程守一，吳建會

(1.乾安縣大布蘇鎮(zhèn)水管所，吉林 乾安 131401； 2.乾安縣水政水資源管理中心，吉林 乾安 131401)

吉林省西部地區(qū)年降水量在400 mm左右，年均降水量較低，蒸發(fā)量高，且年內(nèi)降水分布不勻，七、八月份為降水集中期，占全年降水量的50%以上。干旱災(zāi)害不僅直接導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，而且其持續(xù)累積會使土地資源退化、水資源耗竭及生態(tài)環(huán)境遭到破壞，制約可持續(xù)發(fā)展[1]。盡管20世紀(jì)60年代起該地區(qū)就開始打機電井，開發(fā)地下水資源，解決干旱問題，但實際效果并不令人滿意，如何科學(xué)高效地開發(fā)利用地下水源，戰(zhàn)勝干旱，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益，已成為該地區(qū)水利工作的重點。當(dāng)前，作為一項現(xiàn)代化的灌溉方法——滴灌技術(shù)，在農(nóng)田灌溉中被廣泛采用，該技術(shù)在改善干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)用水困境，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的促進作用。近年，這項技術(shù)也被引入了該地區(qū)的蔬菜種植灌溉中。

1 滴灌技術(shù)原理及使用優(yōu)勢

1.1 滴灌技術(shù)原理

滴灌是一種新型的低壓節(jié)水灌溉技術(shù)，過濾之后的水資源在壓力作用下通過管道系統(tǒng)被均勻地輸送到作物根部進行局部灌溉。相對于噴灌減少了蒸發(fā)帶來的損失，能夠達(dá)到更好的節(jié)水效果，水的利用率可達(dá)95%。同時可以結(jié)合施肥，提高肥效。但使用過程中易出現(xiàn)滴頭堵塞的問題，所以應(yīng)對水源進行嚴(yán)格的過濾處理。

1.2 滴灌技術(shù)的使用優(yōu)勢

1.2.1 提高水資源與肥料的利用率

滴灌是通過管道系統(tǒng)和灌水器，將水、化肥和農(nóng)藥均勻地滴入作物根區(qū)，灌溉過程中蒸發(fā)損失小且不會產(chǎn)生地面徑流與深層滲漏，不會造成水的浪費，水資源利用率達(dá)95%以上，是干旱地區(qū)農(nóng)田灌溉的最優(yōu)選擇。由于滴灌可實現(xiàn)水與肥或是農(nóng)藥的同步，化肥與農(nóng)藥隨著水被注入到作物根系區(qū)，使肥料與農(nóng)藥的利用率有效提高，同時，小范圍微量灌溉，不僅減少了化肥與農(nóng)藥的使用量，節(jié)約生產(chǎn)投入，也減輕了對環(huán)境的污染。

1.2.2 有利于省工增產(chǎn)

由于滴灌是將水滴入作物根區(qū)土壤中的灌溉方法，株間沒有充足的水分，不利于雜草生長，因此，不但減少了除草用工，而且由于作物根區(qū)能夠保持良好的供水和供肥狀態(tài)，有力地促進了農(nóng)田產(chǎn)量的提升。滴灌技術(shù)具有省水、增加產(chǎn)出的特點，是我國目前在干旱地區(qū)推行農(nóng)業(yè)灌溉的重點方向[2]。

1.2.3 有利于溫度和濕度的控制

傳統(tǒng)漫灌式農(nóng)田灌溉不僅耗水量大，而且地溫降低快，灌溉深，不利于地面溫度回升，尤其在大棚作物灌溉中，大量的水蒸發(fā)后，會導(dǎo)致大棚濕度過高，導(dǎo)致作物病蟲害發(fā)生。而滴灌在保持地面溫度與大棚內(nèi)濕度方面具有明顯優(yōu)勢，進而有效地減少了病蟲害的發(fā)生。

1.2.4 有利于保持土壤結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的漫灌式澆灌方式使土壤被大量的水沖刷會形成嚴(yán)重的板結(jié)，土壤通氣性下降。而滴灌中水緩慢均勻地滲入土壤，不會對土壤結(jié)構(gòu)形成產(chǎn)生破壞，更好地提升了灌溉的效果。但是也存在一定的缺點，如滴灌系統(tǒng)中的滴頭容易被雜質(zhì)、礦物質(zhì)堵塞，工程造價高，工程的建設(shè)與后期維護有很高的技術(shù)要求等。

通過發(fā)展高效節(jié)水灌溉，改變傳統(tǒng)灌溉模式，有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)化、規(guī)?；c集約化[3]。

2 灌溉工程設(shè)計

滴灌工程設(shè)計涉及到作物種植地塊的自然條件，栽培模式與水源條件等多方面因素，所以在規(guī)劃設(shè)計過程中要全面考慮各種因素的影響[4]。根據(jù)灌溉施工規(guī)劃要求，滴灌區(qū)為近似長方形的農(nóng)田，約30畝，地形平坦，土質(zhì)以沙質(zhì)土壤與黑鈣土為主，滴灌用水為地下水，通過加壓泵站加壓送入輸水管網(wǎng)。配水支管的進口均設(shè)過濾器、壓差式施肥罐。

2.1 基本參數(shù)

