滴灌系统设计简述

谢龙缘

摘要：渗灌、喷灌和滴灌是农田灌溉系统中最常见的三种灌溉方式，与其他灌溉方式相比，滴灌具有节水保肥效果好、水肥一体化管理水平高、环境适应性强等特点。随着农业现代化进程的加快，以滴灌为代表的自动化灌溉技术应用水平不断提高;本文通过对滴灌系统设计进行简要论述，旨在对农业工作者开展田间滴灌提供理论上的技术指导。

关键词：农田灌溉;滴灌;系统设计

1.    农田灌溉系统的现状

我国的农田灌溉工程，大部分始建于建国初期，且以灌水效率较低的漫灌为主，不仅严重浪费水资源，而且随着时间推移，灌溉渠道的渗漏、淤积和杂草等问题日益凸显。随着农业农村现代化和乡村振兴政策的逐步实施，灌溉系统对现阶段农业发展的制约作用越发明显，亟需大面积推广以滴灌和喷灌为代表的现代高效节水农业。

1.1  管护力度不足

现阶段，大多数建成投入使用的农田灌溉系统在出现渠系老化、管道淤塞和杂草蔓延等问题后，没有得到及时的清理和维护，很难适应现代高效农业的发展需求。灌溉系统使用过程中也，偷水、抢水现象时有发生，原因归根结底，一方面在于地方政府缺乏足额的专项资金对灌溉系统进行工程维护，另一方面在于基层缺乏足够的科技人员对灌溉系统进行常态化管理。

2.    滴灌技术原理及特点

2.1  滴灌技术的原理

滴灌是将具有一定压力的水，过滤后经供水管网（滴灌管、滴灌带或滴头）以水滴的形式缓慢均匀地渗入作物根部附近土壤的灌水方式。滴灌技术主要使用与直径管道较小的匹配喷头，在机械化配套设备的协作下工作，。同时辅以自动控制技术持续改进优化，以减少水分的蒸发损失。滴灌技术的最大优点在于精准灌溉，可以极大限度地提高农作物的成活率和生长质量，但是在使用过程中极易发生污物堵塞问题，对水质有较高的要求。

2.2  滴灌技术的优点

2.2.1      节水保肥效果好

滴灌仅需湿润作物根部附近土壤，其他区域土壤水分含量较低，一方面不会产生地面径流，减少了水分的蒸发，还容易掌握精确的施水深度，另一方面干燥的株间土壤环境还能有效抑制杂草的蔓延，水肥尽数被作物吸收，养分利用率高。

2.2.2      水肥一体化管理水平高

滴灌可以借助压力系统，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起，通过管道和滴头形成对作物生长发育区域均匀、定时和定量的灌溉，使作物根系土壤始终保持疏松和含水量适宜;同时根据不同的土壤环境和养分含量状况，作物不同生长期需水需肥规律情况进行不同灌溉差异化设计，把水分和养分按比例直接提供给作物，空前提高水肥一体化管理水平。

2.2.3      环境适应性强

滴灌对地形和土壤的适应能力较强。一方面，由于滴头能够在较大的压力范围内工作且出流均匀，适宜于地形有起伏的地块和不同形状的土壤。另一方面，因为株间灌水不够充分，杂草不易存活，中耕除草的频率随之大大降低，不会引发地面土壤板结。

3.    滴灌系统设计

3.1  管网布置

在滴灌系统设计中，布设管网的目的是为了对水进行加压，使水源从主管道均匀流向支管，然后顺利流入滴灌管内。由于每个地区的地形不同，在地形复杂的地区布设管网时，可以采用鱼骨式施工方法以节约水资源;同时应对干管进行深埋处理，埋深在1m左右，支管可以布置在地面。管道系统可根据地形、水源和用户用水情况，采用环状管网或树枝状管网。各用水单位应设置独立的配水口，配水口的位置、给水栓的型号和规格尺寸，必须与相应的灌溉方法和移动管道连接方式一致。各级管道进口必须设置节制阀，分水口较多的输配水管道，每隔3～5个分水口应设置一个节制阀;管道最低处应设置排水沟阀;水泵出口逆止阀或压力池放水阀下游，以及可能产生水锤负压或水柱分离的地方应安装进气阀;管道的驼峰处或长度大于3km但无明显驼峰的管道中段安装排气阀;水泵出口处（逆止阀下游或闸阀上游）安装水锤防护装置;在适当位置设置压力、流量计量装置。

