农六师军户农场节水滴灌设计探析

白洁娜

(五家渠农六师勘测设计研究有限责任公司，新疆 五家渠 831300)

1 前言

农六师军户农场位于新疆昌吉回族自治州昌吉市境内，地处准噶尔盆地南缘，天山北麓三屯河出山口西侧冲积扇顶部，地处欧亚大陆腹地，远离海洋，属于典型的大陆性气候。军户农场处于昌吉市三屯河上游，地表水灌溉主要来自该河流，分水比例16.17%。农场主要种植作物有玉米、番茄、葡萄、蔬菜等，随着近几年农业种植结构调整、人畜用水量和工业用水量增加，农场年用水量日趋紧张。

规划确定将军户农场地下水丰富的北面地区为井灌区，通过打机井合理开采地下水进行农业灌溉，一方面解决农场现有作物农业灌溉缺水状态，另一方面可调配三屯河余水量至下游团场，进行农业灌溉和工业生产，提高地表水和地下水利用率的同时，增加作物产量，提高农业生产效益。

根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)，在干旱地区以旱作为主的地面灌溉，保证率取P=75%;滴灌保证率取P=95%。

本项目实施节水滴灌3.13万亩，规划建设48个滴灌系统，根据项目区灌溉水源现状，对本次节水滴灌系统水源进行方案选择。

2 滴灌设计方案

2.1 水源比选

2.1.1 渠水水源现状

军户农场地表水主要来自三屯河河水，项目区地表水灌溉主要依靠现有军户干渠引三屯河水，再由支、斗、农等渠系输水进行农业灌溉。根据军户农场提供资料:军户干渠全长17.6km，设计流量6.21～1.27m3/s，支渠包括军户三支渠、军户四支渠、军户五支渠和军户六支渠，设计流量0.8～0.2m3/s。根据军户农场近几年在项目区实施的滴灌工程经验，渠道水含砂量很大，经过沉沙池、配套过滤器等措施后水质仍不能满足滴灌系统灌溉要求原有渠水滴灌，目前正逐步改为井水滴灌系统运行。

2.1.2 井水水源现状

本次工程水源的井水主要为附近机井抽取地下水后引入附近斗渠，根据团场提供资料，目前项目区机井出水量在140～160m3/h，地下动水位130～180m。

根据项目区现状水源情况，本次滴灌工程将把地下水比较丰富的军户干渠控灌区5.78万亩耕地改为井灌区，并将多余地表水调往下游地区使用，同时实现地表水的合理调配。

2.2 灌溉方式比选

目前我国农业灌溉方式主要采取常规地面灌、喷灌、滴灌，针对本项目区实际情况，首部水源均为井水灌溉，采用以上两种方式进行灌溉方式的比较。见表1。

表1 灌溉方式比选

通过对各种相关因子的比较，从节水效果、节能效果、灌溉质量的好坏等综合比较，结合项目区种植的玉米作物特点，确定项目区采用滴灌的灌溉方式。

2.3 单个系统控灌面积比选

本次节水滴灌项目区3.13万亩均位于井灌区，系统首部水源全部采用井水汇流的方式，单个机井流量为140m2/h，从滴灌系统运行安全，便于管理，节约投资等角度出发本次系统控灌面积规划比选两种方案:即单个系统控灌约1500亩的系统和单个系统控灌约7000亩的系统。

方案一:单个系统控制面积约1500亩的小系统，运行时安全性好，水源保证率高，且机井汇流时输水管线距离短，水头损失小，受地形坡差影响较小，易于人员操作管理，但一次性投资较大，如合理设置首部位置可以减少部分投资。

方案二:单个系统控灌约7000亩的大系统，运行时安全可靠性差，水源保证率比方案一低，遇到水泵出现问题时会导致大面积农田无法灌溉，且机井输水管线较长，尤其遇到逆坡输水时配套机井水泵需要比方案一配套水泵扬程高，耗能大，但是建大系统减少了系统首部和管理人员，一次性投资比方案一少。

