吉林省西部蔬菜膜下滴灌工程设计与施工探索

程守一，吴建会

(1.乾安县大布苏镇水管所，吉林 乾安 131401； 2.乾安县水政水资源管理中心，吉林 乾安 131401)

吉林省西部地区年降水量在400 mm左右，年均降水量较低，蒸发量高，且年内降水分布不匀，七、八月份为降水集中期，占全年降水量的50%以上。干旱灾害不仅直接导致农业减产，而且其持续累积会使土地资源退化、水资源耗竭及生态环境遭到破坏，制约可持续发展[1]。尽管20世纪60年代起该地区就开始打机电井，开发地下水资源，解决干旱问题，但实际效果并不令人满意，如何科学高效地开发利用地下水源，战胜干旱，改善农业生产条件，提高农业经济效益，已成为该地区水利工作的重点。当前，作为一项现代化的灌溉方法——滴灌技术，在农田灌溉中被广泛采用，该技术在改善干旱地区农业用水困境，发展农业生产中有着重要的促进作用。近年，这项技术也被引入了该地区的蔬菜种植灌溉中。

1 滴灌技术原理及使用优势

1.1 滴灌技术原理

滴灌是一种新型的低压节水灌溉技术，过滤之后的水资源在压力作用下通过管道系统被均匀地输送到作物根部进行局部灌溉。相对于喷灌减少了蒸发带来的损失，能够达到更好的节水效果，水的利用率可达95%。同时可以结合施肥，提高肥效。但使用过程中易出现滴头堵塞的问题，所以应对水源进行严格的过滤处理。

1.2 滴灌技术的使用优势

1.2.1 提高水资源与肥料的利用率

滴灌是通过管道系统和灌水器，将水、化肥和农药均匀地滴入作物根区，灌溉过程中蒸发损失小且不会产生地面径流与深层渗漏，不会造成水的浪费，水资源利用率达95%以上，是干旱地区农田灌溉的最优选择。由于滴灌可实现水与肥或是农药的同步，化肥与农药随着水被注入到作物根系区，使肥料与农药的利用率有效提高，同时，小范围微量灌溉，不仅减少了化肥与农药的使用量，节约生产投入，也减轻了对环境的污染。

1.2.2 有利于省工增产

由于滴灌是将水滴入作物根区土壤中的灌溉方法，株间没有充足的水分，不利于杂草生长，因此，不但减少了除草用工，而且由于作物根区能够保持良好的供水和供肥状态，有力地促进了农田产量的提升。滴灌技术具有省水、增加产出的特点，是我国目前在干旱地区推行农业灌溉的重点方向[2]。

1.2.3 有利于温度和湿度的控制

传统漫灌式农田灌溉不仅耗水量大，而且地温降低快，灌溉深，不利于地面温度回升，尤其在大棚作物灌溉中，大量的水蒸发后，会导致大棚湿度过高，导致作物病虫害发生。而滴灌在保持地面温度与大棚内湿度方面具有明显优势，进而有效地减少了病虫害的发生。

1.2.4 有利于保持土壤结构

传统的漫灌式浇灌方式使土壤被大量的水冲刷会形成严重的板结，土壤通气性下降。而滴灌中水缓慢均匀地渗入土壤，不会对土壤结构形成产生破坏，更好地提升了灌溉的效果。但是也存在一定的缺点，如滴灌系统中的滴头容易被杂质、矿物质堵塞，工程造价高，工程的建设与后期维护有很高的技术要求等。

通过发展高效节水灌溉，改变传统灌溉模式，有利于实现农业生产的专业化、规模化与集约化[3]。

2 灌溉工程设计

滴灌工程设计涉及到作物种植地块的自然条件，栽培模式与水源条件等多方面因素，所以在规划设计过程中要全面考虑各种因素的影响[4]。根据灌溉施工规划要求，滴灌区为近似长方形的农田，约30亩，地形平坦，土质以沙质土壤与黑钙土为主，滴灌用水为地下水，通过加压泵站加压送入输水管网。配水支管的进口均设过滤器、压差式施肥罐。

