荒漠垦区滴灌工程应用探讨

2017-07-12胡伟新疆玛纳斯河流域管理局

河南水利与南水北调 2017年6期

□胡伟（新疆玛纳斯河流域管理局）

荒漠垦区滴灌工程应用探讨

□胡伟（新疆玛纳斯河流域管理局）

为确保后续造林工作的顺利开展，文章结合工程实例，对拟建防护林配套建设防护林灌溉工程，在滴灌技术的实施过程中，通过不同滴灌系统的试验比较，选取适宜的管网布置形式、滴灌管的设计等，有效提高滴灌系统工作效率，积累滴灌经验，开展高效节水技术推广工作。

干旱地区；荒漠垦区；滴灌工程

1 工程概况

新疆深居亚欧大陆腹地，远离海洋，“三山夹二盆”的地理格局形成了我国最大的干旱、极端干旱区，是全国沙化土地面积最大、分布最广、风沙危害最为严重的地区。新疆乌恰县各居民点片状分布在自然条件最差的荒漠垦区和山区，国家重点生态建设工程在乌恰县的实施，使地区林业生态建设步入跨越式发展阶段。通过重点林业工程的实施，可从重点建设工程中积累造林技术和管理经验，对加速地区林业健康、快速发展产生积极影响。而造林工程的先决条件是需要充足的灌溉用水，只有满足了灌溉要求，才能保证树木的成活。为此，乌恰县计划对拟建防护林配套建设防护林灌溉工程，以确保后续造林工作的顺利开展。

2 供需水平衡分析

2.1 设计水平年

本工程现状年为2014年，设计水平年为2017年。

2.2 设计灌溉保证率

根据《灌溉与排水工程技术规范》规定，干旱地区以旱作物为主的灌溉设计保证率P=50%～75%，本次工程灌溉保证率按75%计算。

2.3 可供水量分析

本次水量平衡节点选择在干渠进水口位置，供水量是根据克孜勒苏水文水资源勘测局编写的《新疆乌恰县康苏水库工程水文分析计算报告》中P=75%时根据灌溉面积分摊，此次灌区从渠首引水量为1 750万m3。

2.4 农业灌溉需水量计算

现状年江吉尔干渠灌区灌溉面积为2 000 hm2。通过本次工程的新建，设计年江吉尔干渠灌区灌溉面积达到2 120 hm2。

表1 江吉尔干渠灌区作物灌溉面积及种植结构表

2.5 灌溉制度

依据乌恰县丰产灌溉经验，并参照国家规范，结合当地气候、土壤、水资源及作物种类和自然条件，制定出该项目区农作物现状年和设计水平年的灌溉制度。

2.6 设计灌水率

根据灌区作物灌溉制度及作物种植比例，根据计算出的灌区作物灌水率，绘制初步灌水率图。为便于灌区用水管理和工程管理，在不影响作物需水量的前提下，对初步灌水率图进行修正。从图1可看出，灌区灌水高峰期主要集中在6-7月，期间灌水率较大。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB502888-99），以累计30 d以上的最大灌水率为设计灌水率，短期峰值应不大于设计灌水率的120%。经灌水率图修正后，得到灌区现状年灌水率qx=0.32 m3/（s·hm2），设计水平年灌水率qs=0.31 m3/（s·hm2）。

根据计算，并考虑到灌区渠道的实际管理水平及蒸发损失等因素，对计算值适当降低后，确定出现状年和设计水平年江吉尔干渠和所属的渠道水利用系数。在此需特别说明的是项目区内除本次新建防护林灌溉系统为滴灌外，其余控灌耕地灌溉方式均不发生变化，即均为地面灌，因此除本次新建滴灌系统灌溉水利用系数发生变化外，其余控灌耕地的灌溉水利用系数在现状年和设计水平年均不改变。

