高效节水灌溉之滴灌技术的应用

高效节水灌溉之滴灌技术的应用
作者：刘洋
来源：《城市建设理论研究》2013年第36期
摘要：滴灌是高效节水灌溉的一种，在水资源供需矛盾凸显的情况下，滴灌技术极大的提高了水资源的利用率。

关键词：高效节水；滴灌；应用
中图分类号：S274.2文献标识码： A
一、高效节水灌溉技术
高效节水灌溉是对除土渠输水和地表漫灌之外所有输、灌水方式的统称。

根据灌溉技术发展的进程，输水方式在土渠的基础上大致经过防渗渠和管道输水两个阶段，输水过程的水利用系数从0.3逐步提高到0.95，灌水方式则在地表漫灌的基础上发展为喷灌、微灌、直至地下滴灌，水的利用系数从0.3逐步提高到0.98。

高效节水灌溉技术包括喷灌、微灌和滴灌。

其中滴灌技术是近年来出现的最先进的灌溉技术，地下滴灌的蒸发量极小，能完全不受风的影响，可实施立体精确定位水肥灌溉。

水的利用率高达0.95，理论上水的损失微乎其微。

设施损耗少，免受紫外线辐射的影响，不易老化。

二、滴灌技术
滴灌是利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。

它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，水的利用率可达95%。

滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果，同时可以结合施肥，提高肥效一倍以上。

可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。

滴灌系统由水源、首部控制枢纽、输水管道系统和滴水器四部分组成。

水源由机井、机电设备等组成，首部控制枢纽由过滤器、施肥设施、闸阀、水表等组成，输水管道由干、支、毛管三级组成。

水源通过水泵由首部控制枢纽把水送给输水管道系统，干管输水为分干管配水，输水分干管沿棚群走向垂直干管布置，每条分干管控制一排大棚，分干管再配水给支管，每条支管控制1座大棚。

支管将压力水流引入大棚，再通过旁通将毛管与之连接，把灌溉水流送至植物根部。

滴灌具有省水节能、灌水均匀、土壤和地形适应性强、增加产量、提高品质、省工、省肥（药）的优点，同时也具有投资较高、管道和滴头容易堵塞、对水质要求高的缺点。

三、滴灌技术的应用
阜阳市颍东区作为一个灌溉技术落后，水资源浪费严重的地区，实施高效节水灌溉是势在必行的举措。

在颍东区2012年小型农田水利重点县建设工程中，针对新华办事处蔬菜大棚温室区，就采取了大棚滴灌技术。

新华办事处蔬菜大棚温室区面积91亩，大棚82座，机井位于大棚区东部中央，干管自东向西输水双向为分干管配水，输水分干管南西北布置。

1、典型大棚系统设计标准
一般情况下，当滴灌的均匀系数Cu=98%，滴头的流量偏差qv≤10%,若取滴头的流态指数X=0.5，则滴灌的允许设计水头偏差率〔hv〕为20%。

棚内耕层土壤为壤土，根据《微灌工程技术规范》，取滴灌的允许灌水强度ρ允
=10mm/h，设计湿润比P=70%。

2、毛管与滴头间距的确定
结合当地大棚种植习惯，初步拟定滴灌带间距（SL）为0.8m，滴头间距（Se）为0.5m，并选择Ф16×0.6mm的内镶式滴灌带，内径为14.8mm。

其滴灌强度ρ为
5.0（mm/h）
参考有关资料，湿润带宽度DW可达0.6m，按上述布置的滴灌带，其实际土壤湿润比P 为：P实78.8%
以上结果表明，所选滴灌带满足设计要求。

3、毛管极限长度校核
由于大棚区地势平坦，大棚进口处可不设水阻管或压力调节器，则系统支、毛管的允许压力差[△h]为 2.0m
由于大棚内支管较短，而毛管很长，将允许水头差合理的分配给支、毛管取分配系数为=0.2，=0.8，则[△h]毛 =0.4m
当滴灌带中滴头流量为2.0L/h、滴头间距0.5m、滴灌均匀度为98%时，不考虑地形变化，Ф16mm毛管允许铺设的最大长度L毛92.8m
本次设计大棚滴灌带长度为80m，故所选的滴灌带可满足滴灌均匀度的要求。

