朝阳县小管出流滴灌技术的应用及效益分析

2014-03-15马宏娟宋兴治

地下水 2014年3期

马宏娟，宋兴治，孙鹏

(1.辽宁省朝阳县水务局，辽宁朝阳122000;2.辽宁省水文水资源勘测局铁岭分局，辽宁铁岭112000)

小管出流灌溉是一种新型的微灌技术，通过试验研究和应用推广，一直稳步向前发展，在短短十几年时间里，应用小管出流滴灌技术的灌溉面积已从最初的1 300 hm3发展到6 600 hm3，2011年朝阳县借助辽宁省启动千万亩滴灌工程的契机，开始实施小管出流节水滴灌项目，截止2013年朝阳县已发展小管出流节水滴灌面积8.02万亩，粮果丰收有了保证，促进了农民增产增收。

1 小管出流滴灌技术的涵义、优点与适用条件

1.1 小管出流滴灌技术的涵义

小管出流节水滴灌实际上也叫涌泉灌，主要是针对微灌系统在使用过程中，灌水器易被堵塞的难题和农业生产管理水平不高的现实，打破微灌灌水器流道的截面通常尺寸(一般直径为0.5～1.2 mm)而采用超大流道，以Φ4PE塑料小管或胶皮管代替微灌滴头，并辅以田间渗水沟形成一套以小管出流灌溉为主体的符合实际要求的微灌系统。

1.2 小管出流滴灌技术的适用条件

小管出流是用直径4 mm的微管与毛管连接作为基本灌水器，并结合其他配套设施，实现小管出流局部(采用沟、埂)地面灌溉、滴灌、渗灌、微喷灌等多种微灌技术。适用于高差变化大，水质条件不太好，以及经济发展变化快的地区。

1.3 小管出流滴灌技术的优点

1.3.1 节水

小管出流滴灌技术属于局部灌溉，只湿润渗水沟两侧作物根系活动层的部分土壤，其他部分的土壤仍保持干燥状态，水的利用率高，而且是利用管道输配水，没用输水、渗漏等的损失。根据朝阳县地区的实验，可比地面灌溉每亩地节约用水64 m3。

1.3.2 节能、堵塞问题小、水质净化处理简单

小管出流灌水器的流道直径比滴管灌水器的流道或孔口的直径大得多，其过水断面是滴头流道断面的8～10倍，而且采用大流量出流，解决了滴灌系统灌水器容易堵塞的难题，大大增强了抗堵塞能力。因此，一般只要在系统首部安装筛网式过滤器即可，其目数为60～80(而滴灌系统的过滤器则需要120～200目)。如果利用水质良好的井水进行灌溉，也可以不安装过滤器;同时，由于过滤器网眼大、水头损失小，既节省能量消耗，又可延长冲洗时间，即冲洗周期延长了。

1.3.3 施肥方便

在作物的生育期内，当作物进行施肥时，可将化肥液注入管道内随灌溉水进入作物根区土壤中，也可把肥料均匀地撒于渗沟内溶解，随水进入土壤。特别是施有机肥埋入渗水沟下的土壤中，在适宜的水、热、气条件下熟化，充分发挥肥效，解决了滴灌条件下不能施有机肥的问题。因此，在小管出流的条件下，可以适时适量进行施肥，以满足作物生长发育的需要，促进作物的稳产高产。

1.3.4 适应性强

小管出流的工作水头应用范围宽。小管出流采用稳流器，当水头在5～25 m变化时，仍能使流量稳定在允许范围内，因此，适用于各种复杂地形。

小管出流的使用流量广，小管出流的出流量由稳流器控制，其稳定的出流量有 8、10、20、30、40、50、60 L/h 等 7 中，可根据不同需要选用。

对土地平整要求不高。平地、坡地、岗地等不同地形均可采用，同时，也不受土壤条件和作物种类的限制。1.3.5 运行费用低

小管出流可利用高位水池(塘、库、蓄水池、水窖等)不同位置的压力，设备全部埋于地下，不易遭到破坏，维修费用少，其运行费用大约是滴灌系统的1/3—1/2一般工作压力在0.02 MPa以上即可正常工作。

2 小管出流滴灌的组成及功能

2.1 水源工程

水源井:水质水量满足要求的江河、湖泊、井、泉、渠和池塘等都可作为灌溉水源，在朝阳县多数为水源井，对于含水层浅的地区可打大口井(直径2 m以上)，对于含水层比较深的地区适合打机械井(直径0.3 m以上)。

水源工程的功能要求:

