发展三门峡“现代特色农业”探索果园微喷灌系统规划与设计

□张 珂 □杨 颖（三门峡市水利局）

为加强农业水利基础设施建设，改善农业生产条件，提高农田抗御旱涝灾害的能力，提高现代特色农业（苹果）产量和质量，增加农民收入，三门峡通过高效节水灌溉工程的建设，改变当地采用大水漫灌造成水资源浪费的现状，选取陕县张村镇石塬村发展果园微喷灌溉173 hm2，为扩大豫西丘陵区灌溉面积、兴建高效节灌工程起到示范带头作用。

1 项目概况

陕县西张村镇石塬村人口2660人，耕地300 hm2，其中可灌溉面积100 hm2，劳动力占人口总数的1/3，人均年收入4700元。项目拟发展果园灌溉面积173 hm2，均为微喷灌。

工程规划在涧里灌区主干渠沟旁建1座50m3水池，从涧里灌区主干渠引水至水池，建提水泵站一处，提水流量150m3，泵站扬程140m，通过320m提水管道将水抽至灌区南部道路旁高点。在道路旁建1000m3高位水池1座，建管理院1座，管理房110m2，安装过滤设施1套，过滤流量为150 t/h，过滤设施由网状过滤和滤料过滤设施构成。将水过滤净化后通过3条配水干管长3510m，7条配水支管长4652m，铺设配水斗管长9010m，将水送至田间，铺设田间管道1.56万m，铺设HD-PE微喷管带44.35万m，安装喷头15.04万个，工程总投资801.11万元。

2 项目区需水量及供需平衡分析

工程利用涧里水库水为水源，涧里水库控制流域面积79.30 km2，总库容1393万m3，兴利库容858万m3。项目区从涧里水库引水主干渠提水，涧里水库主干渠深1.30m，宽1.20m，设计引水流量1.50m3/s，引水管道采用φ400PE管，引水流量为0.22m3/s，根据提灌站设计，新建泵站提水流量为4.60×10-2m3/s。项目区种植作物全部为苹果，按照《节水灌溉技术规范》（SL207-98），确定灌溉保证率为75%，果树的年灌溉次数为3次，灌溉定额为6m3/hm2，净需水量23.40万m3，根据节水灌溉技术规范，灌溉水利用系数综合取为0.90，需水量为26万m3。

本次工程用水量为26万m3，涧里灌区可用水量为135万m3，可满足项目区灌溉需求。

3 工程设计

3.1 泵站工程

3.1.1 流量确定

项目区面积173 hm2，用水量为2m3/hm2，设计轮灌天数为20 d，每天抽水24 h，经计算提水流量为4.60×10-2m3/s。3.1.2管道确定

3.2 输电线路

工程需架设输电线路0.50 km，由于水泵机电功率为75 kW，工程需配置100 kVA变压器1台及配电柜1个,埋设3×50铜芯电缆350m。

3.3 微喷工程设计

3.3.1 微喷灌系统模式

微喷灌系统由水源工程、枢纽工程、输配水管网、喷嘴及控制、量测和保护装置等组成。

本工程水源为涧里灌区主干渠水，过滤系统采用“离心+网式”的组合过滤器，过滤精度120目，施肥装置采用100 l压差式施肥罐。

输配水管网：干、支管铺设在地面下，为固定管道。毛管铺设在地面上，在其上安装喷嘴，规格为φ32的PE管。

3.3.2 灌溉制度设计

3.3.2.1 灌水定额确定设计灌水定额按下式计算：

ρ—设计土壤湿润比，果树滴灌取40%；

θ'max、θ'min—适宜土壤含水率上下限（占土壤体积的百分比）θ'=75%、θ0′=45%；

η—灌溉水有效利用系数，滴灌取0.90。

3.3.2.2 设计灌水周期

灌水周期按下式计算：

式中：T—灌水周期，d；

m—设计灌水定额，mm；

η—灌水利用系统，微喷灌取0.90；

Ea—设计耗水强度，取4mm/d。

计算结果为：T=14.80 d。

根据提灌站的提水流量和管径及投资进行经济计算，结合当地灌溉实际情况，灌水周期按20 d计算管道管径和提灌站设施。

3.3.2.3 轮灌组数目确定

N=T1×T/t

式中：T1—系统每天工作小时数，取24 h；

T—灌溉周期；

t—一次灌水延续时间，为8 h。

则轮管组数为：200组。

3.3.3 管网水力计算

3.3.3.1 干支管水力计算

管道的沿程水头损失按下式计算：

沿程损失采用公式hf=βfLQm/db计算。

式中：hf—管道沿程损失水头（m）；

L、d—管道计算长度（m）、管道内径（mm）；

Q—计算管道通过流量（m3/h）；

f—管道摩阻系数（取 0.95×105）；

m、b—流量指数、管道指数（m=1.77、b=4.77）；

β—局部水头损失加大系数（取1.10）。

管道局部水头损失按照沿程水头损失的10%计算，则管道总水头损失h=1.10×hf。

3.3.3.2 各级管道管径的选取

根据各级管道的流量试算管径，计算出各级管道在必须通过最大流量时所产生的水头损失，根据水头损失大小的合理性，确定各级管道的管径，在确定支管管径时需考虑下级管道的所需水头。经计算主管1管径为∮200，主管2、3管径为∮315；3条长3510m，配水支管7条管道的试算管径为∮32～∮200 mm，长4652m。铺设斗管21条长9010m，采用φ160UPVC（1.25MPa）管。

3.3.4 田间管道

田间管道采用HD-PE微喷管，果园按果树行距配置，每3.50m 1道，在每行果树地头立0.30m×0.30m混凝土立柱1根，高1.50m，将微喷管架起，喷头按果树株距配置，每3m 1个。每户设闸阀井1个，内置水表、闸阀；，喷头每3m配置1个。每户设闸阀井1个，内置水表、闸阀；共需铺设φ63UPVC（1.25MPa）管1.56万m，铺设HD-PE微喷管44.35万m，安装喷头15.04万个，砌筑阀门井770个。

3.3.5 喷头参数

本工程采用P3轻雾微喷头，设计工作水头hd=0.10MPa，设计流量q=40 l/h。

苹果树上挂着许多微细管道，从管道里喷出的水雾，滋润着树干和土地。村民高兴地说：“实施滴灌后，苹果产量每公顷能增加20 kg呢！”

项目实施后，年每公顷可增产苹果20 kg，项目受益区共计增产78万kg，农民增收156万元。人均增收586元。传统灌溉方式果园用水量为4m3/hm2，节水灌溉用水量为2m3/hm2·次，年节水量为26万m3。