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【摘 要】 采用节水灌溉技术中的滴灌系统方案，不仅可以有效的节约水资源，而且具有明显的经济效益。本文详细介绍了某县葡萄园滴灌系统的设计及主要参数的计算，对发展节水灌溉技术以及同类工程具有一定的借鉴意义。
【关键词】 节水灌溉滴灌;系统设计;施工技术分析
1、前言
某县位于某省中部偏西，渭北黄土高原沟壑区南缘，境内水资源主要由河川径流和地下水组成，年平均总量为9890万m3，水资源总体相对匮乏，所以大力推广和发展先进的节水灌溉技术，是实现水资源可持续利用的关键所在。本文通过实例介绍了某县葡萄园基地采用的滴灌系统方案，其节水增效效果显著，相比传统的沟灌、畦灌，具有显著地特点。
2、滴灌系统设计基础资料
2.1作物资料
园区面积约为57hm2，东西宽420m，南北长约1350m左右。作物种植采用垄沟种植，行间距2.5m，日耗水量5.0mm/d。
2.2土壤资料
土壤类型为砂壤粘土，土壤质地粘重，田间持水量31.1%（干土百分比）PPS。土壤厚度满足葡萄生存发育需求，耕作层的平均土壤干容重1.45g/cm3，入渗速率48mm/hr。
2.3水源资料
水源采用和供水管网连接，管口口径为0.1m，出水量为60m3/h，水的pH值为6.7，矿化度<1500mg/L，硬度为282。水质报告检测分析结果为水质良好，可以满足葡萄灌溉用水的要求。
3、滴灌系统的规划设计
3.1设计参数
作物的设计日耗水强度为5.0mm/d，土壤湿润比P≥25%，灌溉水利用系数η=0.95。
3.2管道布设
葡萄灌溉属于局部灌溉，根据滴灌技术要求，主管道采用U-PVC管，管道承压等级为0.60Mpa以上，用承插方式进行连接。主管布置在1.0m以下，以避免机械作业及冬季冻胀损坏管道。为保证管网系统正常运行，需要在管路上安装控制和保护装置。具体布设为：在水泵出水口处，首部安装过滤器、排气阀、施肥罐、压力表，同时主干管上安装压力表、排气阀、泄水阀、控制阀。根据地形、地块，本项目区分干管都与主管垂直布置，在与主管连接处设控制阀一个。分干管也采用U-PVC管，用承插方式进行连接，埋入地下1.0m以下。支管與分干管垂直布设，采用抗老化、防紫外线的专用PE管，采用三通并用螺纹接头连接。在支管上根据葡萄种植的行距，每间隔2.0m安装一个旁通，给滴灌管供水。根据耕作方式，支管埋入地下0.3m即可。
3.3滴灌管选型及布置
滴灌管按平行于葡萄的种植方向布置，与供水支管垂直。选用DGFY-16-0.5内嵌式滴灌管，外径为φ16mm，滴头工作压力为0.1Mpa，滴头间距Se=0.5m，滴头流量Q=2.67L/h，滴管间距SL=2.0m，按双向布置。因耕作方式和管理要求所限，本项目滴灌管铺设长度为60m左右。滴灌管与供水PE支管用旁通接头连接，滴灌管末端用双环式堵头堵塞。
3.4土壤湿润比的计算
滴灌不湿润整个土地，它由许多湿润土体互相连接起来，形成湿润链对作物进行供水。湿润部分土体占灌溉土体的百分比称为土壤湿润比。根据西北农林科技大学环境与资源学院的试验资料，砂壤土的土壤水分水平扩散直径在60cm～90cm之间。葡萄在生长过程中，根系要有良好的透气性，湿润宽度在80cm左右。土壤湿润比计算：
P=（π/4）D2/SeSl×100%
式中，P——土壤湿润比（%）;
D——土壤水分水平扩散直径及湿润带宽度（m）;
Se——滴头间距（m）;
Sl——滴灌管间距（m）。
