赵桂芳，徐长华

（1.鹤岗市东山区人民政府，黑龙江鹤岗 154106;2.桦南县水利勘测设计队，黑龙江桦南 154400）

鹤岗市东山区总耕地面积21 654 hm2，其中水田面积6 667 hm2，旱田14 987 hm2。旱田因抗旱井及抗旱设施少常常靠天吃饭，特别是2007年鹤岗发生特大干旱，使农民深刻认识到节水灌溉的重要性。鹤岗东山区政府积极因势力导，通过扶持典型，示范带动，使鹤岗东山区的旱田节水灌溉有了长足的发展，目前已发展节水灌溉面积533 hm2。

1 基本情况

1.1 典型区选择

滴灌节水灌溉典型区选择在鹤岗市东山区新华镇永兴、永胜村部分旱田。该区地形平坦，地势北高南低，地面高程在75.5～79 m，土壤为中黏壤土。典型区地形和土壤条件与整个灌区相似，自然比降为1/2 000左右，具有一定的代表性。

典型区南北长约4.5 km，东西长约1.5 km，总面积为673 hm2，设计净灌溉面积为467 hm2，滴灌系统典型地块大至呈长方形，总地势为北高南低，东高西低，地面比降：东西10‰，南北5‰。种植作物为玉米。

1.2 土壤状况

土壤质地为轻黏土，容重1.4 g/cm3，盐碱含量不大，区内未见盐碱斑，土层30～50 cm左右。土地十分肥沃，地面较平整。

1.3 种植模式

该项目区种植作物为玉米，滴灌种植模式采用大垄双行种植，垄宽120～130 cm，株距30 cm。

2 管网系统设计

水源→加压提水设备（水泵）→首部装置（含过滤器、施肥设施等）→干管→支管→辅管→毛管（滴管带）

2.1 设计参数

设计参数包括：①设计保证率≥85%;②灌溉水利用系数为0.90;③设计系统的日工作小时数为20 h;④滴灌设计土壤湿润比（P）为55%;⑤设计耗水强度（Ea）为4.0 mm/d;⑥土壤容重为1.4 g/cm3。

本设计典型地块灌溉作物为大垄双玉米，作物种植间距为1.2×0.3 m，故滴灌带选用内径为16 mm的单翼迷宫式滴灌带，以该产品的参数进行设计。设计布置为1根滴灌带灌2行玉米，滴灌带间距SL为1.2 m，滴头间距Se为0.3 m，滴头平均流量qa为2.4 L/h，滴头工作水头10 m，流态指数X为0.615。

2.2 灌溉制度

2.2.1 设计灌水定额

计算公式为：

此灌水定额为作物需水高峰期的值。

2.2.2 设计灌水周期

计算公式为：

取灌水周期为8 d。

2.2.3 一次灌水延续时间

计算公式为：

2.2.4 轮灌组数目的确定

计算公式为：

根据实际情况取N=32组。

2.2.5 轮灌组的划分及运行

根据滴灌系统的布置，为保证系统持续稳定的压力，分散水流，降低管道水头损失，因此将系统划分4个轮灌区。运行时，一次开一条分干单侧支管同时打开，每条支管只打开一条辅管，同时打开的辅管为一个轮灌组，共32组，每日完成灌溉组数n=4组。

2.3 滴灌灌水均匀度

2.3.1 滴灌均匀系数

水利部行业标准《微灌工程技术规范》规定，灌水器设计允许流量偏差率qv应≤20%，设计灌水均匀度≥0.95。

2.3.2 灌水小区允许水头偏差

滴头工作水头偏差率hV，计算公式为：

式中：x为滴头流态指数。

2.3.3 灌水小区允许水头偏差

灌水小区允许水头偏差按下式计算：

式中：[ΔH]为灌水小区允许水头偏差，m;hd为设计滴头工作水头，m。

3 系统水力计算

最不利的轮灌组计算水头损失。

3.1 毛管设计

3.1.1 滴灌带的选型

根据有关设计资料，毛管选用天业生产的单翼迷宫压边式Ф16×300-2.4，其流量方程为：Q为0.592H0.594。

3.1.2 毛管极限滴头个数的确定

根据该项目区地势特点，土地平整，按均匀地形坡毛管的极限孔数计算方法计算，公式如下：

经计算：逆坡Nm=117＞设计滴头孔数N=116，满足要求。顺坡Nm=261＞设计滴头孔数N=216，满足要求。由于地势平整，基本无高差，采取逆坡和顺坡计算值得均值确定作为滴灌孔数量。

3.1.3 极限长度

Lm=Nm×Se=64.8 m。取滴灌极限长度50 m。

3.1.4 毛管的沿程水头损失hf毛（多孔管）

计算公式为：

经计算顺坡 h毛=1.1 m，逆坡 h毛=0.44 m，均小于[Δh2]，满足毛管水头偏差要求。

3.1.5 毛管的局部水头损失hj毛

按沿程水头损失的12%计算，hj毛=0.13 m。毛管工作参数计算结果见表1。

表1 毛管工作参数计算表

3.2 辅管的沿程损失计算

计算公式为：

满足灌水小区均匀度要求。局部水头损失按沿程水头损失的12%计算，hj輛=0.17 m。h付+h毛=2.79 m ＜3.3 m。

3.3 支管的设计

配水支管管径及水头损失计算：

根据聚乙稀微灌管规格，支管拟选用PE63×4.7/0.4。

支管水头损失计算公式为：

根据项目区地势特点，地势平坦，经计算支管沿程水头损失（计算至支管末端附管）3.63 m，局部水头损失0.36 m。

3.4 干管的设计

各级干管设计流量根据机井流量及运行方案确定。流量确定后，根据经济流速或经济水力坡度预选管径，然后计算系统各部分水头损失，校核各管段承压力，最后确定干管实选管径。

干管管径计算公式为：

根据聚氯乙稀微灌管规格，分干管拟选用管径为PVC80×4.7/0.4塑料管，总干管拟选用PVC160×4.7/0.6。

干管水头损失按最不利组合计算，计算公式为：

经计算干管总沿程水头损失11.7 m，局部水头损失1.2 m。

4 系统首部设计

滴灌系统首部的设计包括：水泵、水源过滤设备及施肥罐的选型。

4.1 水源过滤设备选型

水源为井水，水质良好适于农田灌溉，所含杂质主要为砂粒，首部选用一组独立单体过滤器即可，其型号选择应根据其过流量（系统的设计流量）确定，本系统设计流量为20～40 m3/h，因此选用过流能力大于等于该值的潜水泵。

4.2 施肥罐选择

施肥罐的选型一般根据滴灌地的规划面积即系统流量选择，面积大的选用较大容积的，面积小的选用较小容积的。本系统规划面积为14 hm2，应选用施肥罐为50 L。

4.3 水泵与动力选型

H扬=过滤冲洗等水头损失和+井水动水位+∑hf+∑hj+ΔZ（高差）+安全富裕度=78 m

总流量Q泵根据滴灌系统设计流量选定。据以上最不利情况下的水力计算，系统正常工作所需总扬程为78 m，所需总流量为32 m3/h，因此所选水泵型号为：200QJ32-78/6-13，其配套电机功率为13 kW。

5 材料及设备用量

本滴灌系统设备用量及投资预算详见表2，在表2中，对易耗材料增加5%损耗量，滴灌带增加10%损耗量。水源工程为机电井。

表2 旱田滴灌设备汇总表

[1]水利部农村水利司.喷灌工程技术[M].北京：中国水利水电出版社，1998.

[2]水利部农村水利司.微灌工程技术[M].北京：中国水利水电出版社，1998.