滴灌是按照作物需水要求,通過低壓管道系統與安裝在毛管上的灌水器,將水和作物需要的養分均勻、緩慢地滴入作物根區土壤中的灌水方法。該方法不產生地面徑流,不破壞土壤結構,蒸發損失小,且幾乎沒有深層滲漏,易于在土壤內部營造適宜作物生長的水、肥、氣、熱良好環境,是當前廣泛推行的一種節水灌溉模式。新疆額敏縣郊區鄉農業高效節水建設項目實施方案主要實施滴灌系統 26 個,共計22184 畝。
滴灌系統主要由首部樞紐、田間管網和滴頭三部分組成。首部樞紐主要指水泵、過濾器等,完成抽水、施肥、過濾,并以一定的壓力將一定數量的水送入干管;田間管網包括干管、支管、毛管以及必要的調節設備(如壓力表、閘閥、流量調節器等),其作用是將加壓水均勻地輸送到滴頭;最終通過滴頭的微小孔道,將水分和養分以點滴的形式滴入土壤中。田間管網的布置是滴灌工程的中心,其投資占整個工程的大部分,而且管網布置不僅要達到管路短、投資省、效果好、結構簡單、利于管理操作的要求,還要適應農作物的種植生長需水要求,并且要保證運行安全。所以管網布置要因地制宜進行鋪設,要考慮地塊形狀、坡度、水源位置,以及作物種植結構、氣候條件等因素,因此,其優化設計頗為復雜。
1 工程概況
額敏縣郊區鄉農業高效節水建設項目實施方案主要實施滴灌系統 28 個,共計22184 畝。根據項目區的地形特點,將原有的條田進行集中連片,根據不同形式劃分系統,能引用地表水的盡量引用地表水,現已打好機電井拉好電纜的進行地下水灌溉。其中地下水加壓 13946 畝,地表水加壓8238 畝,主要分布在額敏縣郊區鄉巴爾魯克庫熱一村、三里莊村兩個生產隊,其中巴爾魯克庫熱一村 16 個滴灌系統,面積11200 畝,其中地下水加壓系統 14 個,地表水加壓系統 2 個;三里莊村 12 個滴灌系統,面積 10984 畝,其中地下水加壓系統 8個,地表水加壓系統 4 個。項目區主要種植打瓜、玉米、甜菜、番茄等作物,全部采用滴灌灌溉方式,林帶采用地面灌方式。
2 滴灌管網布置
2.1 管材比選
管材的發展已有多年的歷史,各種管材均有其不同的應用領域及適用范圍,本階段初步選用的管材有 PVC-M 管、PVC-U管、PE 管?,F分述如下:
2.1.1 PVC-M 管
該管材通過對原材料的改性,在保持PVC 材料高強度特性的同時,增強了材料的延展性和抗開裂性,具有更好的韌性和高承壓能力,采用無鉛配方和先進的加工工藝擠出成型的具有高抗沖擊性能的新型管道。①該管材有優異的韌性和抗沖擊性能。與同規格的普通 PVC-U 管材相比,抗沖擊性能顯著提高,能更有效地抵抗點荷載和地基不均勻沉降。②重量更輕,更便于安裝。與同規格同壓力等級的普通PVC-U 管 相比,產品壁厚更薄,更方便搬運、安裝、運輸和維修。③抗水錘能力提高??梢杂行У氐挚顾N,杜絕管線在運營過程中的破壞。④耐環境開裂的性能提高。有效抵抗安裝和運輸過程中對管材的外力沖擊。⑤耐化學腐蝕性能強。管材具有較強的耐化學腐蝕性,可用于任何適用于普通 PVC-U 管道的場合,但 PVC-M 管造價比 PVC-U 管高。
2.1.2 PVC-U 管
該管材有重量輕,搬運裝卸便利,施工方便,降低施工費用等特點。管材采用柔性連接,膠圈密封,安裝簡便,節省費用。管材內外壁光滑,不宜結垢,節省輸水動力費;具有良好的耐酸、耐堿、耐化學腐蝕性能,使用中不會出現點蝕現象;對水質無污染,符合飲水衛生標準;機械強度高,正常工作壓力下,使用壽命可達 50 年。但管材較脆,容易變形,韌性和抗沖擊性能較差。PVC-U管可滿足地埋管材的各種設計要求,造價較 PVC-M 管低。
2.1.3 PE 管
PE 管有卓越的耐腐蝕性能,可耐多種化學介質的腐蝕,無電化學腐蝕,內壁光滑,摩擦系數極低,介質的通過能力相應提高,并具有優異的耐磨性能。PE 管道可安裝在潮濕等易腐蝕的環境下。PE 管還具有長久的使用壽命,在正常條件下,壽命最少達 50年。PE 管道良好的柔韌性,使管道可以輕易地沿著管溝地勢安放,容易避開敷設過程中的障礙物。PE 管采用電熔焊接和熱熔對接、熱熔插接技術,使接口強度高于管材本體,保證了接口的安全可靠,熔接縫不會由于土壤移動或動載荷的作用而斷開。PE 管道質量輕,具有便于運輸安裝的特性。管材在本次項目實施中的比選見表 1.綜合考慮,本次設計地埋管選取PVC-U 管材,地面管選取 PE 管。
2.2 田間管網布置方案比選
管網布置應考慮地塊形狀、坡度、水源位置,以及作物種植結構、氣候條件等因素。項目區總共分為了 26 個滴灌系統,本文以巴爾魯克庫熱一村地下水加壓的系統 2 為例,其滴灌工程面積 573 畝,就滴灌帶的田間管網布置,主要分析了以下兩種方案。
2.2.1 方案 1
干管南北方向布置,分干管垂直于干管東西方向布置,支管平行于干管布置。此方案 1條干管,5 條分干管。工程建設內容為:鋪設干管 675m,分干管 1.76km,支管 5.08km,滴灌帶42.98km;土建部分:管道土方開挖 6087.5m3,土方回填 6622.5m3,細土回填 365 m3.首部管理室 1 座,閘閥井 5 眼,排水井 5 眼。
2.2.2 方案 2
干管東西方向布置,分干管垂直于干管南北方向布置,支管平行于干管布置。此方案 1條干管,2 條分干管,干管全長 250m,分干管1.4km,支管 3.8km,滴管帶 42.58km,閘閥井 2座,排水井 2 座,土方開挖 4125 m3,土方回填3877 m3,細土回填 248m3.從項目施工期工程量大小及工程投資費用角度,對兩種方案進行了比較,參見表 2.
經過方案比選,方案 1 投資比方案 2 大,但方案 1 與現狀的條田林帶布置相一致,施工便捷,綜合考慮后,推薦采用方案一的管網布設方案。
3 結語
額敏縣是一個農牧業大縣,區域內無大型工礦企業,農業在經濟發展中占有重要地位,是國民經濟的支柱。本次管網優化節水項目實施后,可實現作物增產,提高當地農戶的經濟收入;另外,本項目還可減少項目區地下水開采量,減少次生鹽堿化面積等,較大幅度地提高項目區農戶的生活質量,增大林地面積,有效地改善當地的生態環境。