干旱区灌区高效节水模式典型设计

高华峰，张 涛

（新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院，新疆伊犁841000）

西北干旱区是我国水资源十分短缺的地区，人均水资源占有量1573m3；人均和地均水资源占有量分别为全国人均水平的68%和27%［1］，据调查2017年，新疆农业用水比重达92.5%，南疆地区部分地州农业用水比重高达97%，远高于全国平均68%以上［2］。尤其是农业用水占用水总量94%。在农业节水中，实施高效节水工程不但节水效率高，而且具有节能、节地、节肥、节劳等特点［3］，对节约水资源，提高农业经济，促进农业增产、农民增收有很大作用。但高效节水投资大，运行成本高，对管理技术要求也很高。本文以和田河流域为研究对象，结合以往灌溉工程的经验，高效节水方式以滴灌技术为主，研究设计棉花、冬小麦、枣树的滴管设计技术与方案。

1 高效节水发展现状及未来规划

1.1 高效节水发展现状

2015 年和田河流域高效节水灌溉面积5.13万hm2，占总灌溉面积24.43%，其中地方灌区高效节水灌溉面积3.48万hm2，占地方总灌溉面积的17.97%；兵团灌区高效节水灌溉面积1.65万hm2，占兵团总灌溉面积的100%。计划到2020年和田河流域高效节水面积增加到10.19万hm2，占总灌溉面积的48.85%，相比2015年新增高效节水面积5.06万hm2；2030年和田河流域高效节水面积达到12.43万hm2，占总灌溉面积的56.61%，相比2020年新增高效节水面积2.24万hm2。

1.2 未来规划

预计和田河流域至2020年高新节水灌溉面积达10.19万hm2，节灌率达48.85%；2030年高新节水灌溉面积达12.43万hm2，节灌率增长至56.61%。和田河流域低压管道灌溉面积2.96万hm2，滴灌灌溉面积2.37万hm2； 规划2020年低压管道灌溉面积3.14万hm2，滴灌灌溉面积7.04万hm2； 规划2030年低压管道灌溉面积3.47万hm2，滴灌灌溉面积8.95万hm2。和田河流域灌区各水平年不同灌溉技术高效节水面积如表1。

表1 各水平年不同灌溉高效节水面积 单位：万hm2

2 灌区节水工程典型设计

本次灌区节水工程典型设计采用 《和田地区洛浦县南疆大中型灌区高效节水五年实施方案（2016~2020）》［4］和新疆维吾尔自治区地方标准DB65/3611—2014《农业灌溉用水定额》成果［5］。

本次典型设计总面积905.47hm2，共3个典型区，其中典型一区选择洛浦县杭桂乡通喀依艾日克村1号地411.13hm2红枣滴灌设计； 典型二区选择洛浦县杭桂乡阿克来克村11号地76.27hm2冬小麦滴灌设计；典型三区选择洛浦县山普鲁镇阿日贝里村7号地418.07hm2棉花滴灌，灌区其余地块设计与上述典型块地一致。

2.1 典型一区红枣滴灌设计

典型一区位于洛浦县杭桂乡通喀依艾日克村，规划对其411.13hm2红枣进行滴灌工程典型设计，灌溉水源为地下水、地表水，采用机井抽水和地表水加压进行滴灌，流量120～230m3/h。设计红枣株行距为：1m×3m，1行2管布置内镶式滴灌管，滴头流量2.8L/h，滴头间距0.5m。管道分为干管、分干管、支管、毛管四级管道。干管、分干管为PVC管材，额定工作压力0.63MPa；滴灌支管为PE软管，额定工作压力0.25MPa；毛管为PE内镶式滴灌管，额定工作压力0.1MPa。

典型区设计净灌水定额750m3/hm2，全生育期灌溉7次，灌水周期6d，一次灌水延续时间10h，滴灌强度3.73mm/h。春灌和冬灌水量1650，1200m3/hm2，采用轮灌制度，1条分干管布置5～18条支管，为1个轮灌区；同时灌溉6～11条支管，6～11条支管为1个轮灌组，1个轮灌区分为1～2个轮灌组，5条分干管共有9个轮灌组。滴灌干管采用内径φ250内镶式滴灌带，为PVC管；分干管采用φ160，为PVC管；支管采用φ90，为PE管；毛管采用φ10，为PE管。干管平行于等高线，或与等高线小角度相交，管线方向坡度值小；分干管与等高线大角度相交，管线方向坡度值大；毛管顺作物行向。

系统首部各项设备布置在首部设备房内。首部设备房内紧接加压水泵，建筑面积28m2，为砖混结构。干管首端、分干管首端、末端设控制闸阀，分干管首端闸阀设置工作井；滴灌支管首端设压力调节阀。分干管末端设排水井，即渗井。管道埋于冻土层之下，干管管沟深1.2m，底宽0.6m（机械开挖），边坡1:0.5。管基要求夯实，压实度不小于0.95；管底至管顶以上0.2m处为管区回填土，压实度不小于0.95；管顶以上0.2m处至管沟顶为非管区回填土，松填。道分叉处，转弯处、分干管末端设置现浇C20混凝土镇墩，尺寸长60cm×宽60cm×高60cm，抗冻等级F150，抗渗W6。

