高效农业节水灌溉项目建设实例分析

高效农业节水灌溉项目建设实例分析

摘要：本文在总结了国内外先进节水灌溉技术的基础上，根据当地经济、社会状况和施工条件省情，因地制宜的选取了当前国内、国外比较先进的节水灌溉技术，并在灌溉制度设计、水源供给方式、供水管网布置及灌溉系统选型与布置方面进行了简单的说明，对节水灌溉

技术的设计与应用有一定的指导意义。

关键词：节水灌溉设计原则设计方案

一工程概况

江西省高效农业节水示范基地建设，确定实施范围为江西省农科院园艺所用于科研与生产的果园和旱地，实施面积共280亩。为改变其现有的陈旧落后的水利灌溉现状，充分高效地利用水资源，示范基地建设实施方案设计根据区域内种植的各种果树、作物的生长、生育需水要求，运用国内外先进的喷灌、微灌技术对区域内种植的各种果树、作物进行灌溉。同时，运用自动控制技术，通过对各果树、作物生长、生育适宜的土壤含水率指标进行测控，实现灌溉、施肥等一体化的全自动控制，并建立友好人机监控界面及现场实景监视系统，使示范基地建设进入国内先进行列。示范基地建设内容主要包括：水源工程、灌溉系统及管网工程、自动控制系统工程。

二工程内容及设计方案

1 水源工程

（1）水源选择

由于示范基地附近没有满足基地要求、可供灌溉的地表水水源，根据基地现用水水源状况，结合水文地质勘察成果，确定园艺所现有3座管井地下水作为示范基地供水水源。

（2）水源水质分析

江西省中环岩土工程勘察院对示范基地地下水的水质检测报告表明，该处地下水水质各项指标满足GB5084《农田灌溉水质标准》的规定要求，达到一类农灌水标准。

（3）水量平衡计算

1）灌溉用水量计算

①节水灌溉方式选择

基地规划实施节水灌溉面积280亩，主要种植作物有柑橘类、枇杷、杨梅、李、桃、梨、枣、石榴、柿、葡萄、猕猴桃、大棚作物、苗圃、花圃等二十多个果树树种，一百多个品种。根据不同品种果树及作物的生长、生育需水规律，分别采用了滴灌、雾灌（微喷灌）、根区导灌节水灌溉方式。

②灌溉制度设计

为降低灌溉管网造价，减少水源工程费用投入，示范基地将采用分片区轮灌形式，分区不宜太多，否则给运行管理带来不便，同时亦会增加墒情采集仪监测探头费用，本设计根据作物分布位置及采取的灌水方式，共分8个片区进行轮灌，即：I、II、III、IV、V、VI、VII 、VIII。

③设计灌溉强度

根据《喷灌工程技术规范》GBJ85-85及《微灌工程技术规范》SL103-95：

灌溉强度=灌水定额/日净灌时间

④灌溉流量计算

灌溉流量（m3/h）=灌水定额（m3/hm2）*灌区面积（亩）/15*设计灌溉时间（小时）

2）水量平衡分析

根据上文各计算公式进行计算可得出，在果树、作物需水旺期，经各区轮灌排列组合，轮灌需最大流量发生在Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ区组合时，所需灌溉流量为102.95m3/h，考虑5%的管网漏损，需供流量为108.37 m3/h，而园艺所现有管井可供流量达139m3/h。显而易见，在设计分区轮灌的灌溉制度下，园艺所目前开采的地下水量不仅能够满足灌溉用水要求，灌溉保证率100%，并且可以兼顾生活用水（居民60人，按每人每天200升计，考虑时变化系数为2.1，生活流量为1.05 m3/h）。同时，老水塔也可以并入管网，继续供水。但上述管井装机运行年限已到，维修频繁，为保证供水正常，必须更换水泵。