图1 设计水平年（2017年）灌水率图

3 .滴灌工程设计

3.1 基本情况

本次建设自压灌溉供水系统主要为项目区内后期拟建防护林供水，根据乌恰县政府规划，拟建防护林树种为杨树，防护林种植模式为2 m×2 m，防护林位于S309省道南北两侧，距离省道为50 m，防护林宽度为50 m，总面积为117.73 hm2。自压灌溉系统灌溉水源采用黑孜苇乡江吉尔干渠水，康苏江吉尔干渠设计流量为1.12 m3/s，此次引水段渠道为现浇混凝土矩形渠道，渠道断面尺寸为口宽1.50 m，深0.90 m。根据测量资料和实地勘察，项目区内地势由西北向东南倾斜，南北平均坡降为20‰，西东坡降平均为25‰，本设计南北、东西坡降按均匀坡考虑。

3.1.1 系统构成

本次项目为自压滴灌工程建设，系统构成如下：自压系统首部沉沙池→过滤间→系统主干管（地埋PE管）→田间系统分干管（地埋PE管）→田间系统支管（地面PE管）→滴灌管→滴头。

3.1.2 输配水管网

本工程输配水管网包括主干管、分干管、支管和滴灌管。支管、滴灌管控制的灌溉范围为一个灌水小区，滴灌管沿防护林种植的东西方向铺设，滴灌管、支管、分干管依次相互垂直；主干管、分干管采用0.80 MPa的PE管以地埋形式铺设；支管、滴灌管均铺设于地面，支管选用0.40 MPa PE管，垂直于分干管，单边布置，支管的间距是由毛管的铺设长度决定的。

3.1.3 种植模式

本次项目区内后期拟建防护林规划种植杨树，种植模式为2 m×2 m。根据项目区气候条件及种植模式，确定此次项目滴灌管采用一管一行铺设。

3.1.4 灌水器的选择

防护林的种植模式为株距2 m，行距2 m，根据防护林的株、行距配置，土壤条件，防护林树木根系的活动范围选定滴灌管的参数，根据土壤质地，选用一管一行。滴灌管选用de20的滴灌管，滴灌管铺设间距2 m，滴灌管的主要参数为：直径20 mm，工作水头5～40 m，滴头采用压力补偿式滴头，滴头出水量6 L/h，树木株距为2 m，一棵树木布置两个滴头，两个滴头之间距离0.50 m，则滴灌管上滴头平均间距1 m。

3.1.5 系统水源

自压灌溉系统灌溉水源采用黑孜苇乡江吉尔干渠渠水，江吉尔干渠设计流量为1.12 m3/s。江吉尔干渠从康苏河引水渠首引水。康苏河引水渠首处多年平均悬移质输沙量48.30×104t；推移质输沙量按悬移质输沙量估算，取折算系数0.23，估算多年平均推移质输沙量为10.90×104t。康苏河引水渠首多年平均全沙输沙量59.20×104t。

3.2 田间布置形式

项目区田间种植作物为杨树，布置形式均为株行距为2 m× 2 m，防护林沿道路东西向种植，滴灌管单侧布置，一管一行，滴灌管间距2 m。详见图2所示。灌管垂直于支管顺坡单侧布置（但部分支管在改变滴灌管铺设方向时需双侧布置滴灌管）。

图2 滴灌管及滴头布置图

3.3 滴灌管设计

本系统东西坡降为25‰，需考虑地形坡差的影响因素，则按照《滴灌工程设计手册》有关公式计算。毛管极限长度的确定：顺坡Lm=S（Nm-1）+S0=1.0×（131-1）+0.5=130.50 m，逆坡Lm=S（Nm-1）+S0=1.00×（55-1）+0.50=54.50 m。根据地块的实际长度，考虑灌水均匀度等因素，并结合近几年项目区生产实际的观测和调查总结，毛管顺坡单向铺设，该系统毛管顺坡方向长度为60 m。根据轮灌制度和条田长度确定支管长度。受地块尺寸限制，该系统支管长度为50 m。分干管平行毛管布置，本次项目共计2根分干管。