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摘要：大安市是吉林省重要商品粮基地，本文以大安市风水山牧场玉米膜下滴灌系统设计为例，根据管网布置原则以及首部选择要求，通过水利计算，最终确定玉米滴灌的系统布局和扬程。
关键词：膜下滴灌；玉米；设计；应用
中图分类号：S275.6 文献标识码：A 文章编号：1674—0432（2012）—08—0117—2
吉林省是我国重要的商品粮基地，肩负着保障国家粮食安全的重任。吉林省“十二五”规划提出，到2015年全省粮食产量将达到700亿斤，比“十一五”期间再增产粮食100亿斤，在全省集中建设1000万亩高效节水工程，为实现这一目标，需要大规模开展农田水利设施建设，大力发展抗旱节水农业，充分利用水资源，提高耕地的灌溉利用率，大安市2011年春季膜下滴灌实施了36974.5亩，为实现吉林省增产百亿斤粮食提供了保障。
1 项目区基本资料
1.1 农业现状
大安市隶属于吉林省白城市，是县级市，位于吉林省西北部，地处松嫩平原腹地，农业是大安市的传统产业，是全国523家粮棉大县之一、是吉林省重要商品粮基地，年产粮食40万吨左右，盛产玉米、高粮、谷子、小麦等作物，大安市虽土地资源丰富，但是吉林西部重点干旱区，十年九旱，年降雨量较少，耕地灌溉率仅为50%左右，在农业生产过程中存在着粗放低效利用、水资源调配不合理等现象。
1.2 地理位置
地理位置在东经123°08′45″—124°21′56″，北纬44°57′00″—45°45′51″之间， 属深山区，地形地貌复杂，地势起伏，山势陡峻，西高东低，境内海拔最高点老龙窝1645.8米，最低海拔点274.6米，相对高差1371.2米，无霜期180天左右，中温带季风气候，全年日照时数平均为3012.8小时，年平均气温4.3℃，年平均积温2921.3℃。
1.3 农业气象资料
大安市冬长夏短，降水集中在夏季，春季干燥多风，十年九春旱，夏季炎热多雨；秋季温和凉爽且短暂；冬季干冷，雨雪较少。年平均降水量为399.9毫米，其中作物生长季5—9月降水量为355.6毫米，占全年降水量的88%；热量资源丰富，年平均气温5.2℃，≥10℃活动积温平均为2996.2℃.d，无霜期平均为144天，初霜日平均为9月27日，适宜种植中晚熟品种。
1.4 作物资料
该项目区种植作物为玉米，播种期4月15日—5月10日。玉米主要根系活动层深度为25～35cm。玉米膜下滴灌种植模式采用大垄双行种植，垄距130cm，株距20～30cm。
2 典型区滴灌系统布置及设计
以大安市风水山牧场李家村为例，系统面积为248.5亩，地势较平坦。种植作物为玉米，采用“一膜一管大垄双行”种植模式，即：玉米植株采用大垄双行种植，垄宽85cm，滴灌带间距130cm，同垄行距40cm，异垄相邻行距90cm，种植密度每公顷6.5～7.2万株。滴灌带布置与垄间距见图1。
图1 一膜一管大垄双行种植模式图
2.1 系统选型
井的出水量Q=40方/小时，根据当地实际情况，项目区采用地面φ110主管道+φ63支管+φ16毛管的系统模式。
2.2 过滤器选型
井水作滴灌水源，水中杂质、泥沙颗粒较少。过滤设备采用 “离心+网式”两级过滤，过滤精度120目，过滤器流量40方/小时。灌溉水经两级过滤后，使水质达到灌水要求，确保了系统的运行安全、可靠。
3 水利计算
3.1 水量平衡计算
根据项目区种植情况，设计流量Q=34方/小时
A——可灌面积，hm2；
Q——可供流量，m3/h；
Ia——设计供水强度，mm/d；Ia= Ea— P0，4mm；
Ea——作物最大耗水强度，mm/d；
P0——有效降雨量，mm/d；
t——水源每日供水时数，h/d；22h；
η——灌溉水利用系数，0.9；
