗培育階段使用。

4 結語

農田水利工程是一項重要的惠民工程，有利于提升農田的灌排能力，提高農業的生產水平，改善農民的生活質量，實現農業規?；洜I、標準化生產。

作為本項目設計全過程的主要參與人，為了確保農田水利工程設計更加科學合理和技術措施運用更具針對性，筆者在本項目中總結的設計經驗如下：

（1）設計人員要多思考，針對問題，不斷提出各種解決方案，從中擇優。

（2）設計人員要勇于創新，大膽涉足自己未曾熟悉的領域，不斷學習，不拘泥于陳舊的知識內容及結構。

（3）設計方案應因地制宜，針對不同地區特點及工程實際，考慮不同解決方案。

參考文獻

[1] 韓罡，楊輝.高效節水灌溉工程在工程中的實例——固縣鎮蔬菜基地高效節水灌溉工程設計[J].科技信息，2012（26）：443.

[2] 胡賓.農田水利灌溉渠道工程的設計分析[J].市場調查信息：綜合版，2021（3）：126.

[3] 田雅楠，曹玲玲，趙立群，等.潮汐式灌溉技術在蔬菜育苗上的應用[J].農業工程技術，2021，41（7）：26-30.