不同滴灌管网系统特性、成本和效益的对比分析

程莲++曹兵+林萍++陈林

摘要：针对滴灌系统树状管网存在压力不均衡、运行和投入成本高等问题，对树状管网滴灌系统进行管网环状化和小流量滴灌带优化研究，并在棉花作物上进行应用，同时开展不同滴灌管网系统特性、系统成本和效益的对比分析。

关键词：滴灌；树状管网；环状管网；成本

基金项目：兵团农业科技攻关与成果转化计划项目 （2016AC015），师市农业科技攻关项目（2015NY03）、（2016TX013）

中图分类号： TV85；S157 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.01.020

目前，微灌工程管网布置形式较单一，管网布置多为树状结构，压力不均衡、供水可靠性差，且灌溉时总有部分管道闲置，管道利用率低。输配水管网投资费用一般要占整个灌溉工程总投资的50%～70%，甚至80%以上，同时能耗和管理费用高。环状管网即把地下管道首尾相互接通形成环状，可从两个方向出水口供水，特点是供水可靠，节点压力相对均衡，减小水头损失，降低工程投资，可提高供水能力和系统可靠性等优点，在集中运行时，在一定条件下也优于树状管网。通过对比分析环状管网和树状管网在滴灌过程中的成本和效益，确定环状管网相应的技术优势。

1 树状管网与环状管网指标对比

试验地在新疆石河子北工业园区，南高北低，坡度小于0.005‰，土壤为壤土。试验地面积444亩，长为740米，宽为400米，水源为井水，棉花作物，滴灌带铺设间距为0.9米。系统采用φ90支管模式，开展滴灌不同结构管网布置系统各指标比较，见表1。

从表1可以看出，方案1：基于地形原因、普通滴灌带滴头流量大，为确保滴水均匀性，所以树状管网的支管铺设长度50米和毛管单侧铺设长度为53米，铺设长度较短，造成支管数量多且总长度长，單个轮灌小区面积小，同时存在首部压力大等问题。

方案2：在原来地埋管管径和位置不改变的基础上，重新设置出水栓，最后用与分干管相同管径的地埋管在分干管末端出水栓处连接起来，形成环形地埋系统，地面采用小流量滴灌带。与方案1相比，地埋管长度增加了9.8%，支管总长度和灌水小区数量减少了57%。由于使用小流量滴灌带，大大增加滴灌带单侧铺设长度，毛管铺设长度和轮灌小区面积增加了1.32倍，树状管网的灌水运行特点使系统压力减少了3米。

方案3：重新设计地埋环状管网系统，地面采用小流量滴灌带，由于地埋管成环状，所以可以在地块最低处设置一个排水井。与方案1比，减少了1条分干管，管径也小了一个等级，地埋管总长度减少19%，每条支管长度增加了32%，支管总长度减少43%，单侧毛管铺设长度增加了76%，轮灌小区面积增加了1.33倍。由于管径变小，地埋管压力增加，但由于树状管网的灌水运行特点，系统压力仍与树状管网压力一样。

2 成本和效益对比分析

从表1、表2可以看出，由于滴灌系统设计方案的不同，各方案的地埋分干管条数、分干管管径、分干管长度和支管长度等不同，使得亩投入成本方案1 >方案2>方案3。方案1比方案2、方案3分别高5%和31%；地埋部分投入方案1比方案2低14%，比方案3高53.7%；地面部分投入方案1比方案2、3分别高16.3%和12.2%；施工安装费方案比方案2、方案3分别高7%和19%；运行管理费差距较小，总投入方案1比方案2、3高5.3%和29.6%，由于方案3的地埋分干管管径降低一级，分干管和支管长度减少，所以材料费、施工安装费用和管理费用均减少，使得总投入减少。

从表3可以看出，方案2、方案3的棉桃数量分别比方案1多0.7个、0.9个，方案2、方案3的株高分别比方案1高4.67厘米、6.22厘米，方案2、方案3的株径分别比方案1粗0.43厘米、0.52厘米，方案2和3无论是棉桃数量、株高，还是株径均比方案1有所提高，主要是因为环状管网节点压力相对均衡，提高了灌水均匀度。方案3产量最高，提高了5.42%，每亩地增效124.2元。方案2和方案3在产量上较接近。

微灌工程采用环状管网和小流量滴灌带可以在一定程度上降低管网压力等级和投入成本。采用小流量滴灌带的环状管网滴灌系统对棉花有一定的增产效果，需进一步扩大系统面积进行验证。

参考文献

[1]李宝珠.微灌工程干管环状管网模式研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2007.

[2]付玉娟，蔡焕杰.灌溉管网优化研究现状与展望[J].西北农林科技大学学报，2005，33（11）：137-139.

[3]毛管不同布置方式下滴灌管网压力流量分布特性研究[J].农业工程，2015，32（10）：185-186.

作者简介：程莲，硕士，农艺师，研究方向：农业节水灌溉和作物栽培技术研究。