高标准灌区节水工程方案比选

何 毅

(阿克苏塔河源勘测设计院有限公司，新疆 阿克苏 843000)

1 项目概况

新疆第一师九高标准农田建设项目区位于第一师九团东部的九连、十连，距九团绿源社区约13 km、九团团部约12 km。项目区范围东至新玉阿公路，西接九团十四连，北临九团十八连，南临阿拉尔市工业园区。项目区属于平原地貌，总面积为2567.67 hm2，建设规模为2102.70 hm2，建成高标准农田面积2097.31 hm2，项目区耕地面积为2097.31 hm2，建成高效节水面积为2097.31 hm2。

2 高标准灌区节水方案比选

2.1 高效节水技术模式的确定

根据本项目水源类型及作物种植特点，并考虑到当地气候干旱，蒸发量大，土壤以及风力因素等，未将微喷灌作为节水技术选择对象。本项目种植作物主要为棉花，根据以往各团场建设高效节水灌溉的情况，及作物种植结构等情况确定适合项目团场的高效节水技模式，本项目棉花种植采用滴灌的灌溉方式。结合项目区水源、地形地貌、农业灌溉管理现状等因素，本项目高效节水灌溉工程的模式为：农业加压滴灌+农业节水措施+节水管理技术[1-3]。

2.2 灌水器比选

目前可供灌区选择的滴灌带主要有两种类型：一年一用的单翼迷宫式滴灌带,二至三年一用的内镶式滴灌带(管)。

2.2.1 一年一用的单翼迷宫式滴灌带

一年一用的单翼迷宫式滴灌带，其特点是价格低廉，一次性使用，单根为满足均匀度要求铺设长度较短，致使支管增加。

2.2.2 二至三年一用的内镶式滴灌带(管)

二至三年一用的内镶式滴灌带(管)，其特点是使用寿命长，性能稳定，铺设长度较前者长，但价格较高，需进行回收管理，回收管理较频繁，且如管理不当，会因鼠咬破坏造成损失，或来年使用时局部有扭曲划伤现象，造成水流不畅或漏水影响,灌溉质量[4-8]。

2.2.3 灌水器选取

根据《塑料节水灌溉器材 第3部分：内镶式滴灌管及滴灌带》(GB/T 19812.3—2017)第6.3.3和6.4.2条文的要求，滴灌带滴水孔间距偏差率应在±5%的范围内，并应选取流量的变异系数≤7%的产品。根据目前滴灌灌水器的种类，结合作物种植结构、土壤质地，同时考虑铺设、回收等施工使用方便的要求，同时根据项目区经济发展水平及管理水平，综合考虑各种滴灌带价格、使用年限、质量、管理条件等多方面因素，本项目棉花选用WDF16/1.8-100型号的滴灌带，均为一年一用单翼迷宫式滴管带。滴灌带参数见表1。

表1 滴灌带参数

2.3 过滤器选择

依据《兵团南疆大中型灌区20万hm2田间高效节水项目建设标准》中过滤器应根据灌溉水源含杂质的情况及灌水器对水质的要求合理选择，过滤器冲洗方式应为自动反冲洗；地表水为水源且水中悬浮杂质浓度较大时，宜采用泵前过滤器或其他型式的初级过滤设施，过滤器额定流量应根据水质情况不小于系统设计流量的1.2～1.5倍。现阶段过滤器一般使用自动反冲洗过滤器和前置过滤器两种，下面对两种过滤器进行对比。

2.3.1 方案一：前置过滤器

前置过滤器的组成：前置过滤器放置于泵前清水池中，由滤网、高压水接口、收污筒、浮筒、浮筒抱箍、减速机(带电机)、皮带张力调节螺栓和出水口组成。其工作原理为：当微滤机置于水中时，由浮筒产生浮力使微滤机浮于水面，此时柱体形滤网的大部分浸泡于水中，水会通过滤网进入到柱体形滤网内，从而对水进行过滤，出水口用软管连接到水泵上，当水泵运行时会把滤网里面经过过滤的水抽走，原水由自压下又会透过滤网进入到滤网圆柱体里面，从而进行循环过滤。前置过滤器结构见图1。