根据以上比选，参考团场目前项目区已有滴灌现状灌溉面积，本次推荐选择方案一，单个系统控制面积约1500亩的小系统。

2.4 系统布置比选

根据项目区风速、日照等自然概况及当地农作物的播种方向，本次滴灌溉系统干管东西向布设，分干管南北方向布设。地埋部分管道(主干管、分干管)均采用0.4Mpa的UPVC管，滴灌系统地面部分管道(支管)采用0.25Mpa的PE管。

本次设计系统方案比选只进行轮灌方式的比选，即对支管轮灌和辅管轮灌进行方案比选。见表2。

方案一:支管轮灌，即将毛管直接接在支管上，支管+毛管作为一个灌水小区。

方案二:辅管轮灌，即将滴灌带先接在辅管上，然后将辅管与支管连接，辅管+毛管作为一个灌水小区。

表2 系统布置方式比选表

经过对比论证，方案一具有管理方便的优点，但也存在管道价格偏高，灌水均匀度不高的缺点。方案二具有管道价格低，灌水均匀度好的优点，但也存在着管理不便，配件多，安装维修麻烦的缺点。

考虑到今后节水灌溉采用自动控制的大方向，采用辅管轮灌的形式不利于系统自动控制，所以本次设计采用支管轮灌的方式进行灌溉。

2.5 系统压力装置比选

根据滴灌系统布置方式为支管+毛管的形式，系统压力调节装置可采用毛管入口处安装紊流三通和支管出地管处安装调压阀两种形式。

压力调节阀有多种型号和规格，可用于不同压力范围，在使用范围内，无论输入压力如何变化都能保证输出压力均衡，一般可调范围在5～25m。

稳流三通为聚乙烯PE管材，调节压力范围在8～35m，水头偏差20%，小巧、轻便，目前多用于农田节水滴灌系统。

根据项目滴灌系统设计特点，及项目区未来滴灌自动化发展需要，本次设计调压方式采用支管出地管处安装调压阀的形式。

3 滴灌系统设计

本项目实施节水滴灌面积3.13万亩，以井灌区25#滴灌系统为例做工程设计。根据各种作物灌溉定额，本次选取与平均灌水定额最接近，且大于平均灌水定额的玉米作为典型设计的作物类型。滴灌项目设计参数见表3。

表3 滴灌项目设计参数表

3.1 系统布置

3.1.1 系统工程布置

本系统工程包括水源工程、首部枢纽、输配水管网、灌水器。水源为井水，首部枢纽包括过滤装置、施肥装置，根据军户农场地下水水质情况，该项目滴灌系统过滤装置采用离心+网式过滤器，机井水通过输水管道直接输入汇流池。施肥灌的作用是使易溶于水的肥料农药等充分溶解，再通过管道输送到作物根部，便于作物吸收，充分发挥肥效。

3.1.2 水源工程

本滴灌系统水源为井水。

3.1.3 首部枢纽

首部枢纽主要包括离心泵、过滤器(离心+网式)、施肥罐，装有压力表、空气阀、蝶阀、水表等量测、安全保护和控制设备。

3.1.4 输配水管网

本工程管网系统沿水流方向由主干管、分干管、支管、毛管四级管道组成。毛管、支管、分干管、主干管依次相互垂直;主干管、分干管采用PVC管，公称压力 0.4MPa，管顶覆土厚度为1.5m，支管、毛管采用PE管，均铺设于地面。毛管选用单翼迷宫式滴灌带，根据土壤质地、玉米的生长特性及团场的实践经验，选用两管一行，滴灌带间距0.8m。

3.2 系统工作制度设计

本系统共有3条分干管，其中一号分干管上有22条支管，二号分干管上有20条支管，三号分干管上有7条支管，每条支管上布设87～92条毛管。为了尽量降低系统造价并保证系统安全稳定运行，确定系统采取以下方法进行:轮灌时每次打开3条分干管上的1条支管，系统共49条支管，一次开启3条支管，17个轮灌组，一次灌水延续时间为3.91h，5.6 天可全部灌完。

4 结语

通过节水灌溉工程建设缓解了项目区农业季节性缺水问题，灌区年总水量供需平衡达到平衡，使灌区的灌溉保证率得到提高，并可改善平原区的林草植被的灌溉条件，提高了水资源的利用水平。

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