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对农田水利节水灌溉工程设计的探讨

2020-06-03张平利安徽省颍上县水利工程管理所

珠江水运 2020年9期
关键词:灌溉工程毛管支管

张平利 安徽省颍上县水利工程管理所

农田水利节水灌溉工程中涵盖了多种高水平、高技术性、高效能节水灌溉技术,它能够配套各种农艺措施,是目前农村农田水利工程建设的重点推广技术。为了有效发展高效节水农业,目前各个地区都在不断提高农用水利用效率,最大限度节约农业灌溉用水,确保灌溉水利用系数至少达到0.85以上,同时提高土地利用率和农产品产量、质量以及经济效益。

1.三十铺地区农田水利节水灌溉工程基本概况

1.1 农田水利节水灌溉工程项目实施原则

三十铺地区在农田水利节水灌溉工程项目实施原则方面基本明确4点:

第一,以由点带面的方式逐渐推广、集中连片、形成了大规模的土地流转优化调整,确保所实施项目工程区域拓展性。

第二,三十铺地区的工程项目位于灌溉区域范围内,其中的电力、机井等等设施相对完备,周边水源供应有保证。

第三,三十铺地区将工程项目经地点选择在地下水超采相对集中的区域,保证项目建成后有效减少地下水超采量,且同时保证区域地下水生态状况可实现明显改善。

第四,三十铺地区选择项目区域要保证基础设施条件完善,配合较强的人员配置和较丰富的项目建设经验开展项目施工建设,确保工程发挥最大效益,为地方农业生产与农户日常用水提供有力保障。

1.2 农田水利节水灌溉工程项目区域选定

三十铺地区在农田水利节水灌溉工程项目区域选定方面遵循“统一规划、分布实施、集中连片”的基本原则,并追求以点带面、逐步推广,提高节水灌溉项目建设与应用效率。在项目实施前,三十铺地区选择了6个村庄,建立了9个合作社,全面展开农田水利节水灌溉工程项目。所选择项目区域海拔高度均在26.8~26.3m之间,平均坡降大约为1/5000,项目区域地貌相对单一,地势平坦,受到当地河流长期流经影响,已经形成了多条河道。其浅层地下水位埋深范围大约在18.2~40.1m,埋深高值>40m,最大埋深处为70m。

2.三十铺地区农田水利节水灌溉工程总体设计规划

三十铺地区农田水利节水灌溉工程总体设计规划遵循《节水灌溉工程技术规范》、《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》等等规范。

2.1 设计原则

首先是合理布局,统筹规划安排,三十铺工程希望促进对数字源的合理开发与利用,坚持同步发展经济效益、环境效益以及社会效益。

其次是因地制宜,采用高技术标准创新设计多功能出水口,保证出水口可360°旋转。而给水栓方面则采用ABS、PVC等高品质塑料材质,给水栓地埋管道顶部距离地面大约为0.8m,且在每个出水口位置都配套设计了保护装置。

2.2 施工形式

结合三十铺地区实际的高水资源利用效率与现代化农业发展目标,采用到了喷灌工程+科学管理的节水灌溉模式,另外辅助配合高标准管灌工程、滴管工程等等。以滴管工程为例,它的施工形式就围绕管网布置展开,其中专门在输配水管网中设计了干管、支管、毛管以及各种连接管件。其中设计了0.60MPa的PVC干管,埋设在地下0.8m深度位置。支管方面采用PE管,铺设在地面上位置,毛管同样采用到PE管,所有管件连接形成管网,同时在末级管道中为保持水流均匀流过、稳定分配到田间中,采用到了滴灌器,可满足农作物对水分的实际需求。

2.3 水源工程

当然由于三十铺工程采用到了地下水源,且所有项目区域中的有机井均为浅井(共250眼),其井静水位埋深最深达到20m,动水位埋深最深达到36m,成井深度为40m,为了减少地下水开采量,需要相应提高农田节水灌溉工程的灌溉水利用系数到0.90左右,最大限度提高水资源利用效率。在项目实施后,可供水量需要满足项目区域内实际用水要求,有效减少地下水开采量。

