干旱区滴灌系统工程设计

1 建设滴灌系统工程的必要性分析

随着社会、经济的快速发展，人口增长，新疆水资源供给越发紧张，合理利用和优化配置有限水资源的要求也越来越迫切。新疆农业用水的比重达90%以上，因此节水的关键和重点是大力发展节水高效农业，而农业节水灌溉的重点又在于渠道防渗、灌区改造和推广各种节水灌溉技术。从1950年25师74团卫生队勤杂班的战士在玛纳斯河流域小拐垦区种出新疆的第一块棉花地[1]，到2012年新疆生产建设兵团棉花种植面积已达5.58×105hm2[2];从传统的灌水方式大水漫灌、修排碱渠，到1996年新疆生产建设兵团开始引进膜下滴灌技术，经过多年的实验、示范和推广，2012年，全兵团推广节水灌溉面积9.64×105hm2，全疆节水灌溉面积已超 2.54 ×106hm2[3]。

(1)建设滴灌系统工程是建立现代化农业，实现农业可持续发展的必要条件。新疆地处亚欧大陆腹地，我国西北干旱地区，土地资源，光照资源丰富，但由于水资源的限制，制约着经济的发展，加之对水资源的不合理利用，造成灌区生态环境亦较为脆弱，通过大力发展高新技术节水灌溉，可降低灌溉定额，提高水资源的利用率，缓解春季缺水矛盾，同时由于高新技术灌溉具有明显的节水、省地、省肥、省人工、增产等良好效果，可以改善灌区农业生产条件，实现以精准灌溉、精准施肥等为主要内容的精准农业，有效维护和改善本区生态环境条件，实现垦区经济的可持续发展。

(2)改善农民生产、生活条件，节约用水，增加农作物产量，增加农民收入。膜下滴灌是一种可控性较强的局部灌溉技术，它以小流量均匀、适时、适量地向棉花根系补充水肥，使棉花根系活动区土壤水分经常维持在适宜的含水量水平和最佳营养水平[4]。棉花膜下滴灌创造了有利于棉花生长发育的水、肥、气、热环境，生长快，抗病能力强，污染小，同时改善了对病害的控制，棉花膜下滴灌布管、铺膜、膜上点播由改装的播种机一次完成，通过管网系统随水施肥、施药，无需修渠、打埂、平埂、人工浇地、中耕松土、人工或机械施肥等，大大节省了人工和机力，使棉田的人工管理定额大幅度提高，改善职工的生产生活条件，同时，灌溉时不妨碍其他任何农事活动;因此，劳动生产率得到大显著提高。棉花膜下滴灌技术有利于发挥规模经营效益，有效缓解国营农场遍存在的地多人少的矛盾，使职工增收，企业增效。

(3)具有良好的示范作用，可有利推动整个团场的高效节水农业的发展。推行高效节水灌溉技术后，可使地下水的补给减少，从而可使盐渍化土地得到改良，使灌区环境得到改善。节水灌溉大面积推广后，可用部分节水量来用于灌区周边环境的改善，增加林果的覆盖度，对灌区的长期持续稳定发展是及其有利的。目前新疆生产建设兵团节水潜力巨大，增产效果明显，建设滴灌系统工程可产生较好的经济效益、社会效益和生态效益，有利于在整个团场大力推广应用高新技术节水灌溉，可推动团场的高效节水农业的发展。

总之，通过建设滴灌系统工程，对促进本区农业高效用水的发展，为精准农业在本区的发展创造了良好的基础条件，对于推动项目区及整个地区高效节水农业的发展，具有长远意义和现实意义。

2 滴灌系统工程设计主要内容

设计内容包括:水源工程以及首部枢纽、系统设计比选、施工组织管理、环境影响评价与水土保持、工程概预算[5]。

水源工程以及首部枢纽设计是根据建设区基本资料以及工程规划确定水源位置以及系统首部设备;系统设计比选是通过不同的田间管网布置形式，比选比较经济合理的输配水管网形式，选择合适方案;通过最后的方案比选，确定较优方案后绘制滴灌系统平面布置图，结合作物需水规律确定滴灌工作制度。

