滴灌灌溉技术在退耕还林工程中应用

李 婷

(新疆新水水力科技发展有限公司，乌鲁木齐830002)

1 工程概况

本工程的主要任务是针对灌区水资源紧缺的实际情况，为退耕还林成果实施节水灌溉技术措施，从根本上解决退耕户退耕后的长远生计和发展问题，确保退耕还林面积不减少，质量有保证，退耕地不“反弹”，退耕户能致富，从而达到巩固退耕还林成果的目的。从目前缺水原因分析表明，渠系水利用率相对较低，加上灌溉技术落后，节水灌溉面积少，因此增加滴灌面积势在必行，从而在根本上解决项目区季节性缺水的问题。现结合三坪农场2010年退耕还林节水灌溉工程，对滴灌灌溉技术进行探讨。

2 滴灌灌溉技术具体方案

2.1 滴灌系统设计思路

本次设计加压系统首部工程包括前池、加压系统、过滤系统等。项目采用滴灌灌溉技术，首部应选择在每个片区地形高处，且靠近输水渠道，项目区各系统均为西南向东北倾斜地形，首部布置于各系统的西南一侧或中部。首部前池包括沉砂池和蓄水池，前池沿输水渠道平行布置，前池后接水泵加压系统。加压系统过滤设备首部采用全自清网式过滤器过滤系统。施肥罐选用压差式施肥罐，其他各种控制和量测设备还有压力调节阀、流量控制阀、水表、压力表、排气阀、逆止阀等。

项目区位于三坪农场二连，项目区共9个条田。作物种植面积133.33 hm2，原种植作物为三年生鲜食葡萄，采用沟灌，项目实施后采用滴灌灌溉，大致沿南北向种植，葡萄行、株距4 m×1 m。分为3个片区，每个片区设计一个滴灌系统。

2.2 总体布置

项目区现状均为地面灌。骨干输水管道布置时主要根据地形，考虑利于作物供水，尽量减少骨干管道的输水距离，同时综合考虑工程运行安全、用户承包分区、操作管理方便等因素。一号系统布置1条主干管，2条分干管，72条支管;二号系统布置1条主干管，4条分干管，68条支管;三号系统布置一条主干管，5条分干管，69条支管。本项目节水灌溉形式为滴灌，选用内镶式滴灌带，滴灌带直接与支管连接。一行葡萄铺两根滴灌带，滴灌带铺设间距0.75 m和3.25 m，间隔布置，平均间距2.0 m，滴灌带选用内镶式滴灌带，外径16 mm，壁厚0.2 mm，滴头流量2.8 L/h，滴头间距0.4 m。地埋干管、分干管选用承插式硬质聚氯乙烯管(即PVC管)，管道的正常工作压力为0.4 MPa。地面支管、毛管选用滴灌专用的聚乙烯管材(即PE管)。管道的正常工作压力为0.25 MPa。

表1 滴灌带参数

2.3 实例分析

以1号系统设计为例，1号系统控制3#、7#、11#三块条田，各条田之间短边相邻，灌溉面积38.83 hm2，均为不规则四边形，南北长483～668 m，东西宽 191～335 m，南北坡降 1.4%，东西坡降0.3%。

1号系统的供水渠道位于条田的南边，为减小水头损失，蓄水池和首部设在3#条田南边。采用3级管道布置，即干管、支管、毛管。干管、支管地埋，根据土层厚度目前管沟开挖推广的经验，埋深定为0.9 m，但冬季要排空管内余水。毛管由支管引出，双向布置，与种植行一致，铺设在每行葡萄树下，一行葡萄铺两根滴灌带，按照葡萄的种植方式，铺设间距定为0.75 m和3.25 m间隔布置，毛管管径为16 mm。

对于均匀坡，支管的位置应使上坡毛管与下坡毛管产生相等最大压力和最小压力;当第一孔压力为最大时，应使上坡与下坡毛管上的最大压差相等。由前面计算知:逆坡极限孔数为191个，顺坡极限孔数为256个。根据各条田实际情况毛管的实际长度为86 m，毛管的实际孔数为215个。设顺坡毛管实际孔数为N顺，根据《滴灌工程设计图集》式(4-6)可得:

式中:设最大压力孔号为Pmax=1，根据《滴灌工程设计图集》式(4-7)可得顺坡毛管滴头的最大压差为:

式中:当逆坡的实际孔数为215-N顺，Pmax=1，Pmin=215-N顺，根据《滴灌工程设计图集》式(4-9)可得逆坡毛管滴头的最大压差为:

式中:令△hmax顺 =△hmin逆，经整理有:(N顺 -0.52)2.75-(215-N顺)2.75=1.06×106，经试算有解，得N顺=146个，假设正确，则逆坡孔数为215-146=69个。则顺坡毛管的实际铺设长度为146×0.4=58.4 m，逆坡毛管的实际铺设长度为69×0.4=27.6 m，即支管位置确定。