经估算，典型一区红枣滴灌工程投资642.65万元。

2.2 典型二区冬小麦滴灌设计

典型二区位于洛浦县杭桂乡阿克来克村，规划对其76.27hm2红枣进行滴灌工程典型设计，灌溉水源为地下水，采用采用机井抽水进行滴灌，流量为120～180m3/h。设计冬小麦株行距0.016m×0.15m，1管4行布置单翼迷宫式滴灌带，滴头流量2.1L/h，滴头间距0.3m。管道分为干管、分干管、支管、毛管四级管道。干管、分干管为PVC管材，额定工作压力0.63MPa；滴灌支管为PE软管，额定工作压力0.25MPa；毛管为PE内镶式滴灌管，额定工作压力0.1MPa。

典型区设计净灌水定额600m3/hm2，全生育期灌溉8次，灌水周期6d，一次灌水延续时间4h，滴灌强度11.67mm/h。春灌和冬灌水量分解为1650，1050m3/hm2。采用轮灌制度，1条分干管布置3～12条支管，为1个轮灌区。同时灌溉1～3条支管，1～3条支管为1个轮灌组，1个轮灌区分为4～5个轮灌组，7条分干管共有30个轮灌组。工作时间：1条支管1次灌水4h，系统每天工作20h，灌5个轮灌组，1个轮灌区6d灌完。滴灌干管采用内径φ200内镶式滴灌带，为PVC管； 分干管采用φ160，为PVC管；支管采用φ110，为PE管；毛管采用φ16，为PE管。干管平行于等高线，或与等高线小角度相交，管线方向坡度值小；分干管与等高线大角度相交，管线方向坡度值大；毛管顺作物行向。

系统首部各项设备布置在首部设备房内。首部设备房内紧接加压水泵，建筑面积28m2，为砖混结构。干管首端、分干管首端、末端设控制闸阀，分干管首端闸阀设置工作井；滴灌支管首端设压力调节阀。分干管末端设排水井，即渗井。管道埋于冻土层之下，干管管沟深1.2m，底宽0.6m（机械开挖），边坡1∶0.5。管基要求夯实，压实度不小于0.95；管底至管顶以上0.2m处为管区回填土，压实度不小于0.95；管顶以上0.2m处至管沟顶为非管区回填土，松填。道分叉处，转弯处、分干管末端设置现浇C20混凝土镇墩，尺寸长60cm×宽60cm×高60cm，抗冻等级F150，抗渗W6。

经估算，典型二区冬小麦滴灌工程投资180.29万元。

2.3 典型三区棉花滴灌设计

典型三区位于洛浦县山普鲁镇阿日贝里村，规划对其411.13hm2棉花进行滴灌工程典型设计，灌溉水源为地下水、地表水，采用机井抽水和地表水加压进行滴灌，流量120～230m3/h。设计棉花株行距0.1×（0.3+0.6）/2m（宽窄行），1管2行布置单翼迷宫式滴灌带，滴头流量2.4L/h，滴头间距0.3m。管道分为干管、分干管、支管、毛管四级管道。干管、分干管为PVC管材，额定工作压力0.63MPa；滴灌支管为PE软管，额定工作压力0.25MPa；毛管为PE内镶式滴灌管，额定工作压力0.1MPa。

典型区设计净灌水定额40mm，全生育期灌溉8次，灌水周期6d，一次灌水延续时间5h，滴灌强度8.89mm/h。春灌和冬灌水量1650，1050m3/hm2。采用轮灌制度，1条分干管布置5～12条支管，为1个轮灌区。同时灌溉2～3条支管，2～3条支管为1个轮灌组，1个轮灌区分为3～4个轮灌组，7条分干管共有24个轮灌组。滴灌干管采用内径φ250内镶式滴灌带，为PVC管；分干管采用φ160，为PVC管；支管采用φ110，为PE管；毛管采用φ16，为PE管。干管平行于等高线，或与等高线小角度相交，管线方向坡度值小；分干管与等高线大角度相交，管线方向坡度值大；毛管顺作物行向。

系统首部各项设备布置在首部设备房内。首部设备房内紧接加压水泵，建筑面积28m2，为砖混结构。干管首端、分干管首端、末端设控制闸阀，分干管首端闸阀设置工作井；滴灌支管首端设压力调节阀。分干管末端设排水井，即渗井。管道埋于冻土层之下，干管管沟深1.2m，底宽0.6m（机械开挖），边坡1∶0.5。管基要求夯实，压实度不小于0.95；管底至管顶以上0.2m处为管区回填土，压实度不小于0.95；管顶以上0.2m处至管沟顶为非管区回填土，松填。道分叉处，转弯处、分干管末端设置现浇C20混凝土镇墩，尺寸长60cm×宽60cm×高60cm，抗冻等级F150，抗渗W6。

3 结语

通过典型设计，按照设计红枣灌溉制度为：灌水定额750m3/hm2，全生育期灌溉7次，灌溉定额8100m3/hm2（包含春灌和冬灌水量：1650，1200m3/hm2），冬小麦灌水定额600m3/hm2，全生育期灌溉8次，灌溉定额7500m3/hm2（ 包含春灌和冬灌水量：1650，1050m3/ hm2），灌水定额40mm，全生育期灌溉8次，灌溉定额7500m3/hm2（包含春灌和冬灌水量：1650，1050m3/ hm2）。