经计算，p=（0.785×0.72）（/0.5×0.2）=38.5%，所以滴灌管单行直线布置满足砂壤土葡萄设计湿润比P>25%的要求。
4、拟定灌溉管理制度
滴灌作为一种先进的灌溉方式，必须配以先进的灌水技术才能发挥其优越性。灌水技术主要指合理的灌水制度，包括不同作物、不同生育期的灌水起点、灌水上限、灌水定额、灌水时间、灌水次数等等。另外，研究滴灌对土壤养分和盐分运移的影响，也有助于确定合理的滴灌制度。
4.1蒸发量的确定
在土壤、作物、大气、蒸腾等诸多因素综合作用下，葡萄的日平均蒸发量为5mm/d。
4.2滴灌灌水定额的计算
I=1000α×γd×β×P×H/η
式中，I——滴灌灌水定额（mm）;
α——允许消耗水量占有效持水量比;
γd——土壤干容重（g/cm3）;
β——土壤有效持水量（干土百分比）;
P——土壤湿润比;
H——计划湿润层深度（m）;
η——滴灌水的利用系数。
经计算，I=1000×1.45×22%×31.1%×38.5%×0.06/0.95=24.1mm。
4.3灌水周期计算
灌水周期为轮灌1次所需要的时间，即第二次灌水需要的天数。可以按下式计算：
T=I/Ea（d）
式中，T——灌水周期（d）;
Ea——滴灌作物需水旺盛期日平均耗水强度（mm/d）。
经计算，葡萄的灌水周期为4.82d，根据实际情况可以取7天。
4.4灌水时间
采用单行直线滴灌管等间距滴头布置，每次灌水时间可用下式计算：
t=（I×S0×Sl）（/q×n）
式中，t——灌水时间（h）; S0——滴头间距（m）;
Sl——滴灌管间距（m）;
q——滴头流量（L/h）;
n——滴灌水利用系数。
经计算，作物旺盛时期每次灌水时间为9小时。
4.5轮灌区域数目确定
正确确定滴灌系统的轮灌区域，能充分发挥滴灌设备的效率及挖掘水源灌溉潜力。在滴灌系统所控制的面积内进行轮流滴灌，轮灌数目可按下式计算：
N≤CT/t
式中，N——轮灌组最多数目;
C——每天工作小时数，根据当地情况，工作时数可按24小时计算;
T——灌水周期（d）。
经计算，N=24×7/9=18.7个。
5、滴灌系统首部枢纽设计
滴灌系统设计过程中，应注意系统设备的完整性。采用自压灌溉，流量应为主干管流量，扬程为系统总落差。过滤器选用一套L100-W100过滤器，过滤器流量60m3/h，过滤精度为120目，采用二级过滤，一级为泥沙分离，二级为微颗粒筛网过滤。施肥罐为100L压差式。所安装的阀门、流量表、压力表、进排气阀等都应采用国际标准，干管上选用闸阀、压力表应采用弹簧管压力表。若条件允许，自动控制设备也应考虑上。工程安装要精心组织，最好选用有经验的专业队伍进行安装。
6、结语
发展节水灌溉技术可以改变陕西省传统的农业灌溉方式，有效的节约水资源，特别是对一些塬区和水资源相对匮乏的地区，效益更加明显。但在市场经济条件下，一切经济活动都必须以经济效益为中心，任何先进技术是否有旺盛的生命力，能否大面积推广，关键在于是否有较高的经济效益。滴灌工程投资相对较大，可以说是一种昂贵的先进灌水技术，必须以高产出、高效益来支撑，施工前必须做好投资分析和经济评价;其次，要通过与其他农业先进技术相结合，来推动生产力的发展，创造出更显著的經济效益。
参考文献：
[1]基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计.孙威.安徽农业科学，2007/29.
[2]节水灌溉自动控制系统的研究.匡秋明.农业工程学报，2007/06.
[3] PLC和变频器在灌溉节水自动控制中的应用.鄢光辉.电气技术，2006/04.