（4）供水方式比选

考虑示范基地属丘陵缓坡地，地势变化不大，最大高差在8米之内，故设立变频系统的必要性不大，经方案的技术经济比较，本设计选择设立高位水塔转供方式。

（5）高位水塔

示范基地属丘陵缓坡地，地势变化不大，最大高差在8m之内，拟新建一高位水塔供灌溉用水。经计算灌溉所需设计水头，确定有效高度（水箱底）为25m，水箱有效容积为100 m3，水箱倾角为45度。水塔采用钢筋砼倒锥壳结构，建于地势较高处，园艺所原高位水塔（100m3）专供生活用水。根据地勘资料基础持力层地基承载力为160kpa，水塔所需地基承载力经验算为150kpa，满足要求。

２灌溉系统及管网工程

（1）灌溉系统选型与布置

1）Ⅰ、Ⅱ区喷灌系统的选型与布置

Ⅰ、Ⅱ区喷灌系统选择固定式管道喷灌系统，系统生产效率高，运行管理方便，运行成本低，工程占地少，有利于自动化控制及综合利用。

①喷头选型，喷头选用PY110型。

②喷头布置：为满足喷灌均匀系数Cu≥75%的要求，根据规范要求，喷头布置采用矩形，布置间距按主导风速1.6～3.4m/s考虑查表选取，具体布置：喷头垂直主导风向布置，间距a取1.0R，R为喷头射程，即a=12.5米；安装喷头支管平行风向布置，间距b取1.2R，R为喷头射程，即b=15米。

2）Ⅲ、Ⅳ区滴灌系统的选型与布置

滴灌系统采用固定式。

①滴头选型，滴头选择管上式压力补偿滴头。

②滴头布置，根据果树株、行距布置，滴头布置树蔸下，成绕

树状。

3）Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区雾灌（微喷灌）系统的选型与布置

Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区雾灌（微喷灌）系统采用固定式。

①雾化喷头（微喷头）选型，雾化喷头选择倒扣式。

②雾化喷头（微喷头）布置：Ⅵ、Ⅶ区雾化喷头（微喷头）按

果树株、行距布置，每株果树安装雾喷头，取0.5个，即每两株果树间布置雾化喷头（微喷头）1个。依此推算，Ⅷ区（花卉、苗圃区）雾化喷头按矩形布置。

4）Ⅴ区根区导灌系统的选型与布置

Ⅴ区根区导灌系统系统采用固定式。

①导灌器选型，选择单流道导灌器。

②导灌器布置：Ⅴ区导灌器按果树株、行距布置，每株果树安装导灌器，取3个，即每株果树周围布置导灌器3个。

（2）管网计算与布置

1）设计流量计算

设计依据GBJ85-85《喷灌工程技术规范》、SL103-95《微灌工程技术规范》，对支（毛）管、干管设计流量进行计算。

经轮灌排序分析，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ区组合轮灌时，干管转输流量最大，转输流量为108.37m3/h。因此，干管经济管径按第Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ区组合轮灌时的流量查表确定。

2）水头损失计算

分别计算各片区轮灌所需水头损失，取最大值为设计水头，经计算，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ区组合轮灌时，所需水头最大，设计水头为24.88m。确定高位水塔箱底离地面高度为25.0m。

3）管网布置

干、支管网呈树状分布。干管沿道路（或机耕道）布置，埋深0.5m；支管垂直于作物种植行布置，埋深0.3m，喷灌竖管垂直安装于支管上，高2.7m；毛管顺作物布置，埋地0.3m；滴头、根灌导灌器对称均匀布置于毛管上；雾化喷头通过微灌软管与毛管相连，且雾化喷头、微灌软管和连接件安装于0.4m高的支架上。

4）控制房

根据自控及墒情系统需要新建控制房，砖混结构，长6.0m，宽3.6m，高3.4m；基础为砖砌条形基础；屋面板为钢筋砼结构，防水采用三毡四油；控制房外墙粉刷橙色涂料。

（3）水泵选型

1#与2#井距离比较接近，所需水泵工况基本接近，经计算，安装水泵所需扬程为54.42m。3#井距离水塔较1#、2#井近，所需水泵扬程为49.24m。综上计