基于作物灌溉方式及单井控制灌溉面积计算探析

李 腾

(辽宁省盘锦水文局，辽宁 盘锦 124010)

1 概 述

建平县总土地面积48.7万hm2，耕地面积18.398万hm2，项目区现有耕地面积12.02万hm2，占全县总耕地面积的65.32%，农业人口人均耕地0.35hm2，项目区农作物播种面积11.65万hm2，粮食作物10.47万hm2，玉米面积7.07万hm2，粮食总产量为4.85亿kg；经济作物1.17万hm2，年产量124万kg。灌溉水源全部为地下水，供水工程以旧井改造为主。井灌区滴灌工程主要建设内容包括水源工程、首部工程、管道铺设工程等。改造水源井321眼，铺设地面辅管547km，铺设滴灌带6.5万km。

滴灌系统构成由水源、加压提水设备(水泵)、首部装置(含过滤器、IC卡智能测控设备、施肥设施等)、干管、支管、辅管、毛管(滴灌带)等组成。其中，干管、支管采取地埋形式。

2 滴灌工程布置

滴灌工程系统由水源工程，首部枢纽，输配水管网，灌水器及控制装置，量测和保护装置等组成[1]。

如建平县建平镇灌溉区域的设计：从水源井向地块内布置一条干管，垂直于干管布置5条支管，支管间距为140m，干管为PVCφ160管，长度为890m，支管为PVCφ110管，每条支管长度为410m，双向布置毛管。

毛管垂直于支管布置，毛管铺设长度根据实际地形布置，一膜一条毛管，毛管间距为1.2m，滴头间距为0.3m，滴头流量1.38L/h。滴灌带采用内镶贴片式，铺设长度为70m。共布设66个轮灌小区。

3 玉米生长期

3.1 底墒水

建平县春季降水量较大，气候多封干燥，土壤水分流失较为普遍，播种时间、耕层土壤水分比大多数年份的种子发芽需水量少。种子萌发至适宜的土壤水分是是解决出苗的关键，灌溉前可通过保湿膜或膜下滴灌覆盖。确保有一个适宜的水分条件下，播种前灌溉用水的375-450m3/hm2为宜。如果播种后灌水，就要严格控制灌水量，不要过多，以免造成低温对出苗的不利影响。

3.2 育苗水

玉米苗期水分需求量不大，土壤含水量适宜为60%，如<60%需要进行灌溉，灌溉定额225 m3/hm2左右。

蹲苗一般开始出苗后，到拔节前结束，持续约一个月左右时间，无论是否灌溉应根据具体品种及土壤含水量等决定，蹲苗期间如在中午打绺，而在傍晚又能展开的地块则可以不用急于灌溉,如果到晚上叶子不能恢复，则应灌溉一次。

3.3 拔节期孕穗水

出苗后35d左右，拔节期和孕穗期植株生长，由于植物蒸腾的高温期，土壤水分供应充分，如果缺水的植物会造成干旱，阻碍正常幼穗分化，甚至雌穗不能形成果穗，造成空杆，雄穗则不能抽出，带来严重的减产[2]。在这期间，如果土壤水分低于田间持水量的65%时，应及时灌溉，确保植物根系的生长，茎粗壮，有利于形成大穗，拔节期灌溉用水量应控制在300-400m3/hm2。

3.4 灌浆成熟水

抽穗开花期是作物生理需水量的高峰期，也是建平县降水集中期。自然降雨与作物需水量大致相等，但这一时期应特别重视水资源短缺问题。缺水应及时补充灌溉。

4 灌水时间

掌握灌溉时间，充分利用自然降水是节能高产的关键因素。由于缺水和干旱，会造成作物减产。

1)决定是否需要灌溉是根据季节、雨量、天气决定，水分迅速蒸发，通常有15-20d不降雨的情况下作物需要灌溉，作物生长后期，有事不需要灌溉，但是为了防止霜冻等灾害应及时灌溉。

2)看土：在设备缺乏的情况下，很难直观地掌握不同类型的土壤湿润程度。当土壤里的泥土攥后放开成团为湿润时，它就变得湿润了。否则应视为干旱，应在松土后灌溉[3]。

3)看苗：灌溉主要依靠作物生长，而作物的发育是主要的基础。当作物水分供给不上枝叶枯萎时，植物生长速率明显减慢。当出现上述现象时，有必要及时灌溉。当树叶变了，中午高温，晚上不能充分展开，应及时灌溉。