根据建设区特点以及工程布置形式，确定系统同时工作支管数、灌溉周期、一次灌水延续时间。基于轮灌制度确定的系统流量，进行包括毛、支、干管的管道水力计算，选择各级管道的材质及管径;计算管道系统各控制点的压力水头，进行管道纵断面设计，管道系统结构设计;选配水泵和动力装置;最后对系统运行进行复核，包括节点压力均衡验算以及水锤验算。

施工组织管理是根据已形成的平面布置图、结构图，进行施工放线图的绘制;绘制管道的横断面图。按工程部位进行工程量的计算，做出工程量统计表。

环境影响评价和水土保持是对施工过程产生的环境质量问题进行评价，对可能出现的水土流失现象，采取适当的工程和生物措施，保持建设区的环境和水土资源。

初步设计概算是根据工程量的统计，以及水总(2002)116号文和新疆自治区水建管(2005)118号文的各类定额标注，确定项目投资。

3 滴灌系统工程水土流失预防及治理措施

西北干旱区干旱少雨，濒临沙漠，植被覆盖度低，春秋季浮沉及沙尘暴天气频繁，土壤易受水力和风力侵蚀。因此在建设滴灌系统工程的过程中一定要做到治理保护和开发利用相结合，制定合理的水土保持方案，使工程措施和生物措施相结合，防止生态环境恶化，为团场经济的可持续发展创造条件。

3.1 建设引起的水土流失预测

泵房、管理房等首部土建工程、机电设备安装工程均会使地表及植被遭到破坏。由于地表扰动及植被的破坏，在外力的作用下产生少量水土流失。另外，建设耕地外围管沟开沟、回填必然产生少量弃土和弃渣，为水土流失创造条件，如不及时合理的进行处理，将会引发水土流失。

3.2 水土流失预防及治理措施

建设区水土保持工作直接关系到当地群众的生活水平和生活质量的提高，减少水土流失、改善生态环境有利于农业生产及农村经济的可持续发展。因此，必须结合工程的特点，扬长避短、因害设防，对建设过程中产生的水土流失必须进行综合治理。采取工程措施和生物措施相结合的治理方法，同时要加强管理，杜绝人为水土流失现象的再度发生[6]。

(1)工程措施。在建设过程中应高度重视水土保持工作，将水土保持作为建设的一部分。在施工过程中首部工程及管道的管沟开挖回填后要将多余的土方摊平，不得随意堆放，同时要注意施工场地植被的保护，尽量减少植被破坏。必要的情况下可以进行土工膜遮盖和洒水处理。

(2)生物措施。管沟回填后，要及时绿化和耕作，使破坏的地表和植被得到恢复，保证在建设完成后地面植被的覆盖度不小于未建设之前的地面植被覆盖度。

(3)管理措施。在建设的过程中要大力宣传水土保持法律、法规，加强水土保持工作的管理力度，使当地群众都有水土保持意识，自觉保护生态环境，杜绝由于人类不合理的开发利用造成的水土流失再次发生，保护水土资源，为当地的农业生产生活创造良好的环境。

[1]王瀚林.谁在新疆种出第一块棉花地[J].兵团建设，2002(04):52-53.

[2]孙法臣主编.9-9农作物播种面积、产量[Z].新疆生产建设兵团统计年鉴，2013.

[3]陈虹主编.12-11各地、州、市水利设施和节水灌溉面积[Z].新疆统计年鉴，2013.

[4]迟道才.节水灌溉理论与技术.北京:中国水利水电出版社，2009.

[5]张志新.滴灌工程规划设计原理与应用.北京:中国水利水电出版社，2007.

[6]中国灌溉排水发展中心.节水灌溉工程实用手册.北京:中国水利水电出版社，2005.