根據(jù)該地區(qū)土壤與氣候狀況，本項目設(shè)計中，田間水資源利用系數(shù)η為0.95；計劃濕潤層深度z為0.5 m；設(shè)計耗水強度Ea為4.5 mm。適宜土壤含水率上限θmax與下限θmin分別取田間持水量的100%和60%；土壤容重γ為1.5 g/cm3；田間持水量θ田為18%。土壤潤濕比為60%。

2.2 灌水器的布置

設(shè)計區(qū)種植模式為“1膜1管寬窄行種植”。行寬(40+80) m，株距0.25 m。滴灌帶鋪設(shè)間距為膜內(nèi)滴灌帶間距SL為1.2 m。選用單翼式迷宮式滴灌帶，滴頭工作壓力為0.1～0.15 MPa，滴頭間距Se為0.25 m；滴頭流量qd為2.0 L/h，濕潤寬度w為0.45 m。

2.3 灌溉制度

根據(jù)所設(shè)定的設(shè)計參數(shù)與灌水定額計算公式可以得出灌水定額，基本參數(shù)前面已經(jīng)給定，計算公式為：

m=1 000γzp(θmax-θmin)/η。

(1)

經(jīng)計算，設(shè)計灌水定額m為34.1 mm，兩次灌水的間隔時間又稱灌水周期，灌水周期計算公式為：

T=(m/Ea)/η。

(2)

經(jīng)計算，設(shè)計灌水周期T=7.58 d，所以，最終選取周期T為7 d。

灌溉制度的另一個重要指標(biāo)為一次灌水持續(xù)時間，計算公式為：

t=mSeSL/qd。

(3)

根據(jù)所設(shè)定基本參數(shù)與灌水器的布置的各項數(shù)值，計算出一次性灌水持續(xù)時間t為5.115 h，取t=5 h。

3 地面管線系統(tǒng)工程施工

在做好一系列施工前準(zhǔn)備后，進入正式施工程序。

3.1 管槽施工

在管槽施工中按照施工放樣與槽底設(shè)計開挖，達(dá)到了槽底坡度均勻，并確保了管道無積水與管槽挖掘深度要求。挖掘后進行管槽底部整平，清除了底部雜物。管槽所經(jīng)過的硬基礎(chǔ)處，寬度均超過10 cm。平整后需回填夯實達(dá)到設(shè)計高程。固定墩坑、閥門井與管槽開挖同時進行。

在管槽回填時，先在管段無接縫處覆土固定，待系統(tǒng)全部安裝完畢后經(jīng)沖洗試壓，確定系統(tǒng)全部工作正常后，經(jīng)檢驗合格后回填。回填前排凈了槽內(nèi)積水，并清除了槽內(nèi)雜物，并保證了在管壁周圍20 cm之內(nèi)的覆土沒有礫石和大土塊，回填在管道兩側(cè)同時進行，并分層踩實或輕夯，回填后高于原地面以上10 cm。

3.2 管線施工

管溝寬度大于80 cm，基槽順直、平整，為了便于將管中余水排出，管溝按規(guī)定進行放坡，縱向坡度應(yīng)大于2‰。固定墩設(shè)定在干管轉(zhuǎn)彎、分岔、三通或閥門處，并在地面坡度超過20%時增設(shè)固定墩。同樣，在鋪設(shè)過程中，在管段無接縫處先行覆土固定，待全部安裝完畢，并經(jīng)沖洗試壓后回填。

3.3 管線安裝

管線安裝分干管安裝與支付管安裝，在干管安裝前對塑料管的規(guī)格和尺寸進行了嚴(yán)格復(fù)查，并保持管內(nèi)清潔。承插管安裝軸線保證了對直復(fù)合，承插深度約為管外徑的1～1.5倍，插頭與承插口均涂粘合劑后，轉(zhuǎn)動管端使得粘合劑能夠填滿空隙，并保證粘結(jié)后24 h內(nèi)未移動管道。塑料管套接時，插頭外緣加工成了斜口，并涂了潤滑劑，正對密封膠圈，另一端用木錘輕錘至套管內(nèi)規(guī)定深度。厚壁支管與付管鋪設(shè)時應(yīng)鋪設(shè)1～2 d天后仍呈一定的自由彎曲狀態(tài)，并保證了按扣三通時，在付管上打孔垂直于地面。毛管的鋪設(shè)安裝鋪設(shè)中保證了毛管不被掛傷或磨損。毛管連接應(yīng)緊固、密封。

4 結(jié)語

地膜滴灌技術(shù)具有顯著的增溫、節(jié)水、保墑的作用，不僅提高干旱地區(qū)水資源的利用率，更有利于增強土壤肥力，提升土壤性狀，減少病蟲草與冷澇旱風(fēng)等災(zāi)害，進而提升了種植的經(jīng)濟效益。在膜下滴灌技術(shù)的推廣應(yīng)用中，科學(xué)合理的設(shè)計與施工是項目成功的前提與保障。滴灌工程設(shè)計涉及到項目區(qū)的地理位置、地形與地勢狀況，氣候與土壤條件，項目區(qū)擬耕種作物與耕種模式，水資源條件等多方面因素。因此，規(guī)劃設(shè)計與施工過程中要綜合考慮各種因素的影響，統(tǒng)籌兼顧，確保滴灌的規(guī)劃設(shè)計科學(xué)合理，具有可實施性。而且推廣中，要注意相關(guān)的農(nóng)機具及田管技術(shù)的配套，同時要加強節(jié)水灌溉技術(shù)的宣傳與普及，以實現(xiàn)群眾觀念的變革。