图1 前置过滤器

前置过滤器的优点：水先经前置过滤器过滤后进入水泵，水上漂的过滤和自清洗在沉砂池内完成，加上配套回收分离罐实现对浮游生物和反洗水的分离，减少水资源和肥料的浪费；进入水泵的水是经过过滤的，可有效地保证水泵不被堵塞，从而延长水泵及电机的使用寿命；水上漂微虑机在水泵前即对水泵进行过滤，水泵出水压损低、流量恒定，压力波动小，也完全不用考虑传统过滤器低压状态下无法正常反洗的问题。缺点：由于前置过滤器放置于清水池中，对清水池有一定的尺寸要求，较自动反冲洗过滤器可能略大；对于富含泥沙水质、藻类、水草，季节性的柳絮杨絮等水上漂浮物过滤效果反响不一，一师一、二、三团试验反映，过滤效果不够理想；前置过滤器放置于清水池中，冬季需拆除清洗，增加运行和管理的难度；前置过滤器目前在一师使用较少，群众接受程度不高，但在北疆部分地区反响良好，可能存在地域性差别。

2.3.2 方案二：自动反冲洗过滤器

自动反冲洗过滤器的组成：由筒体、不锈钢滤网、传动装置等构件组成，具体见图2。

图2 自动反冲洗过滤器

自动反冲洗过滤器的优点：自动反冲洗结构简单、反冲洗时间短，流量和压力损失较小，自动反冲洗过滤器采用智能化控制，自动化程度较高，过滤精度较高，操作管理简单，不断流等优点。缺点：水源水未过滤直接进入水泵后再进入自动反冲洗过滤器过滤，水中杂质、泥沙、悬浮物等对水泵造成损害，建少了水泵运行寿命；由于电机、传动轴故障等故障过滤柱隔板内杂质易淤积。

2.3.3 过滤器选取

近年来泵前过滤器正在推广，经过2016年塔里木灌区田间高效节水的使用，发现以下问题，现在已建工程是采用泵前过滤器和泵后自动反冲洗过滤器同时使用，无法单独对泵前过滤器的使用性能进行评价，从目前使用情况来看泵前过滤器价格较贵需要冬季进行拆卸保护和春季进行安装，体积较大操作十分不便，需要较大尺寸的清水池且设备暴露在外存在抗老化、防盗、防破坏以及使用年限的问题，加之在使用过程中来水经过排渠沉淀后水质较清，泵前过滤器运行时反而将清水池内的水搅浑影响过滤效果；反观本地多年使用的自动反冲洗过滤器放在室内固定安装，解决了以上很多问题，考虑到泵前过滤器和目前使用自动反冲洗过滤器均为网式过滤器，以及建设项目投资因素本项目，故此次滴灌采用自动反冲洗过滤器。

2.4 管材选择

目前滴灌上常用的管材有PVC-M、PVC-U、PE管三种，三种管材的性能如表2所列，不同尺寸大小管材相应价格如表3所列。

表2 管材性能

表3 管材价格

PE管韧性较好由于管材价格较高滴灌上很少使用，多用在给水管道上；PVC-M通过改性继承了PVC-U及PE管的刚性和韧性，壁厚较小管材价格略低于PVC-U管材价格，管道工作压力0.63 MPa 较适合喷滴灌结合的系统。通过对以上三种管材的分析，设计从这三种管材的力学性能、物理性能、管材价格等多种性能进行比较，并根据本灌区给水管材使用的实践经验以及工程投资等方面的综合考虑，本区地势较为平坦，气候炎热，作物多为棉花、果树，滴灌系统比较适用，设计上水泵扬程一般为32～44 m，0.4 MPa管道完全能够满足要求，且一师此次建设面积较大，考虑到水泵扬程、施工工期较短以及市场管材供应能力以及以往建设情况，本次滴灌地埋管道均采用PVC-U硬聚氯乙烯管。

3 结 语

(1)新疆一师九团高标准灌区建设，从可持续利用和可持续发展的角度改善土地利用条件，提高土地利用率和土地质量，优化土地利用结构，使社会经济发展与土地资源的承载能力相协调，促进土地资源可持续利用。

(2)高标准灌区建设综合考虑土地开发整理的社会效益、经济效益和生态效益项目以现代化农业为基础，完善、提升项目区的水利灌溉及田间道路等基础设施。项目的实施，能调整项目所在地的农业产业结构，促进经济发展；整理后区域内形成完善的农业基础设施，形成高质量的农田，使土地资源得以持续利用；工程设施防止水土流失，改善区域性的生态环境，使社会效益、经济效益和生态效益达到统一。

(3)项目规划涉及农、林、牧、水、电等各业，涉及当地职工的切身利益，在政府决策的基础上，应广泛征求项目区群众意见，获取广大群众的支持，为项目顺利实施奠定基础，公众参与项目规划的方案编制，有利于及时发现问题、解决问题，并有利于规划的实施。