夏县格瑞特农业生态园节水灌溉工程施工设计
2017-11-24周春亲
周春亲
（夏县水利局，山西 夏县 044400）
夏县格瑞特农业生态园节水灌溉工程施工设计
周春亲
（夏县水利局，山西 夏县 044400）
根据夏县格瑞特农业生态园灌溉现状和存在的问题，对水源工程进行了优化布局，对管网工程、机房工程进行了科学规划设计，对施工方法提出了严格的标准和要求，并制定了具体的管理办法，以确保该园区高效节水工程高标准高质量完成。工程完工后，既保障了园区水资源的可持续利用，又促进了夏县酿酒葡萄的健康发展。
格瑞特农业生态园；节水灌溉工程；施工方案；夏县
1 项目概况
夏县位于山西省南部，中条山西麓，运城盆地东北方向，东与河南省渑池县隔黄河相望，西与运城市接壤，南与平陆县相连，北与闻喜、垣曲两县毗邻,距运城市31 km，是全国平原绿化先进县，也是山西省粮食、蔬菜和特色水果生产重点县。夏县格瑞特农业生态园位于夏县水头镇，总面积333.33 hm2，种植作物以酿酒葡萄赤霞珠、梅尔诺、蛇龙珠和霞多丽等品种为主，海拔450～560 m，该区土壤、气候、温湿度等自然条件优越，是国际公认的葡萄酒原料生产黄金地带，被国内外葡萄酒专家称之为“中国最适宜发展葡萄酒的地区”。
该园区地处水头镇的鸣条岗上，原有耕地呈阶梯状分布，通过土地流转，将农户分散的小块土地实行集中连片治理，便于机械化操作。但整治后连片的土地地势起伏不平，无法用管灌正常灌溉。园区地下水资源较匮乏，现有灌溉机井3眼，井深在120～220 m，出水量仅有25～30 m3/h，远远满足不了灌溉用水需求。
2 工程设计
2.1 指导思想
根据园区实际种植特点，按照“因地制宜、科学规划、节水优先、确有需要”的原则，葡萄园采用滴管，水果林采用涌泉灌的灌溉方式制订切实可行的施工方案。
2.2 水利工程现状
园区是通过土地流转，从水头镇三贤、坡底、李庄3个行政村500多户农户手中租赁的，集中连片后，原有管道已达到使用年限，且不符合现代农业灌溉的水利要求，需要重新铺设管网，现有的3眼水井归园区使用。
2.3 总体布置
2.3.1 水源工程
园区无地表水可利用，地下水是唯一的灌溉水源，现有的3眼机井取水量满足不了用水需求，需增加机井2眼。经过水利计算，需对原水泵扬程重新配套，考虑机电设备安全，需建设管理房5座。
滴灌灌溉系统分为首部和管网系统。首部位于机井附近，主要由水泵、逆止阀、控制阀门、变频控制器、过滤系统、压力表、排气阀等组成，过滤系统选择离心加网式过滤器。为了保障操作安全，系统实行水电分离，变频控制器布置在管理房内，过滤系统布置在管理房外。
2.3.2 管网布置
根据园区道路规划情况，先按照南北走向将园区划分成A、B、C……I、J等10个灌溉单位，再按照东西走向依次划分A1、A2、A3……J4等50个灌溉单元，每个单元面积在15～60 hm2。灌溉管网采用干、支、毛三级布置，输水干管沿道路布置，支管垂直于干管沿作物种植方向布置，地块小的采用一边供水，地块大的从中间往两侧供水，毛管垂直于支管布置。
3.3.3 管材选择
目前，市场上适合灌溉的管材主要有PE、PVC、混凝土管、铸铁管等，其中以PVC和PE塑料管应用最多。其优点主要有：内壁光滑、质轻、耐腐蚀、安装方便、价廉、适应地形能力较强，是灌溉工程十分理想的管材。根据本园区的灌溉特点，干管采用PVC塑料管，支管和毛管采用PE塑料管。
3.3.4 管径确定
管径通常采用经济流速计算，见公式（1）：
式中：D为管道内径，mm；Q为管道设计流量，m/h；V为经济流速，m/s，取1.0～1.5 m/s。
2.3.5 损失计算
干管，支管沿程损失采用公式（2）计算:
毛管等多孔管沿程水头损失按照公式（3）计算：
式中：h毛为毛管等多孔管水头损失，m；f为摩阻系数，取0.505；S为分流孔间距，m；qd为单孔流量，L/h；d为多孔管内径，m；m为流量指数，取1.75；b为管径指数，取4.75；N为分流孔总数；S0为多孔管进口至首孔的间距，m。各级管道局部水头损失按照沿程水头损失的10%计算。
