节水措施在西北干旱地区农田水利灌溉中的应用

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节水措施在西北干旱地区农田水利灌溉中的应用
田培旭
（甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心 甘肃 景泰 730400）
我国西北地区长期存在水资源短缺、农业干旱等严重问题，给社会发展带来了严峻挑战。

因此，应大力建设农业水利灌溉工程，不断完善节水措施，从而改善西北地区水资源短缺的现象，提高水资源的利用效率。

1 西北干旱区节水灌溉工程技术发展现状西北地区是典型的大陆性气候，降水量极其稀少，干燥炎热,温度变化明显,蒸发量大。

独特的位置及自然条件造就出西北地区丰富的自然产物，但是，随着人类肆意破坏，全球变暖愈加严重，对西北地区的生态环境造成了多重损害，部分牧场草地严重干旱，因此，针对西北地区的节水灌溉工程就显得尤为重要。

现阶段，西北地区灌溉工程技术多为传统灌溉，难以保障旱区的水资源利用，主要原因在于意识、资金、技术的多重缺乏，进而导致西北旱区节水灌溉工程无法发挥其根本作用。

2 工程概述
灌溉技术在我国发展迅速，目前已成为最有效的节水技术之一，运行特点主要是均匀灌水，控制性良好，可以规避风力影响，实施自动化模式，使农药、化控剂、化肥等随水一同浇筑土地。

3 地下滴灌技术3.1 首部及田间系统设计
田间管网布置规模：通过建设区的林、路、田等分布信息，将田间管网按照地形所属依次布置，采取梳状单向规模，将控制区地势范围选择在东南低西北高。

管网模式分为支管、分干管、输水干管、毛管四级输配管。

采取灌溉中的滴灌技术，系统结构分成首部、砂式与网式全自动反冲洗过滤器、施肥罐，再通
过主干管转向分干管、支管、毛管，最后转向滴头，由滴头开始滴灌工作。

地埋管主要分为分干管与干管。

首部设计：首先，泵房建设选用彩钢板材质，内部要布置完善的过滤器、施肥箱、管道和阀门等，要求布置简单整洁，并将机组安装为一列，方便后续检修与操作，总面积40平方米。

其次，过滤器型号首选自动清洗网式过滤器，在过滤水头损耗高于0.08～0.10兆帕时开始自动反冲洗，从而保障滴灌均匀程度，并通过系统流量筛选至200～600立方米/小时的过滤器。

再次，将化肥注入器安置在水干管与自动反冲洗过滤器之间，规格选择150升和300升的两种化肥注入器。

最后，选择控制设备及安装调节设备，将水表与逆水阀安置水泵出口处，水表型号多选择数字式，逆止阀型号多为DN800。

以此完成首部设计，打造科学的滴水灌溉技术。

管网布置：毛管布置多采取单向摆放，以种植方向为毛管布置基础。

支管多采用PE管，随着坡度进行配水，要注意与毛管布置垂直。

分干管可采用UPVC管，管埋深度为管外径+0.9米，以竖管给水栓为基础进行支管供水。

干管也采用UPVC管，埋深度与分干管一致，区分于以三通为基础通过泵房过滤后给予干管供水，进而实现各个干管布置间的相互协调。

田间细部设计：管沟设计参考建设区历年冻土深度，最大为90厘米，将干管布置于最大冻土层之下，以此实现稳定运行，保障管沟设计为外径+0.9米，同时下口管径保持在+0.8米，以1∶0∶3进行设计。

冬季时需要将输水管网防水排空，因此，要在管网低处安置排水
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井，设计形状选取圆形，结构选择树脂，深度1.8米。

在干管分水处安置检查井，与排水井选择一同结构材质，同深度1.8米。

在地埋管200米处布置镇墩，设计结构采取混凝土C15型号炼制，以此实现田间细部设计间的合理，为后续灌溉奠定良好基础。

3.2 滴灌系统设计
滴灌设计中滴头选择：滴头是滴灌技术的首要基础之一，能够保证均匀滴灌与滴灌质量。

滴头应选择具有流量补偿能力、调节能力与水头偏差允许范围宽的管压补偿滴头，以避免滴头堵塞或水源滴灌不均匀。

小区允许水头偏差的分配：在支管及毛管间完成灌水小区，补偿式滴头允许水头偏差至毛管。

允许的毛管偏差范围差为10米。

种植作物毛管极限长度和极限孔数的计算：为了保障种植作物的种植方向与通风需求，需要提供毛管安置方向的均匀坡度，系统值为0.9%，南北约3%～5%，同时在进行毛管极限孔数计算时，应参考南北地形坡比、坡度等，按照有关公式进行计算，进而取得合理的极限孔数计算，如下：
以《微灌溉工程及规范》为主要指导，采用专业公式，计算过程为：
计算降比r =jd 4.75
kfd
1.75
计算压比G =
kjSq
d 1.75h d d
4.75
极限毛管孔数以《微灌溉工程及规范》C4.0.3为标准，按照下方公式选择孔数。

顺坡降比小于1时，P/n=INT(1+r0.571)
φ=
[△h 2]
Ch d
 ×r (P n -1)-(Pn -0.52)2.75
2.75
1
式中：可见C为毛管压比；降比为r，p′n是
毛管中压力最小的孔口。

G =kjSq d 1.75
h d d
4.75
r =jd
4.75
kfd 1.75 p ′n =INT (1+r
0.571
)
式中：清晰可见J属于毛管地形降比，内径为d，水头损失系数为mm,k，摩阻系数是f，在0.505取PE管，qd在其中为单孔流量，毛管的留孔间距为s。

采用专业公式对极限孔数展开计算[△h 2]Gh d =r (Nm -1)- Nm -0.522.752.75在式中，Nm多为毛管的极限孔数
逆坡降比小于1时，采用下方公式展开极限毛管孔数计算
[△h 2]Gh d
 =(N m -0.52)2.75
2.75-r (N m -1) 
同上，Nm为毛管的极限孔数
毛管极限长度计算公式一般为Lm=(Nm-1)+S0。

毛管长度为Lm，孔口之间间距为S，进口至首孔的距离表示为S0。

干管及分干管：首先是流量计算，在分干管上开启支管，使其流量等同于支管，并且干管的流量同等于干管与分干管的总和流量。

其次是水头损失计算，将运行方案作为各级干管流量的基本，选取经济流速制定管径，通过科学方法将各部分的水头损失计算出来，并核对好管段内压，选取优秀管径，多数采取0.4兆帕，损失比值以下面公式为计算。

 Hf =kf (Q m /d b )L
由此可见，滴灌工程技术可以有效降低干旱地区水资源浪费的现象，使其能充分发挥资源的合理分配，对干旱地区农作物发展具有良好帮助。

在建设滴灌工程中，要不断加深滴灌工艺技术，完善建设措施，以此加强应用前景，为干旱地区水资源节约措施提供有力基础。