泰来县汤池项目区玉米膜下滴灌工程技术研究

石长新，付春雷

1.泰来县泰来镇农村经济技术综合服务中心，黑龙江 齐齐哈尔 162400

2.黑龙江省泰来县水务局，黑龙江 齐齐哈尔 162400

1 膜下滴灌技术特点

膜下滴灌是把工程节水、滴灌技术与农艺节水、覆膜栽培两项技术集成的一项崭新的农业节水技术。它是把滴灌带（毛管）铺于地膜之下，同时嫁接管道输水等其它先进技术，构成大田膜下滴灌系统工程。地膜覆盖种植技术具有提墒、保墒、增温、保温、蓄水和改善光照条件、促进作物早熟高产、抑制土壤的棵间蒸发、改善土壤微生物活动和物理性状以及抑制膜内杂草生长等多方面的综合作用。

膜下滴灌具有显著的淋盐、节水、节肥、增产的优点。滴灌带铺设在膜下，不仅减少了水分的棵间蒸发，而且水滴进入土壤后使盐分溶解，并向滴头四周迁移，一直把盐分淋洗到湿润锋的边缘。而作物根区即湿润锋中心部分则形成了一个有利于作物生长的淡化脱盐区。膜下滴灌不但能使可溶性肥料随水滴施入土壤，而且还可以定时定量地满足植株的水肥要求，水肥直接灌到作物主根区，杜绝了水分深层渗漏和地表径流，同时覆膜技术的应用，不但节水而且抑制了盐化的动力，同时所灌入土壤的水量，绝大部分被作物蒸腾所消耗，田间深层渗漏量很少，具有明显的节水效果和显著的压盐作用，水肥基本上在这个相对封闭的空间运移，这种可控性使水、肥、盐、光、热、气优化耦合，并使作物的光能利用率趋于最大，达到淋盐丰产、提高质量的目的。另外，膜下滴灌还具有自动化程度高、劳动强度低和抑制杂草孳生等优点。

2 周边地区膜下滴灌建设情况

近几年黑龙江省大庆地区推出了大田固定式滴灌系统、它综合了农机、农学、水利等多项科学技术，并研制成功了适合不同膜宽和播种方式的膜下滴灌铺膜布管播种机，滴灌的投资成本大大降低。目前，在玉米田使用的膜下滴灌系统器材，初始一次性（包括首部枢纽、干管、支管、滴灌带）每亩投资已降到300元以下，其中每年需更新一次的滴灌带，每米0.20元，每亩所需资材只需80元左右。解决了回收再利用废旧滴灌带的问题，使用后的滴灌带以旧换新，再生产率达到97%，不仅解决了滴灌技术的环境污染问题，而且节约了资源，降低了成本。

3 项目区工程设计方案

项目区概况：玉米膜下滴灌项目地块位于泰来县汤池镇合兴村，地形呈长方形，长为400m，宽度100m，面积3.3hm2(50亩)。土壤质地为轻黏土，容重1.4g/cm3，盐碱含量不大，未见较大的盐碱斑，土层25～30cm左右。土地十分肥沃，经过多年整地，地面较平整，周边有防风林。总体地势东高西低、北高南低；坡降：东西5‰，南北10‰。

3.1 水源工程设计

泰来县汤池镇玉米膜下滴灌工程控制面积50亩，计划新打机井1眼，地下水作为供水水源，通过机电井直接加压给灌溉工程系统直接供水，系统首部枢纽与水源工程布置在一起。

3.2 膜下滴灌工程设计

1）灌溉系统的选择

黑龙江省膜下滴灌划分为膜下滴灌大系统建设和小系统建设两种。泰来县汤池镇玉米膜下滴灌工程采用膜下滴灌大系统，工程灌溉面积50亩。

2）管网布设的原则

（1）符合滴灌工程总体要求，采用机电井直接加压给灌溉工程系统直接供水，管网以单井控制灌溉面积作为一个完整系统。

（2）根据水源和灌溉田块情况，采用地上直接布设，注意避开地上障碍物，力求易于安装和拆卸。输配水管道沿地势较高位置布置，支管垂直于作物种植行布置，毛管顺作物种植行布置。采用树状管网，其各级管道应尽量采取两侧分水的布置形式。

