麦田自压滴灌技术的应用与推广

王春素

（博乐农五师全新勘测设计有限公司 新疆博乐 833400）

新疆兵团第五师（以下简称五师）位于新疆博尔塔拉蒙古自治州境内。本区域远离海洋，气候干燥，属典型的大陆性气候，年均降水量90mm，年均蒸发量1500mm，拥有的水资源量极为有限，季节性缺水矛盾突显，严重阻碍了五师农业经济的发展。因此，推广节水灌溉技术是五师经济健康稳定发展的必然选择。自压滴灌技术因具有耗能低、运行成本低、收益高等优点，而成为五师近几年节水灌溉技术实施的重要模式。先后在有发展自压滴灌工程条件的84 团和88 团实施0.6 余万hm2小麦自压滴灌示范项目。

1 自压滴灌定义和特点

自压滴灌是利用水源自然落差实现滴灌的一种系统技术，具有水源供给适应性强（通过蓄水池供水），不用电能，安装方便的特点，从而获得节能、节水、节肥、提高品质、增加产量、降低成本、生态环保的效果。

2 自压滴灌与加压滴灌技术优势比较

加压滴灌可以节水，提高农作物品质、产量，提高肥效，节约劳动力，减少病虫害等，且自压滴灌和加压滴灌相比更具有优越性。

（1）自压滴灌工程运行成本低。因自压滴灌是利用水源自然落差实现滴灌的一种系统技术。因此除固定投资外，基本无运行费用。而加压滴灌是利用电能带动水泵加压实现滴灌的一种系统技术，除固定投资外，运行过程中需耗费电能。

（2）自压滴灌工程可充分利用地表水，由管道输水代替原来的渠道输水，减少了地表水的渗漏损失，有利于减少地下水的提取量，保护地下水源，同时提高农业的灌溉保证率。

（3）自压滴灌工程安全，便于管理。自压滴灌工程与加压滴灌工程相比单个系统控制面积大，减少了高压线路、变压器、井房的修建。万亩耕地的连队只需修建1～2 个自压系统，管理方便，杜绝高压线路杂、电损严重、管井人员多的不安全因素。

（4）因河水水温与气温差别不大，因此河水自压滴灌灌溉下的作物出苗比井水加压滴灌出苗快1～2 天。

（5）因河水中含有一定的养分和矿物质，河水自压滴灌灌溉有利于作物的生长。

3 自压滴灌工程设计

以五师88 团已实施某小麦自压滴灌工程为例。系统控制面积333.33hm2，自压滴灌工程包括场外工程和场内工程两部分，其中场外工程包括沉淀池、总干管网和组合过滤器；场内工程包括干管、施肥系统、分干管、支管、辅管和毛管。

自压滴灌系统结构为：水源→引水枢纽→沉淀池→主干管→组合过滤器→干管→施肥罐→分干管→支管→辅管→滴灌带→滴头。

3.1 场外工程设计

3.1.1 沉淀池设计

自压滴灌工程沉淀池采用条形池，断面形式为现浇混凝土梯形断面，由节制闸、进水口、沉淀区等组成。进水口、沉淀区为平行渠道布置，进水口为开敞式，位于节制闸前，以宽顶堰流型式进入沉淀池。

（1）沉淀池设计流量计算。设计流量等于系统流量加总干管和沉淀池的损失流量。系统流量按式A=η Qtd/10Ia计算，式中：A为灌溉面积，hm2，取333.33hm2；Q为水源可供流量m3/h；η为灌溉水利用系数，取0.90；td为水源每日供水时数，取20h；Ia为设计供水强度，5.0mm/d。经计算系统流量为926m3/h。考虑系统总干管和沉淀池的损失水量，最终确定沉淀池设计流量为1080m3/h。

