喷喷滴灌方式在贵州山区设计要点分析与研究

陈非凡

(贵州省安顺市水利水电勘测设计院，贵州 安顺561000)

随着水资源的日益匮乏和人类用水量的不断增大，节水灌溉势在必行。结合我区实际和现有的节水灌溉新技术，设计提出了节水灌溉措施，选择了节水灌溉示范点。喷喷滴灌技术是一种节水灌溉方法，是微灌的一种形式。喷滴灌溉通过安装在毛管上的滴头、孔口或喷滴灌带等灌水器将具有一定压力的水过滤后经管网和出水管道(喷滴灌带)或滴头一滴一滴地、均匀而又缓慢地以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤，再借助毛细管作用或重力作用将水分扩散到整个根层供作物吸收利用的一种灌水方法。

1 工程概况

本次设计所统计的耕地资源数以关岭自治县农业局土地详查提供的灌区资料为依据。该资料灌区分布在海拔高程495～650 m之间，高于董箐电站大坝坝顶高程494.5 m，灌区耕地通过农业部门整理，适宜火龙果的种植，故资料直接引用。灌区位于低热河谷石漠化山区，水土流失严重。为保护水土流失，治理环境，同时促进当地经济的发展，关岭自治县县政府充分利用地理、气候等区域优势，调整董箐电站库区关岭县境内作物的种植结构，调整种植火龙果。根据该县农业部门实地详查提供的火龙果种植面积，本次设计火龙果种植面积为3.5万亩。

2 灌区设计

设计区地处北盘江关岭自治县境内，灌区涉及关岭自治县板贵乡、花江镇、上关镇、岗乌镇等乡(镇)海拔在495～650 m之间的地区，热量资源丰富，经农业部门详查适合火龙果正常生长发育。

灌区在流域上处于珠江流域西江水系红水河的一级支流北盘江上。灌区分布在北盘江干流上董箐水电站的库区，北盘江为红水河上游左岸最大支流，发源于云南省沾益县，经宣威后流入贵州省境内，流经贵州毕节、六盘水、安顺和黔西南等地(州、市)，于黔西南州望谟县的双江口与南盘江汇合成红水河。横跨滇黔两省的北盘江流域面积达2.65万km2，其中贵州为2.1万 km2，董箐水电站坝址以上集水面积为19 693 km2。通过水量平衡分析计算董箐水电站坝址来水满足设计区火龙果灌溉用水。

通过在设计区内新修提水泵站、输水管道、高位水池、配水管网等工程措施，经提水泵站提水至高位水池，经配水管网向火龙果灌区供水，能满足设计区3.5万亩灌溉用水。

3 喷喷滴灌方式在贵州山区设计要点分析

设计区按水源及灌区相对集中连片划分为乐安、小盘江、谭家寨、小寨、大湾、新寨6个片区，设计灌面3.5万亩。设计考虑在库区新建提水泵站，在灌区布置新建输水管、高位水池、配水干管、支管条，毛管、减压池、滴头等，来满足灌区的火龙果滴溉。本文将重点以乐安片区喷喷滴灌方式在贵州山区设计要点进行分析，该片区涉及关岭自治县上关镇木革村、坝坎村、乐安村;花江镇新寨村、哨上村，总设计灌面13 771亩。

3.1 设计参数

本工程通过将水库水往塑管向下加压，通过管道，由喷水嘴将水喷洒到火龙果种植地面上，喷头至蓄水池的落差高度要达30 m以上，每亩安装固定喷头2个，高度低于1 m。设计参数如下:

(1)灌溉设计保证率:85%;

(2)电灌站水利用率:90%;

(3)喷喷滴灌系统管道水利用率:95%;

(4)设计作物每日的耗水强度:4.8 mm。

本工程选用有效喷射直径为18 m的喷头，故本次喷灌设计中选用出地桩间距为18 m，单根分干管上出地桩数量为47个，喷滴灌带单侧铺设长度53 m，在喷灌情况下，需在每条分干管上增设2条36 m长度辅助支管来满足喷灌情况下出地桩较少的情况，可以满足喷灌的轮灌要求。喷头堵塞问题是一个相对而言较为严重的问题，在出现堵塞问题之后，会导致水无法正常的喷出。所以，微喷灌对于水质有着较高的要求，通常情况下，都是需要采取措施进行过滤处理，结合实际的情况，如果有必要还要进行沉淀与化学处理。对于铺设多孔微喷管的地面要保持平整。而对于山区或者是坡地一定要根据等高线进行铺设处理，微喷管铺设于地面上也应该要尽可能的保证平直，喷水孔口应该朝上放置，并做好固定处理。灌溉水源应该确保干净整洁。通常情况下，设置60目的丝网来过滤处理。定期进行尾部接头以及冲洗管道的检查。此外，还需要对供水压力以及流量进行检查，确保其符合有关方面的要求。一般要求流量偏差要控制在10%的范围之内，压力偏差要控制在20%的范围之内。在达不到要求的情况下，要积极的采取有效的措施进行相应的调整。