3.2 管网布置原则及管网结构
3.2.1 管网布置原则
① 根据作物种植要求及采用的灌溉技术，要求输水干管要适合微灌的要求。
② 因地制宜，结合水源位置和作物最佳种植方向的要求，使管道总长度最短和尽量少穿越其他障碍物。
③ 确保作物用水要求，调水便捷，管理维修方便。
④ 输配水干管沿地势较高位置布设，支管垂直作物种植行布置，毛管沿作物行布置。
3.2.2 管网结构
本项目根据玉米种植方向、水源情况、地势坡降等自然条件，以及运行管理和小区灌水均匀度等因素来确定最佳管网布置方式。本项目管网结构主要包括：井水—加压水泵—（施肥罐）过滤器—主干管—分干管—支管—毛管。其中分干管与支管、支管与毛管均采用梳齿形布置，以减少沿程水头损失，降低能耗。
3.3 灌水定额和灌水周期的确定
3.3.1 设计灌水定额（m）
其中：Z——计划湿润层深度，取50厘米（根据滴灌玉米根系发育情况的观测，有90%以上分布在地表下50厘米土层以内）。
Np——每棵作物的滴头数，Np=0.2；
Se——滴头沿毛管上的间距，Se=0.3m；
W——湿润宽度（或单个滴头的湿润直径），W=0.4m；
Sp——作物株距，Sp=0.12m；
Sr——作物平均行距，Sr=0.65m；
以上参数代入式中得Pw=46.5%；
则灌水定额m=24.5mm=16.3m3/亩；
3.3.2 设计灌水周期（T）
3.3.3 一次灌水延续时间（t）
3.4 滴灌系统设计工作制度
轮灌组的数目根据水源流量和各级管道的经济管径、输水能力和作物的需水要求确定，同时使水源的水量与计划灌溉的面积相协调，一般可由下式计算： 系统开启两条支管作为一个灌水小区中的一个轮灌组，小区灌水结束后先开启下一个轮灌小区，然后再关闭此轮灌小区，严禁先关后开。为确定系统水泵所需的最大扬程，管网水力计算从第二十轮灌组运行时离水源最远的一条毛管算起。
3.5 支管和毛管水力计算
毛管、支管沿程水头损失按多孔管水头损失公式计算。
3.5.1 毛管的水头损失（h毛）
3.5.2 毛管进口工作压力（h0毛）
根据平坡毛管压力分布特点按（4—2）式计算毛管进口工作压力：
3.5.3 支管水头损失计算
已知d=61.2，Q=17500L/h，L=50m，按管道沿程水头损失公式即公式（4—3）计算支管水头损失。 （4—3）
3.6 机泵的选型
根据管网设计流量和工作压力，潜水泵流量为35m3/h，扬程为（35+x）米，X为动水位。
4 结论
通过滴灌技术的运用，玉米地膜覆盖滴灌栽培具有明显的增温、保墒、节水、提高水的利用率，增强土壤肥力和改善土壤物理性状，增强田间光照强度、减少病虫草害、抗御冷涝旱风盐等灾害，减少用工量及促进玉米生长发育与提早成熟等效果。玉米膜下滴灌比传统玉米种植，依赖靠天吃饭相比，肥料利用率从30～40%提高到65%～75%；玉米生长季节约劳动力60—80元/亩；土地利用率平均提高5%～7%；产量提高了15%以上，经济效益增加150元左右。由于是第一年实施，随着农机具配套完善，加强田间管理，滴灌制度的严格实施，将进一步提高当地玉米产量。
玉米膜下滴灌技术在大安市的推广应用，可以使当地更换生育日期更长的品种，进一步提高产量水平；解决了半山区玉米种植的干旱灌溉问题。为了进一步推广节水滴灌技术，一方面通过与滴灌相关的农机及田管技术的配套，提高玉米膜下滴灌技术的产量，有了经济效益农民才乐意去接受这项技术；另一方面，进一步加强节水灌溉技术的宣传普及，实现干部群众观念上的变革，政府应加大在资金和政策上的扶持力度，提高农民的积极性。
参考文献
[1] 黄士杰.膜下滴灌节水技术与设施栽培研究[J].北方园艺，2008年01期，1—3.
[2] 林鹏生，芮晓峰.推广膜下滴灌技术推进农业节水建设[J].中国农垦，2008年05期，21—22.