4、大棚滴灌制度的拟定
（1）灌水定额
取计划湿润层深度H=0.3m，田间持水量为25%，适宜土壤含水量上、下限分别为田间持水量的95%和70%，取=0.238，=0.175，耕层土壤容重=1.40g/cm3 ,土壤湿润比P=70%，滴灌水的利用系数η取0.9。

计算灌水定额m为20.58mm
每个标准大棚的面积为7×80m=560（m2）=0.84（亩），则灌水定额M滴为11.53（m3/座）
（2）灌水周期
根据《微灌工程技术规范》，取大棚蔬菜耗水强度Ea=3.0mm/d,则灌水周期T为6.17（d），取灌水周期为6.0d。

（3）大棚一次灌水延续时间t棚=2.7（h）
（4）轮灌区的划分
根据棚内布置的毛管及滴头数量，计算单棚设计流：Q棚=2.56（m3/h）
根据单井出水量Q井=35m3/h，则同时可以进行滴灌的大棚数量N为：N≤13.6（个），取N=12个；
按系统每天工作t=8小时计，则整个小区内大棚一次灌水周期为：T =2.3(d)< T允=6.0d
因此，可采用上述轮灌方法。

5、过滤器型式选择
因地下水含有一定的砂粒，系统流量Q总=25.6 m3/h，根据过滤器选型指南并结合生产厂商可供规格，选择L80-W80型离心+网式组合过滤器，其前级为离心式过滤器，次级为网式过滤器。

并在过滤器前后设置2.5级压力表，监测其工作状况。

6、机泵选型
（1）滴灌系统设计水头
项目区内机井的稳定动水位一般在6.0m以内，枢纽地面与毛管进口的高差取0.5m，取过滤器冲洗前最大水头损失为5.0m，枢纽各级闸阀的水头损失和为1.0m，机井内管道水头损失
为1.0m，由前面计算干、支、毛管各级沿程水头损失和局部水头损失为4.8m，典型毛管进口的设计水头为10m，则系统设计水头H为：
H=6.5+0.5+5+1.0+1.0+4.8+10=28.8（m）
（2）机泵选型
根据管网设计流量和工作压力，查水泵手册，选用200QJ32-39/3型潜水泵。

7、管网结构设计
因塑料管的线膨系数很大，为使管线在温度变化时可自由伸缩，初步拟定在干管、支管上每隔60m设置一个伸缩接头。

各级管道分叉转弯处需砌筑镇墩，以防管线充水时发生位移。

镇墩尺寸为
0.5m×0.5m×0.5m。

另外，为防止停机后，管网水流回灌入井，引起水泵倒转而损坏，故应在水泵出口处安装逆止阀。

考虑到该区的气候条件和机械耕作碾压的影响，设计干、支管的埋设深度定为80cm。

为控制支管的运行，支管首部设控制闸阀，尾部设泄水阀。

各闸阀处均应砌阀门井保护。

四、滴灌管理
滴灌管理包括组织管理、工程管理和用水管理。

要完善滴灌管理制度，制定工程管理措施，确定合理水价，明确职责，加强宣传，增强人们节水意识，真正达到节水的目的。

五、结语
在水资源紧缺、供需平衡严重失衡与用水矛盾日益突出的今天，滴灌作为高效节水灌溉的一种，对目前农业用水紧张有一定的缓解作用。

而农业又是我国的基础和用水大户，保证农业稳定有序的发展是必须的，所以探讨包括滴灌在内的高效节水方式是十分必要的。

参考文献：
（1）《微灌工程技术规范》（GB/T 50485-2009）
（2）《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363-2006）
（3）肖怀玺；《农业与技术》；2013年第3期。