（3）在进行各级管道水利计算时，应同时验算各级管道产生水锤的可能性以及水锤压力的大小值，以便采取水锤防护措施。特别是在管道纵向拐弯处，为防止管道破坏，应检查是否可能产生真空并且在管道规定压力中预留2～3m水头的余压。

（4）输配水管网各级管道进口设置节制阀；分水口较多的配水管道，每隔3～5个分水口设置一个节制阀。在管道的驼峰处或管道最高处应安装排气阀，在水泵逆止阀的下游或闸阀的上游管道处应安装防止水锤的防护装置。

（5）管网布置尽量平行与沟、渠、路、林带，顺田间生产路和地边布置，以利耕作和管理。

3）管网布设形式

项目区地块垅向为东西走向，东西向长400m，南北向宽100m，机井在地块的西侧，根据适宜的地块长度和供水方式确定给水支管距离为120m，布置形式主要依据水源的种类和位置以及管网类型不同，布设为 “一”形、这种布置形式适用于控制面积较小的井灌灌区（如图1）。水源井位于田块一侧，地块成方形或长方形。

图1 泰来县玉米膜下滴灌工程平面布置“（一”字形布置）

4）种植模式的选择

项目区农田耕地具有一定平整、分布面积大，以起拢式作业为主等特点，为了发挥最佳的灌溉效益，膜下滴灌选择单行干管直线布置，毛管顺作物行向布置，该项目区种植作物为玉米，膜下滴灌种植模式采用大垄双行种植，垄宽120～130cm， 株距20～30cm。本次规划采用的种植模式为一膜一管二行布置，滴管布置与垅间距见图2。

图2 一膜一管二行种植

5）系统工作制度

滴灌系统的工作制度通常分为续灌、轮灌和随机供水3种情况。根据项目区作物种类，水源条件和经济状况等因素合理选择灌溉制度为轮灌，可以减少工程投资，提高设备利用率，增加灌溉面积。一般是将干管、支管分成若干组，由干管轮流向支管供水，支管轮流向辅管或同时向毛管供水，一条支管（辅管）所控制的面积为一个灌水小区，由若干个小区构成一个轮灌组。

轮灌组数的确定：

轮灌组的数目根据水源流量和各级管道的经济管径、输水能力和作物的需水要求确定，同时使水源的水量与计划灌溉的面积相协调，计算确定项目区轮灌组数为10组。

6）水源设计及水量平衡分析

区域无地表水资源，用地下水作为水源打机井灌溉，设计井深40m，单井出水量30～40m3/h，水源水质符合农田灌溉水质的要求。

水量平衡分析：机井单井涌水量为30～40m3/h，选用常规水泵出水量20m3/h作为供水量计算，该流量在满足项目区作物的最大耗水期灌水时的灌溉面积：

A=ηQt/10Ia

=0.9×20×22/(10×3.5)

=11.3hm2大于3.3 hm2，能满足灌溉要求。

7）管网系统设计

水源→加压提水设备（水泵）→首部装置（含过滤器、施肥设施等）→主干管→分干管→辅管→毛管（滴管带）。

8）系统首部的设计

滴灌系统首部的设计包括：水泵、水源过滤设备及施肥罐的选型。

（1）水源过滤设备选型

水源为井水，水质良好适于农田灌溉，所含杂质主要为砂粒，首部选用一组独立单体过滤器即可，其型号选择应根据其过流量（系统的设计流量）确定，本系统设计流量为20m3/h，因此选用过流能力大于等于该值的潜水泵。

（2）施肥罐选择

施肥罐的选型一般根据滴灌地的规划面积即系统流量选择，面积大的选用较大容积的，面积小的选用较小容积的。本系统规划面积为3.3公顷(50亩)，应选用施肥罐为20L。

（3）水泵与动力选型

扬程：H扬 =系统总扬程+井水动水位+ΔZ(高差)+安全富裕度=7+5.7+4.3+25+2+5=49m

流量Q泵根据滴灌系统设计流量选定。

据以上最不利情况下的水力计算，系统正常工作所需总扬程为51m，所需总流量为20m3/h，因此所选水泵型号为：150QJ20-50/7-11，其配套电机功率为11kW。