3 滴灌灌溉施工实施

滴灌工程的施工包括水源工程施工，管道、设备购置和安装;以及田间配套工程，即管沟开挖、闸阀井、镇墩等工程的施工。

1)施工放样。为确保把图纸的设计方案正确无误地布置到地面上，首先应在施工现场设置工程测量控制网，并应保留到施工结束。标定各建筑物的主轴线和纵横轴线，标出各级地埋管线的位置和开挖沟槽、闸阀井、镇墩等位置的高程。

2)基坑开挖:结合项目区土壤质地情况，沟槽开挖按底宽为管径加0.6 m，槽边坡为1∶0.4，以确保边墙的稳定，如遇卵、砾石区时，则将槽底超挖15 cm，并回填土，夯实到设计槽底标高。基槽开挖后应立即浇筑基础或铺设管道，以免造成塌方或底土风化，影响施工质量。

3)埋设管道。管道施工前应将管材、管件运抵现场并沿管槽排放在无堆土的一侧，并将承插口对准水流方向。安装前应对管材进行外观检查，发现有破损变形时应立即更换。管材底面如有落石、落土时应予清除，积水应先排净落干。安装管道时应防止砂石及其它杂物进入管道，中断安装时应封堵管口。吊运时，管道不得与管壁、槽底碰撞，应与管床接触紧密，不得使用木材、专石衬垫。安装管道应先干管，后分干管、支管，自低处向高处的顺序进行，脆性管材和塑料管穿越公路或机耕道时应加套管保护。管道和管件安装完毕后，应部分回填并夯实，管道定位后再进行水压试验。部分回填土的高度应达到管顶高度的一半左右。水压试验后应立即进行回填。回填必须在管道两边同时进行，管道周围应回填松散并剔除石快的碎土。回填土应分层夯实，每层填土高度应控制在20 cm左右，特别注意保证管道周围的填土切实夯实。塑料管材温度变形大，应在地面温度和地下温度接近时回填。阀门井和镇墩的建设按《砖石工程施工及验收规范》的规定进行。

4 滴灌系统土建设计

1)管沟。根据地质资料，确定管沟开挖边坡为1∶0.4。管沟横断面采用梯型，开挖后的管沟沟底必须平整，回填土采用原土回填，靠近管壁10 cm范围内土层不允许含有粒径＞2.5 cm的砾石或粒径大于5.0 cm的土块，回填土要求土质均匀。

2)阀门井与排水井。阀门井主要设置在干管及分干管上有阀门等管件的位置，排水井设在分干管末端。井的尺寸按照井内的设备，和便于人员操作、维修来确定。设备在阀门井的位置要求按相关的规范要求确定，阀门井和排水井均采用砖混结构，阀门井内径尺寸1.2 m和1.6 m，排水井内径尺寸为0.8 m。

3)镇墩。为防止管道发生位移，根据微灌工程技术规范的要求，需要设置镇墩。在主干管、分干管、地埋支管的变坡处、变径处、转弯处设置镇墩。根据各处不同的静(动)水压力，按照建筑物稳定的有关要求，采用朗肯土压力理论计算镇墩尺寸。

镇墩抗滑稳定校核:

式中:Kc为抗滑稳定系数;f为镇墩与地基间摩擦系数;［Kc］为抗滑稳定安全系数允许值。根据水工建筑物等级划分标准，本次骨干管网所设镇墩属于3级建筑物，取［Kc］=1.4。镇墩结构为混凝土结构，镇墩混凝土标号为C20，现场浇筑，48 h后才能进行部分回填。镇墩基础下的砂砾石垫层需夯实至压实度不小于90%，四周回填土夯实部分夯实至镇墩顶部，压实度≥90%，镇墩顶部以上回填土按管槽回填土方式回填。

4)前池的设计。根据微灌工程规划的要求，结合当地水源特点，由于项目区所用渠水夏季泥沙较多，当水中含泥沙太多时，使用过滤器将因为频繁冲洗而失去作用，此时设置沉砂池可起到初级过滤的作用。由于采用地表水，为防止渠道来水量过大或过小，为不影响系统的正常运行，沉砂池应有一定的容积，起到既蓄水又沉砂的作用，本设计采用人工清淤的条带形沉砂池，沉砂池是根据水流从进入沉砂池开始，水流所挟带的设计标准粒径以上的砂粒以沉速Vc下沉，当水流流到池出口时，砂粒刚好沉到池底来计算。前池包括沉砂池和蓄水池。按照相关规范要求，蓄水池容积应能至少满足系统运行5 min所用的水量。本次蓄水池设计容量为30m3。前池设计横断面为梯形，断面尺寸根据系统流量不同而不同，沉砂池底宽度5 m，边坡1∶1.5，池长35 m。沉砂池每5 m设一道伸缩沉降缝，缝内设止水，并采用混凝土板防渗+两布一膜的双防形式，垫层为30 cm砂砾石。

5 结论

本项目滴灌工程控制灌溉面积133.33 hm2，该项目通过采取滴灌灌溉技术，有效地提高灌溉效益，提高农作物产量，改变灌溉模式，提高了农业抗灾能力，同时增收节支效益显著，调动了退耕户的积极性。

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