3.2 灌区灌溉用水量计算

3.2.1 灌溉制度

喷喷滴灌作为一种先进的灌溉方式，必须根据灌区种植的作物特点，配以先进的灌水技术才能发挥其优越性。播种前要平整土地，或选择平整地区，以减少土地多坑多洼现象，并且铺设时可将滴灌带进行潜埋，地膜和滴灌带之间不要产生空间避免焦点灼伤，在铺设滴灌带时压紧压实地膜，使地膜尽量贴近滴灌带。另外，应用滴灌时应正确地布置灌水器。也可采用把滴灌管(带)布置在膜下的膜下滴灌，可以减少水分蒸发，保持适宜作物发展的适宜环境，并可以保持地表温度，其效果更佳。由于滴头易结垢和堵塞，为保证滴灌灌水其正常工作，一方面对于过滤器要定期的清洗和保养，使之一直工作在最佳状态下，另一方面，滴灌时水质要求较严，滴灌灌溉水进入管网之前必须进行严格净化，即进行过滤环节，一般均应经过简单过滤，必要时还需经过沉淀和化学处理，对于水流量大的大规模工程最好进行两级以上的过滤，对于单家单户的小水源大棚或温室，也要尽量选择质量较好的过滤器。

3.2.2 设计灌水定额计算

式中:m为在时间段t内所灌溉的水量;α为的就是允许消耗水量和有效持水量比例;γd为计划湿润层土壤干容重量，取1.48t/m3;β为土壤有效的持水量;P为土壤湿润比;H为计划湿润具体的深度，m;η为喷滴灌水利用系数。

m=1000 ×24% ×1.48×31.1% ×39.4% ×0.6/0.95=27.49 mm

3.2.3 灌水周期计算

灌水周期可以根据下面的公式进行计算:

式中:T理为理论灌水周期，d;m为设计灌水的定额，mm;Ed为滴灌作物最大日平均耗水量，每日的平均耗水量为4.8 mm。

结合具体的情况，将周期设置为7 d，即T=7d。

3.2.4 灌水时间

按照县农业局所提供的相关信息，通常情况下，每一亩地能够种植的火龙果棵树为60，将行距设置为4.2 m，每一颗火龙果的间距设置为4.0 m，每一颗火龙果两个滴头，在高峰期每一次灌水时间可以根据下面的公式来计算。

t=(m ×S)/(qη)

式中:t为灌水时间，h;m为喷喷滴灌灌水的定额;S为单个滴头所需要灌溉的具体面积，m2;q为滴头的流量，L/h;η为滴头水利用系数。

通过计算，最终得出，在高峰灌水期间，每一次的灌水时间是3 h。

3.3 配水管网

根据各泵站控制灌区火龙果的轮灌组数(5组)、每组灌溉面内火龙果的种植颗数(450株/亩)、灌区系统1天的工作小时数(20 h)、灌区的1次灌水延长时间(6.5 h)、每亩灌水定额为3 m3/亩等参数，综合分析计算，确定滴头流量(为1 L/h)，配水干、支、毛管的流量。根据滴头供管、滴头等为厂家定性产品(工作水头为5～25 m，滴头为纽扣式，流量为1～1.25 L/h)，可直接选用1h～1.25 L/h的纽扣式滴头及配套供管。干管、支管及毛管均采用PE硬塑管材，管径根据公式计算。

式中:D为管道直径(mm);Q为管道设计流量(m3/h);v为管道内水的流速(m/s)。

灌区管网水头损失根据公式h1=iL计算;局部水头损失按沿程水头损失的10%计。

式中:H1为水头损失(m);i为单位管长的水头损失(m/m)，

PE硬塑料管的单位管长水头损失i，按下列公式计算:i=0.000915Q1.774L/d4.774

式中:Q为管段流量(m3/s);L为管道长度(m);d为管道直径(m);

对地块进行喷滴灌设计时，喷滴灌系统支管铺设长度在85～187 m之间较为经济。根据灌区布置计算，该片区新建减压池25个;配水干管条69，共70.406 km;支管2 146条，共171.68 km;毛管 28 613 条，共 1 716.8 km;滴头及供管496万套。

4 工程建设对地表的破坏及水土保持的主要措施

本工程可能造成的水土保持设施主要为提水泵站、输水管、水池及配水管道施工对灌木林地、荒草地的线性破坏及局部破坏等，针对破坏的灌木林地和荒草地采取的水土保持措施为种草植树。配水管安装主要是在灌区内施工结束后仅对其扰动的灌区范围进行整平，恢复耕地。根据已成关岭板贵乡火龙果基地的实施效果看，在石漠化地区种植火龙果，可有效的保持水土流失和美化环境。现状设计区石漠化严重，通过本项目的实施，基本不存在对水土保持设施的破坏。

5 结语

滴灌技术是适应我国农业生产发展与农村生活改善的先进技能。而节水灌溉是节水农业的中心，是水利现代化的重要组成部分，也是农村可持续发展的有机组成部分。因此，应充分研究与发展节水能力高的喷滴灌技术，扩大应用规模，促进我国农业向降低成本、提高产量，向着现代化与规模化发展。

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［4］喷灌工程技术规范(GB/T50085－2007).