[4]节水灌溉系统自动控制的研究应用.夏春华.农业网络信息，2004/12.
[5]节水灌溉自动控制系统研究.胡钢.排灌机械，2004/02.
【关键词】 节水灌溉滴灌;系统设计;施工技术分析
1、前言
某县位于某省中部偏西，渭北黄土高原沟壑区南缘，境内水资源主要由河川径流和地下水组成，年平均总量为9890万m3，水资源总体相对匮乏，所以大力推广和发展先进的节水灌溉技术，是实现水资源可持续利用的关键所在。本文通过实例介绍了某县葡萄园基地采用的滴灌系统方案，其节水增效效果显著，相比传统的沟灌、畦灌，具有显著地特点。
2、滴灌系统设计基础资料
2.1作物资料
园区面积约为57hm2，东西宽420m，南北长约1350m左右。作物种植采用垄沟种植，行间距2.5m，日耗水量5.0mm/d。
2.2土壤资料
土壤类型为砂壤粘土，土壤质地粘重，田间持水量31.1%（干土百分比）PPS。土壤厚度满足葡萄生存发育需求，耕作层的平均土壤干容重1.45g/cm3，入渗速率48mm/hr。
2.3水源资料
水源采用和供水管网连接，管口口径为0.1m，出水量为60m3/h，水的pH值为6.7，矿化度<1500mg/L，硬度为282。水质报告检测分析结果为水质良好，可以满足葡萄灌溉用水的要求。
3、滴灌系统的规划设计
3.1设计参数
作物的设计日耗水强度为5.0mm/d，土壤湿润比P≥25%，灌溉水利用系数η=0.95。
3.2管道布设
葡萄灌溉属于局部灌溉，根据滴灌技术要求，主管道采用U-PVC管，管道承压等级为0.60Mpa以上，用承插方式进行连接。主管布置在1.0m以下，以避免机械作业及冬季冻胀损坏管道。为保证管网系统正常运行，需要在管路上安装控制和保护装置。具体布设为：在水泵出水口处，首部安装过滤器、排气阀、施肥罐、压力表，同时主干管上安装压力表、排气阀、泄水阀、控制阀。根据地形、地块，本项目区分干管都与主管垂直布置，在与主管连接处设控制阀一个。分干管也采用U-PVC管，用承插方式进行连接，埋入地下1.0m以下。支管與分干管垂直布设，采用抗老化、防紫外线的专用PE管，采用三通并用螺纹接头连接。在支管上根据葡萄种植的行距，每间隔2.0m安装一个旁通，给滴灌管供水。根据耕作方式，支管埋入地下0.3m即可。
3.3滴灌管选型及布置
滴灌管按平行于葡萄的种植方向布置，与供水支管垂直。选用DGFY-16-0.5内嵌式滴灌管，外径为φ16mm，滴头工作压力为0.1Mpa，滴头间距Se=0.5m，滴头流量Q=2.67L/h，滴管间距SL=2.0m，按双向布置。因耕作方式和管理要求所限，本项目滴灌管铺设长度为60m左右。滴灌管与供水PE支管用旁通接头连接，滴灌管末端用双环式堵头堵塞。
3.4土壤湿润比的计算
滴灌不湿润整个土地，它由许多湿润土体互相连接起来，形成湿润链对作物进行供水。湿润部分土体占灌溉土体的百分比称为土壤湿润比。根据西北农林科技大学环境与资源学院的试验资料，砂壤土的土壤水分水平扩散直径在60cm～90cm之间。葡萄在生长过程中，根系要有良好的透气性，湿润宽度在80cm左右。土壤湿润比计算：
P=（π/4）D2/SeSl×100%
式中，P——土壤湿润比（%）;
D——土壤水分水平扩散直径及湿润带宽度（m）;
Se——滴头间距（m）;
Sl——滴灌管间距（m）。
经计算，p=（0.785×0.72）（/0.5×0.2）=38.5%，所以滴灌管单行直线布置满足砂壤土葡萄设计湿润比P>25%的要求。
4、拟定灌溉管理制度