3.2  管道的选材

管道的选材应符合以下条件：所选管材的工作压力应大于或等于灌溉管道系统分区或分段的设计工作压力;固定管道宜优先选用硬塑料管、钢丝网水泥管或钢筋混凝土管，选用钢管、铸铁管时，应进行防腐蚀处理;所选管材外形、规格、尺寸、公差配合和技术性能指标必须符合国家现行标准的规定，管材使用年限应符合规范规定。所选管材必须经国家计量认证的质检机构抽检合格。由于管道材料根据不同壁厚价格区别较大，因此，设计时应根据水压分段设计不同承压材料。

3.3  首部枢纽设计

系统首部设计方案由以下几部分构成：（1）过滤装置，滴灌系统的水源为地表水，通过将过滤装置安装在主管道中，并配备用于安装和固定的配件。该过滤装置可自动过滤水质，以确保流出水的纯净度，防止发生污垢堵塞管道等问题;（2）结合系统设计要求对施肥流量进行设计，通过查阅相关滴灌设计图集中的微灌肥料设计参数，要求在每个系统都应配备300L容量肥料箱1 个;

3.4  配套工程设计

滴灌系统中的配套工程由以下几部分构成：（1）管沟，根据相关地质要求，开挖后，需保证沟槽底部具备较高平整度，并且可以将管沟横断面设计为梯形，使其具备较高的安全稳定性。开挖沟槽坡度一般为1：0.5，并且使用原土进行均匀回填，在回填时，应保证距管壁20厘米以内的土壤层中不应含有尖锐的砾石，管沟的深度和宽度应通过可以科学计算确定;（2）泵房，由砖和混凝土砌成泵房，在设计泵房大小时，应结合安装设备的尺寸确定大小，将过滤装置安装在系统首部，结合电机、控制阀和配电设备的使用和维护要求确定安装尺寸;（3）管道交叉建筑物，为避免管道出现老化，应将抗老化材料缠绕在钢筋混凝土上，然后安装钢筋混凝土套管;如主、干管道需要穿越沟渠或道路时，应加设钢筋混凝土套管，其套管规格为DN600;（4）镇墩，结合静态（动态）水压计在各个位置显示的数据，在管道转角位置、管道变径位置和终端排水位置设置镇墩，并严格计算其具体尺寸，以满足建筑物稳定性要求;（5）阀门井和排水井，將阀门井的位置设置在装有进排气装置或阀门等主管或干管上，并将排水井设置在分干管末端，在设计井尺寸时，应根据井内放置设备的大小进行确定，并要保证后期维保方便。

3.5  水泵的选型

在进行水泵设计的过程中，如果在扬程选择上过于保守，则有很大的可能造成水泵选择功率过大，使得水泵的实际运行效率降低，增加运行过程中电能的损耗量，而且还可能引起叶轮气蚀、辅助电机超载的问题出现。因此，在实际的水泵设计选型过程中，首先应根据实际需求情况绘制出对应的管道特性曲线，然后在此基础上挑选出相对较为适合的水泵规格型号，根据水泵的运行参数绘制不同扬程、不同流量状态下水泵的运行效率曲线，再将其与前期绘制的管道特性曲线进行比较，从中找出运行效率较高的水泵规格型号，最后综合对比挑选出来的水泵型号，从中找出最优的水泵设计选型方案。

4.    结束语

随着社会经济的持续发展，在我国农田水利工程中，滴灌技术得到了广泛的推广与使用。从实践来看，这项技术具有很多优势，并且适合在大多数地区的农田灌溉工程中推广应用，但是该技术也有其弊端，因此，在实际应用过程中，还应对滴灌系统的设计进行优化改良，以提高滴灌系统的应用价值，为加快农业现代化进程奠定更好的基础。

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