4)灌水次数：根据不同水文年(实际情况)，平均干旱年(70%频率年)可灌溉4次，玉米主要拔节、孕穗、抽水、灌浆期灌水。严重干旱(频率90%年)应灌溉5次水、苗期玉米、拔节、孕穗、抽穗和灌浆期灌水[4]。

5 单井控制灌溉面积计算

单井控制灌溉面积采用公式为：

A=(η×Qs×Td)/10×Ea

(1)

式中，A为单井控制面积，hm2；Qs为单井可供流量，80m3/h；Ea为设计耗水强度mm/d，取6mm/d；Td为水泵日供水小时数，td取20h/d；η为灌溉水利用系数，η=0.95。

经计算，该井可控制灌溉面积25.3hm2，合25.3hm2。

同时根据调查和对区域进行的单井抽水试验获取的数据，“节水增粮行动”项目区内的单井涌水量在25.1 m3/h至120 m3/h之间，则根据上面计算公式，同理可以计算出不同可供水量如25、50、60以及120 m3/h的可控制面积，分别为7.9hm2、15.87hm2、19hm2和38hm2。经计算片区内水井控制面积在7.95hm2和38hm2之间，井均控制面积17.83hm2。而项目区内目前有供水井1460眼，灌溉面积2.542万hm2，井均控制面积为17.41hm2，因此，项目区的水源井能够满足设计灌溉要求[5]。

6 轮灌制度的确定

项目区灌溉采取轮灌制度，轮灌制度的制定主要以最大灌水周期和一次灌水延续时间来确定。

如：项目区在5月上旬为需水高峰期，需水强度Ea=6mm/d，灌水周期可按Tmax=Mmx/Ea计算。

式中，Tmax为灌水周期，d；Mmax为最大净灌水定额18.1mm，Ea为设计耗水强度6mm/d。

由此可得，Tmax=3.29d，由T≤Tmax得到设计灌水周期为T=3d。

一次灌水延续时间由下式计算：

(2)

式中：m′为设计毛灌水定额，18mm；t为一次灌水延续时间，h；Se为灌水器间距，0.3m；SL为毛管间距，1.2m；q为灌水器流量，1.38L/h。

由此可得，一次灌水延续时间t=4.7h。

因此根据灌水周期和一次灌水时间以及项目区灌溉面积(18.67hm2)。可以将此区域划分为46个轮灌小区，每个轮灌小区的控制面积为0.406hm2。

7 结 论

7.1 取水方案

节水增粮灌溉采用膜下滴灌方式，即地下水是直接从地下水源井中抽取的，通过管道分阀灌溉方式控制灌溉。根据单次181.05m3/hm2灌溉定额来确定灌溉频次，根据实际灌溉情况一般情况下，年灌溉次数为3次，特别干旱年份最高灌溉频为次5次。

7.2 取用水的合理性

建平县有效灌溉面积3.46万hm2，项目区内现有灌溉面积3.063hm2，其中“节水增粮行动”项目实施后的的灌溉面积达2.542万hm2，占项目区灌溉面积的83.1%。由于该项目实施后，其节水量(2465.1万m3)是相当可观的，因此建平县实施“节水增粮行动”项目是符合节水政策要求的。

“节水增粮行动”工程的实施，灌溉水有效利用系数从0.65提高到0.95，高于“辽宁省工业用水定额”中地下水灌溉时，灌溉用水定额调整系数为0.93，因此，因此“节水增粮行动”项目所采用的灌溉用水有效利用系数是合理的。根据计算，合理的定额是905.25 m3/hm2，总耗水量为2301.1万m3。

[1]王文艳.高效节水玉米膜下滴灌技术[J].新农业，2014 (19)：26-28.

[2]郭伟令.玉米创高产集成配套栽培新技术[J].农业科技通讯，2014 (01)：49-50.

[3]赵立军.试论高效节水玉米膜下滴灌技术[J].农民致富之友，2014 (19)：67-68.

[4]李云生.辽宁省朝阳市龙城区节水增粮项目水资源论证分析[J].水利发展研究，2014(07)：89-92.

[5]颜世海.彰武县玉米膜下滴灌栽培技术[J].现代农业科技，2012(04)：51-54.