滴灌作为一种先进的灌溉方式，必须配以先进的灌水技术才能发挥其优越性。灌水技术主要指合理的灌水制度，包括不同作物、不同生育期的灌水起点、灌水上限、灌水定额、灌水时间、灌水次数等等。另外，研究滴灌对土壤养分和盐分运移的影响，也有助于确定合理的滴灌制度。
4.1蒸发量的确定
在土壤、作物、大气、蒸腾等诸多因素综合作用下，葡萄的日平均蒸发量为5mm/d。
4.2滴灌灌水定额的计算
I=1000α×γd×β×P×H/η
式中，I——滴灌灌水定额（mm）;
α——允许消耗水量占有效持水量比;
γd——土壤干容重（g/cm3）;
β——土壤有效持水量（干土百分比）;
P——土壤湿润比;
H——计划湿润层深度（m）;
η——滴灌水的利用系数。
经计算，I=1000×1.45×22%×31.1%×38.5%×0.06/0.95=24.1mm。
4.3灌水周期计算
灌水周期为轮灌1次所需要的时间，即第二次灌水需要的天数。可以按下式计算：
T=I/Ea（d）
式中，T——灌水周期（d）;
Ea——滴灌作物需水旺盛期日平均耗水强度（mm/d）。
经计算，葡萄的灌水周期为4.82d，根据实际情况可以取7天。
4.4灌水时间
采用单行直线滴灌管等间距滴头布置，每次灌水时间可用下式计算：
t=（I×S0×Sl）（/q×n）
式中，t——灌水时间（h）; S0——滴头间距（m）;
Sl——滴灌管间距（m）;
q——滴头流量（L/h）;
n——滴灌水利用系数。
经计算，作物旺盛时期每次灌水时间为9小时。
4.5轮灌区域数目确定
正确确定滴灌系统的轮灌区域，能充分发挥滴灌设备的效率及挖掘水源灌溉潜力。在滴灌系统所控制的面积内进行轮流滴灌，轮灌数目可按下式计算：
N≤CT/t
式中，N——轮灌组最多数目;
C——每天工作小时数，根据当地情况，工作时数可按24小时计算;
T——灌水周期（d）。
经计算，N=24×7/9=18.7个。
5、滴灌系统首部枢纽设计
滴灌系统设计过程中，应注意系统设备的完整性。采用自压灌溉，流量应为主干管流量，扬程为系统总落差。过滤器选用一套L100-W100过滤器，过滤器流量60m3/h，过滤精度为120目，采用二级过滤，一级为泥沙分离，二级为微颗粒筛网过滤。施肥罐为100L压差式。所安装的阀门、流量表、压力表、进排气阀等都应采用国际标准，干管上选用闸阀、压力表应采用弹簧管压力表。若条件允许，自动控制设备也应考虑上。工程安装要精心组织，最好选用有经验的专业队伍进行安装。
6、结语
发展节水灌溉技术可以改变陕西省传统的农业灌溉方式，有效的节约水资源，特别是对一些塬区和水资源相对匮乏的地区，效益更加明显。但在市场经济条件下，一切经济活动都必须以经济效益为中心，任何先进技术是否有旺盛的生命力，能否大面积推广，关键在于是否有较高的经济效益。滴灌工程投资相对较大，可以说是一种昂贵的先进灌水技术，必须以高产出、高效益来支撑，施工前必须做好投资分析和经济评价;其次，要通过与其他农业先进技术相结合，来推动生产力的发展，创造出更显著的經济效益。
参考文献：
[1]基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计.孙威.安徽农业科学，2007/29.
[2]节水灌溉自动控制系统的研究.匡秋明.农业工程学报，2007/06.
[3] PLC和变频器在灌溉节水自动控制中的应用.鄢光辉.电气技术，2006/04.
[4]节水灌溉系统自动控制的研究应用.夏春华.农业网络信息，2004/12.
[5]节水灌溉自动控制系统研究.胡钢.排灌机械，2004/02.