3.三十铺地区农田水利节水灌溉工程中分类工程的技术实践应用

三十铺地区农田水利节水灌溉工程中的分类工程技术实践内容丰富,下文主要围绕3点来展开研究。

3.1 农田间节水灌溉分类工程实际实践应用——滴灌工程设计概述

三十铺工程采用到了农田间节水滴灌分类工程施工技术,滴灌工程总面积为40亩,所采用水源为井水,选择18眼机井进行施工过程中出水量控制,其中单井出水量为54m³/h,动水位为34m,配合40亩农田,设计建设40座大棚。大棚中种植蔬菜,植物株距与行距都设定为0.4m,大棚宽度最长距离达到9m,长度为90m。在施工系统选型方面采用了固定式滴灌系统,综合实施干管+支管+毛管系统工程建设。

3.2 滴灌水定额设计

工程项目设计中明确了滴灌水的定额制度,即滴灌定额如下:

在上述滴灌定额设计中,m代表所设计滴灌定额(mm),γ为土壤容重(cm3),z 表示工程计划土壤湿润层(m),P表示湿润比,分别表示适宜土壤的含水率上下限,由它们可计算出三十铺地区施工区域的田间持水率。

结合上述指标最终可计算得到区域滴灌定额m。

3.3 管网结构设计

三十铺工程所设计的管网结构如下:

潜水泵→过滤器(施肥罐)→干管→出地竖管→支管→毛管(滴灌带)

在设计中,将干管、支管以及毛管设定为鱼骨形结构,并均埋设于地下0.8m深处,其中支管与干管垂直设计,毛管则垂直于支管布设。下文主要探讨了毛管设计技术内容

毛管为滴灌系统的主要管系,它其中安装了专门的滴灌器管道,确保毛管能够成功从支管取水,再通过滴灌器将水均匀分布到农作物根部位置。在设计过程中必须首先确定毛管的致敬与最大铺设长度。三十铺工程在毛管设计过程中确定了滴灌器类型,并计算了滴灌器的流量与布置间距,然后采用抗老化低密度聚乙烯制作毛管,考虑到三十铺工程滴灌灌溉量较大,所以设计中采用到了直径偏小的毛管,且所有毛管均采用统一直径,中间始终不变径。

表1 三十铺工程机井更新成井参数

毛管的长度设计为每根45m,管上的所有滴头间距均为0.5m,功设置102个滴头,每个滴头流量控制在2.5L/h,每根毛管的设计流量应该如下:

根据上述的干管、支管、毛管设计进行选泵,三十铺工程中所采用的是电机功率为5.5kW的潜水泵。

3.4 输水井管设计

最后是输水井管设计,首先三十铺工程进行了全部机井的更新,如表1。

结合三十铺工程的机井更新成井参数,还要对输水井管进行典型设计。考虑到三十铺工程绝大部分机井都修建于上世纪70年代,整体成井时间和运行时间都相对较长,所以也出现了不同程度的井管损坏。为了解决这一问题,实现日后运行管理调整,需要结合实际情况典型设计输水井管。将井首首先接入到地管中,然后接三通,最后将地下管路划分为两条线路,接四通,完成输水井管典型设计。

4.三十铺地区农田水利节水灌溉工程节水压采效益

最后计算了三十铺地区农田水利节水灌溉工程节水压采效益,在施工前该农田水利节水灌溉超采量达到230万m³,项目改造施工后超采量达到370万m³,提升相当明显。而地下水总计减少超采量70万m³,这足以说明当地农田节水灌溉工程建设是很有必要的。

5.总结

三十铺地区为有效解决农田水利资源合理化应用,平衡水资源供需问题,专门改造建设了农田水利节水灌溉工程,分别在工程总体规划、分类工程建设以及节水压采效益计算方面做到了最好,希望以此有效提升三十铺地区当地的农业生产效益、社会效益与环境效益。

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