2.1 基本参数

根据该地区土壤与气候状况，本项目设计中，田间水资源利用系数η为0.95；计划湿润层深度z为0.5 m；设计耗水强度Ea为4.5 mm。适宜土壤含水率上限θmax与下限θmin分别取田间持水量的100%和60%；土壤容重γ为1.5 g/cm3；田间持水量θ田为18%。土壤润湿比为60%。

2.2 灌水器的布置

设计区种植模式为“1膜1管宽窄行种植”。行宽(40+80) m，株距0.25 m。滴灌带铺设间距为膜内滴灌带间距SL为1.2 m。选用单翼式迷宫式滴灌带，滴头工作压力为0.1～0.15 MPa，滴头间距Se为0.25 m；滴头流量qd为2.0 L/h，湿润宽度w为0.45 m。

2.3 灌溉制度

根据所设定的设计参数与灌水定额计算公式可以得出灌水定额，基本参数前面已经给定，计算公式为：

m=1 000γzp(θmax-θmin)/η。

(1)

经计算，设计灌水定额m为34.1 mm，两次灌水的间隔时间又称灌水周期，灌水周期计算公式为：

T=(m/Ea)/η。

(2)

经计算，设计灌水周期T=7.58 d，所以，最终选取周期T为7 d。

灌溉制度的另一个重要指标为一次灌水持续时间，计算公式为：

t=mSeSL/qd。

(3)

根据所设定基本参数与灌水器的布置的各项数值，计算出一次性灌水持续时间t为5.115 h，取t=5 h。

3 地面管线系统工程施工

在做好一系列施工前准备后，进入正式施工程序。

3.1 管槽施工

在管槽施工中按照施工放样与槽底设计开挖，达到了槽底坡度均匀，并确保了管道无积水与管槽挖掘深度要求。挖掘后进行管槽底部整平，清除了底部杂物。管槽所经过的硬基础处，宽度均超过10 cm。平整后需回填夯实达到设计高程。固定墩坑、阀门井与管槽开挖同时进行。

在管槽回填时，先在管段无接缝处覆土固定，待系统全部安装完毕后经冲洗试压，确定系统全部工作正常后，经检验合格后回填。回填前排净了槽内积水，并清除了槽内杂物，并保证了在管壁周围20 cm之内的覆土没有砾石和大土块，回填在管道两侧同时进行，并分层踩实或轻夯，回填后高于原地面以上10 cm。

3.2 管线施工

管沟宽度大于80 cm，基槽顺直、平整，为了便于将管中余水排出，管沟按规定进行放坡，纵向坡度应大于2‰。固定墩设定在干管转弯、分岔、三通或阀门处，并在地面坡度超过20%时增设固定墩。同样，在铺设过程中，在管段无接缝处先行覆土固定，待全部安装完毕，并经冲洗试压后回填。

3.3 管线安装

管线安装分干管安装与支付管安装，在干管安装前对塑料管的规格和尺寸进行了严格复查，并保持管内清洁。承插管安装轴线保证了对直复合，承插深度约为管外径的1～1.5倍，插头与承插口均涂粘合剂后，转动管端使得粘合剂能够填满空隙，并保证粘结后24 h内未移动管道。塑料管套接时，插头外缘加工成了斜口，并涂了润滑剂，正对密封胶圈，另一端用木锤轻锤至套管内规定深度。厚壁支管与付管铺设时应铺设1～2 d天后仍呈一定的自由弯曲状态，并保证了按扣三通时，在付管上打孔垂直于地面。毛管的铺设安装铺设中保证了毛管不被挂伤或磨损。毛管连接应紧固、密封。

4 结语

地膜滴灌技术具有显著的增温、节水、保墒的作用，不仅提高干旱地区水资源的利用率，更有利于增强土壤肥力，提升土壤性状，减少病虫草与冷涝旱风等灾害，进而提升了种植的经济效益。在膜下滴灌技术的推广应用中，科学合理的设计与施工是项目成功的前提与保障。滴灌工程设计涉及到项目区的地理位置、地形与地势状况，气候与土壤条件，项目区拟耕种作物与耕种模式，水资源条件等多方面因素。因此，规划设计与施工过程中要综合考虑各种因素的影响，统筹兼顾，确保滴灌的规划设计科学合理，具有可实施性。而且推广中，要注意相关的农机具及田管技术的配套，同时要加强节水灌溉技术的宣传与普及，以实现群众观念的变革。