微灌在天祝县高效节水中的应用及关键工程典型设计

段俊香

（天祝县南阳山片生态移民供水工程建设管理局，甘肃天祝733299）

天祝县高效节水工程2018 年共发展微灌灌溉面积227.0 hm2（安远镇33.3 hm2、打柴沟镇193.7 hm2），其中典型灌溉面积占14.6%，本文以典型区域微灌灌溉项目为代表进行设计探讨。

微灌供水设备除主管、支管及分支管外还有微灌设备，主要包括干管、2 级支管及3 级输配水管等基础设备，支管与干管在布置时斜交或垂直。微灌设备通常配置在末级管道，将水分供应到温室大棚。

1 微灌对作物水分利用率的影响

影响植物水分利用效率的主要有光照、水分、温度等外在因素和植物气孔、叶片水势、光合速率、蒸腾速率等内在原因，已有研究表明微灌可改变作物需水规律、减少作物需水量和无效蒸腾的水分。天祝县的大量微灌试验发现，微灌较漫灌可减少作物生育期内总耗水量27.8%、提高生产效率14.0%、提高水分利用率22.8%，即微灌可降低作物需水量、提高水分生产效率。天祝县岭南属大陆性高原季风气候，岭北属温带大陆性半干旱气候，作物需水量受气候、地区、土壤和栽培条件的影响，各生长阶段的需水量都不相同，主要表现为出苗时期所需要的水分较少，生育中期需水量最多，也是需水量的临界值，生育后期需水量呈降低趋势。在微灌工程实施过程中，要根据岭南和岭北的不同气候特征制定相应的微灌方案。

2 水源情况

该高效节水微灌项目的实施过程中，水源来自天祝县安远镇柳树沟村的涝池，利用管道将水源运送到项目所在地。

3 输配水管网设计

3.1 流量确定

3.1.1 主管流量设计 按照农田管道技术标准相关要求，灌溉设备的流量需结合灌水率图进行确认，计算公式如下：

式中，Q0为管道流量（m3/h）；m= 为 180，为灌溉水源定额 （m3/hm2）；A=33.3，为灌溉总规模（hm2）；η=0.95，为灌溉水源系数；t=10，为灌溉时长(h/d)；T=8，为灌溉水高峰阶段一次灌水耗时(d)。经计算微灌区主管设计流量Q0为102.6 m3/h。

3.1.2 分支管流量计算 结合树状管网所有管道具体位置及特征，分管与支管主要采取轮灌制度，灌溉一次耗时10 d，典型片微灌总规模为33.3 hm2，支管平均每50～70 m 设置一出水口，一条支管同时运行2 条分支管，每条分支管上每次只开4 个出水口，即2 条支管同时共开启8 个出水口。单个出水口平均控制灌溉面积1.3 hm2，所有出水口均灌溉12 h。支管流量计算公式为：

式中，Q 为管道总流量（m3/h）；N=8，为出水口数量；n=2，分支管数量；Q0=102.6，为微灌区主管设计流量（m3/h）。经计算支管流量大小为25.65 m3/h。

3.2 管径计算

管道直径计算公式为：

式中，D 为管道直径（mm）；Q 为设计流量(m3/h)；V 为经济流速(m/s)。主管道的设计流量为102.6 m3/h、经济流速为1.2 m/s，经计算其直径为158.69 mm。支管道的设计流量为25.65 m3/h、经济流速为1.1 m/s，经计算其管道直径为86.56 mm。

3.3 管材选择

通过对比PVC-M 塑料管和砼管，最终选择PVC-M 管。这是由于PVC-M 塑料管可靠性高、消耗成本低、运输及安装便利。项目规划区管道工作过程中最大压力通常都集中在主管道尾端，按《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T20203-2006）要求，经计算此次使用的塑料管材的承压能力为 0.63 MPa。

4 微灌设备

微灌系统包括水源、动力、过滤器、控制闸阀、量测仪表等。在输水管前段安装SFG30L 施肥罐，并在附近位置安装两级过滤器。

5 单座日光温室大棚经济指标

此次微灌工程总投资数额为435.85 万元，灌溉规模为227.0 hm2。单座日光温室大棚为0.1 hm2，投资指标为19 200 元/hm2。