(1)水源工程必须保证按灌水计划的要求按时按量供水;

(2)水源井的井径不低于300 mm;

(3)对于水源井井壁岩层不稳定应下全护壁;

(4)水源井单井水量每小时涌水量超过20 m3才能配套。

井房的建设:井房尺寸:4 m(长)×3 m(宽)×3 m(高)，面积12 m2。井房基础采用浆砌石结构，基础埋深0.5 m;四周立墙采用砖混结构，墙宽24 cm，墙壁内外刷一层玻璃胶后在采用M5砂浆抹面2 cm厚，内部墙顶采用M7.5砂浆抹面2 cm厚;房顶采用混凝土预制板形式;井房内挖一2 m长、1.8 m宽、1.8 m深的槽子，内壁砌筑一层12 cm砖用于存放过滤器及施肥罐等，门采用整体套装门。

2.2 首部枢纽

首部枢纽由水泵、动力机、蓄水池、过滤器、控制阀门、计量和保护设备等组成。首部土建工程有设备的基础、泵房、配电间和管理房等。

其功能是从水源抽水加压到蓄水池，经过滤后按时按量送入管网。

2.3 输配水管网

小管出流输配水管网包括干管、支管、毛管、小管及渗水沟。干管起输水作用，支管起配水作用。当压力水送到田间后，由毛管承担灌水功能。渗水沟的作用是把灌水器流出的水均匀分散地入渗到作物周围的土壤中。

目前，干管、支管、毛管和小管采用PE管，为了减缓老化，延长使用寿命，并方便田间管理，均埋于地表以下，小管灌水器在渗沟内露出10～15 cm。

2.4 灌水器

基本灌水器为φ4 mm小管。在平原地区，当地形坡度小于0.001，压力调节的幅度较小时，小管出流灌水器可由φ4 mm小管接头与小管组成。通过改变小管的长度或改变不同的管径，均衡输水压力，保证出流量稳定;在地形变化较大的地区，可用稳流器，来调节局部损失，加大压力调节幅度，以保证稳定的出流量。

3 效益分析

朝阳县自2011年开始在大、小凌河流域两岸，开始实施小管出流节水滴灌，截至目前共发展面积8.02万亩。以1万亩为例进行效益分析。

3.1 经济效益

增产效益:增产效益主要指经济作物(以果树为例)实施小管出流高效节水滴灌后增加的生产能力。项目实施后亩产量由原来的多年平均亩产量650 kg增加到1 050 kg，果树按3元/kg计算，1万亩产田共增加效益1 200万元。

表1 新果树增产和增收效益成果表

节水效益:实施小管出流节水滴灌措施后，水费按2元/m3计算，则滴灌节水约14.3万元。

节能效益:实施小管出流滴灌措施后，减少了灌溉用水量，这就意味着节约了能量。按节水85万m3，100 m3用电20度，每度电0.7元计算，共节能11.9万元。

节地效益:滴灌按节地4%计算，每亩农业综合生产净效益按400元/亩计，则节地效益为0.04×400×10 000=16万元。

节工效益:实施小管出流滴灌后年每亩按省工2个，每个工日25元计算，则节工效益2×25×10 000=50万元。

表2 1万亩工程年效益汇总表万元

本项目实施后，每年每万亩新增效益1292.2万元，水利分摊系数按0.6计算，每万亩年效益B=775.32万元。

社会效益:通过该工程的实施，可以进一步增强各级领导及当地群众的节水意识和科技兴农意识，缓解水源危机，进一步发展水利事业，真正改善当地的农业生产条件，降低农民的劳动强度，便于农业机械化、自动化。朝阳县水资源贫乏，素有“十年九旱”之称，干旱成为制约朝阳农业生产发展的主要因素，发展节水灌溉、增强农田水利工程建设不仅能够提高农产品质量，促进农村经济发展，提高农民生活水平，增加经济作物产值，而且能够有效防止灌溉水的渗漏损失，调整本地区的农业种植结构，改变农民靠天吃饭的局面。

生态效益:通过小管出流节水滴灌工程的实施，增强了项目区的农业基础设施建设，合理开发利用水土资源，提高作物生长条件，控制土地盐碱化，改变了土壤的有机质含量，增加了土壤的含水性，改善了项目区的生态环境，减少了自然灾害的发生机率。

节水灌溉工程的建设，使项目区内土地实现旱涝保收有了保障，而且有效避免出现深层渗漏，减少土壤养份流失，有助于改善土壤结构，改善了农业生态环境，为项目区生态环境向良性健康循环发展创造了较好的条件。