2.3.6 水泵选型
水泵选型采用公式（4）计算：
式中：H泵为水泵扬程，m；Zp为典型毛管进口高程，m；Zh为系统进口高程，m；H0为首部出口压力水头，m；hf为管道的沿程水头损失，m；hj为管道的局部水头损失，m。
通过计算：干管选用Φ110PVC管（0.6Mpa），支管选用Φ50PE管，毛管选用Φ20PE滴灌管，铺设长度70～150m，水泵选用200QJ40-156/12和200QJ40-195/15两种。
2.3.7 建筑物设计
结合当地实际及基本要求，管理房均为平房砖混结构，尺寸为5 m×3 m×3 m（长×宽×高），建筑面积15 m2。结构采用M7.5水泥沙浆砌砖砌筑，地板采用C20混凝土现浇，屋顶采用C20钢筋混凝土现浇，上面用四坡彩钢瓦封顶。外墙用黄色涂料粉刷，内墙刮白色防瓷。房门用烤漆防盗门90×210 cm，窗户用铝合金推拉窗120×90 cm，外加防盗网。分水阀井采用预制钢筋混凝土，内径60 cm，厚8 cm，高70 cm。
2.3.8 主要工程量
园区共需铺设Φ110PVC管道33.72 km，Φ50PE管道16 km，Φ20PE管道774 km，闸阀井276座。工程总投资579.91万元。
3 施工方法
3.1 管沟开挖
园区采用链条式开沟机开挖管沟，管沟为矩形，干管深度100 cm，支管深度30 cm，宽度同为12 cm，要求管线平直、底坡平顺，敷设时应及时清除管内杂物。
3.2 管道安装
PVC管采用承插口粘接方法，粘结剂按管材生产供货部门的技术要求选择，管道、管件粘接表面应进行去污，打毛等处理，粘接剂应涂抹均匀，饱满、涂沫长度符合要求，粘接剂固化前保持管道固定。
PE管采用热熔对接连接，对接时应将管道端面锯正、锉平、使用专用对接机具进行，操作时严格控制加热温度、时间及熔合长度，连接后应仔细进行外观检查，如对接不齐应切开重新加工对接。
为了便于机械化操作，Φ50管埋入地下，Φ20管用旁通连接Φ50管，Φ20管固定在葡萄杆铁丝上，距地面30 cm，目的是不影响葡萄收获后植株掩埋过冬。
3.3 管道水压试验
给水管道铺设完毕后进行管道系统的试压工作，这是管道工程质量检查与验收的重要环节。管道系统试压分段进行，分段长度不得大于1.0 km，试压的水压力不应小于管道设计压力的1.25倍，并保持10 min，管道不应发生爆裂、脱落等。
3.4 管沟回填
水压试验合格后立即进行回填。回填土在管道两侧同时进行，管道周围应回填松散并剔除含有石块、砖块的碎土。
4 运行管理
工程竣工后，由县水利局移交给格瑞特生态园进行管理，管护费由园区自行解决，水利局提供技术服务，对园区管理人员进行技术咨询和培训，管理员要不定期对管网进行检查，遇到问题立即处理，并做好用水统计。灌溉季节结束后，管理员要及时排空管内余水，做好防冻措施。
5 结论
滴灌工程实施后，333.33 hm2葡萄园2人就可以完成灌溉，且灌水周期不到20 d，不仅可以节水、省工，且灌溉均匀，还可以保持土壤结构，改善葡萄品质，单位面积可增产100 kg以上。据测算，滴灌与大水漫灌相比较，年可省工0.75万个，节省开支60万元；年节水90万m3，折资26.73万元。
整个园区建成后，夏县格瑞特酒业将横贯三大产业，实现“土地变绿色工厂、农民变产业工人”的新型农业产业化发展模式，将进一步促进夏县农业供给侧改革。对当地经济的发展将起到积极的推动作用。
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1004-7042（2017）10-0043-02
周春亲（1972-），女，2006年毕业于太谷农业大学林学专业，工程师。
2017-08-11；
2017-09-23