（2）沉淀池设计参数选用。表面负荷率v0=0.72m/h，停留时间 T停留=3.0h，水平流速v=36m/h。

（3）经计算最终确定沉淀池长度为120m，底宽为10m，上口宽为22m，池深为3m。

3.1.2 总干管设计

（1）管材材质确定。经技术经济比较，对于小口径管道（600mm 以下）用PVC-U 管，大口径管道（600mm 及以上）用玻璃钢管。管材耐压等级选择依据现有材料生产厂家生产的管材压力等级及管道静水状态下管内水压力确定。压力等级规格有0.4、0.6、0.8、1.0MPa。

（2）总干管管径的选择原则采用造价最低原则设计。地面坡降不大于0.3 时，其公式为：D=KD（Qm/I）1/b，式中：D为管内径；KD为系数，查表取14.6；m为指数，取1.77；b为指数，取4.77；I为地形坡降，取2.0%。根据滴头工作压力及管网入口所需压力水头，主干管末端要求压力水头不低于33.05m（含10m 过滤器损失），则主干管长度为：L=H/(I/(1+I2)1/2-fQm/Db)。经计算，主干管长度L=2002m，主干管采用de500 的PVC-U 管，压力等级选为0.4MPa。

3.1.3 过滤器选择

渠水通过沉淀池一级处理后，还需在主干管末端设置砂石+网式组合过滤器作为二级水质处理。根据系统设计流量，同时考虑方便以后的清污，过滤器过流量设计要留有一定的余地，最终确定系统过滤器型号为六砂+二十四网（一砂+四网过流量为200m3/h）。

3.2 场内工程设计

因自压滴灌工程场内工程设计和加压滴灌田间管网设计类似，因此本文不作详细说明，只介绍小麦自压滴灌工程主要技术参数的选择和灌溉制度的制定。

3.2.1 主要技术指标

（1）灌溉设计保证率。本设计取90%；

（2）设计耗水强度。本设计取5.0mm/d；

（3）灌溉水利用系数。本设计取0.90；。

（4）灌水均匀系数Cu。本设计取0.8；

（5）设计允许流量偏差率，本设计允许流量偏差率不应大于20%；

（6）设计日工作小时。本次设计日工作小时取20 小时；

（7）计划土壤湿润层深。小麦计划土壤湿润层深取40cm。

3.2.2 灌溉制度的制定

项目区规划种植作物为小麦，根据作物的需水特性和当地气候、土壤、农业技术条件综合分析，结合已建滴灌工程的运行情况，计算灌水定额，制定作物的灌溉制度表。

（1）滴灌最大净灌水定额。按GB/T50485—2009《微灌工程技术规范》规定：

式中：Np为每颗作物所占的滴头数；Se为滴头沿毛管上的间距，m；W为湿润宽度，m；Sp为作物株距，m；Sr为作物行距，m。经计算，P=65%，mmax=22.43mm。

（3）设计灌水定额。根据公式md=T×Ea，m′=md/η，式中：md为设计净灌水定额，mm；m′为设计毛灌水定额，mm；η为灌溉水利用系数，0.90。经计算确定md=20mm，m′=22.22mm。

（4）根据公式t=m′×Se×Sl/qd，式中：t为1 次灌水延续时间，h；Se为灌水器间距，取0.3m；Sl为毛管间距，取毛管平均间距0.6m；qd为灌水器设计流量，取2.0L/h。经计算t=2.0h。

4 结语

本自压滴灌工程经实际运行后，小麦产量较淹灌提高1500kg/hm2，运行成本较同地区加压滴灌低900 元/hm2。自压滴灌系统技术是目前团场建设中实现农业增效、农民增收的一项实用农田水利技术，是发展高效农业，实现农业现代化，建设社会主义新农村的有效途径。自压滴灌工程的实施，可大大缓解项目区小麦季节性缺水，不仅能够节省大量的水资源，提高小麦的品质和产量，减少水、肥的流失，减轻农民的劳动量，降低种植成本，增强产品的市场竞争力，同时也是利用先进科技手段在农业节水灌溉应用方面的一个突破。有利于农业产业的可持续发展，实现真正意义上的高效、节能、节水灌溉的设施农业。加快新农村建设步伐具有重要的现实意义。