[3] 杨宏伟.玉米膜下滴灌技术设计与应用.科技与企业，2011年16期，2—4.
[4] 严以绥.膜下滴灌系统规划设计与应用[M].中国农业出版社，2003.
关键词：膜下滴灌；玉米；设计；应用
中图分类号：S275.6 文献标识码：A 文章编号：1674—0432（2012）—08—0117—2
吉林省是我国重要的商品粮基地，肩负着保障国家粮食安全的重任。吉林省“十二五”规划提出，到2015年全省粮食产量将达到700亿斤，比“十一五”期间再增产粮食100亿斤，在全省集中建设1000万亩高效节水工程，为实现这一目标，需要大规模开展农田水利设施建设，大力发展抗旱节水农业，充分利用水资源，提高耕地的灌溉利用率，大安市2011年春季膜下滴灌实施了36974.5亩，为实现吉林省增产百亿斤粮食提供了保障。
1 项目区基本资料
1.1 农业现状
大安市隶属于吉林省白城市，是县级市，位于吉林省西北部，地处松嫩平原腹地，农业是大安市的传统产业，是全国523家粮棉大县之一、是吉林省重要商品粮基地，年产粮食40万吨左右，盛产玉米、高粮、谷子、小麦等作物，大安市虽土地资源丰富，但是吉林西部重点干旱区，十年九旱，年降雨量较少，耕地灌溉率仅为50%左右，在农业生产过程中存在着粗放低效利用、水资源调配不合理等现象。
1.2 地理位置
地理位置在东经123°08′45″—124°21′56″，北纬44°57′00″—45°45′51″之间， 属深山区，地形地貌复杂，地势起伏，山势陡峻，西高东低，境内海拔最高点老龙窝1645.8米，最低海拔点274.6米，相对高差1371.2米，无霜期180天左右，中温带季风气候，全年日照时数平均为3012.8小时，年平均气温4.3℃，年平均积温2921.3℃。
1.3 农业气象资料
大安市冬长夏短，降水集中在夏季，春季干燥多风，十年九春旱，夏季炎热多雨；秋季温和凉爽且短暂；冬季干冷，雨雪较少。年平均降水量为399.9毫米，其中作物生长季5—9月降水量为355.6毫米，占全年降水量的88%；热量资源丰富，年平均气温5.2℃，≥10℃活动积温平均为2996.2℃.d，无霜期平均为144天，初霜日平均为9月27日，适宜种植中晚熟品种。
1.4 作物资料
该项目区种植作物为玉米，播种期4月15日—5月10日。玉米主要根系活动层深度为25～35cm。玉米膜下滴灌种植模式采用大垄双行种植，垄距130cm，株距20～30cm。
2 典型区滴灌系统布置及设计
以大安市风水山牧场李家村为例，系统面积为248.5亩，地势较平坦。种植作物为玉米，采用“一膜一管大垄双行”种植模式，即：玉米植株采用大垄双行种植，垄宽85cm，滴灌带间距130cm，同垄行距40cm，异垄相邻行距90cm，种植密度每公顷6.5～7.2万株。滴灌带布置与垄间距见图1。
图1 一膜一管大垄双行种植模式图
2.1 系统选型
井的出水量Q=40方/小时，根据当地实际情况，项目区采用地面φ110主管道+φ63支管+φ16毛管的系统模式。
2.2 过滤器选型
井水作滴灌水源，水中杂质、泥沙颗粒较少。过滤设备采用 “离心+网式”两级过滤，过滤精度120目，过滤器流量40方/小时。灌溉水经两级过滤后，使水质达到灌水要求，确保了系统的运行安全、可靠。
3 水利计算
3.1 水量平衡计算
根据项目区种植情况，设计流量Q=34方/小时
A——可灌面积，hm2；
Q——可供流量，m3/h；
Ia——设计供水强度，mm/d；Ia= Ea— P0，4mm；
Ea——作物最大耗水强度，mm/d；
P0——有效降雨量，mm/d；
t——水源每日供水时数，h/d；22h；
η——灌溉水利用系数，0.9；
3.2 管网布置原则及管网结构
3.2.1 管网布置原则
① 根据作物种植要求及采用的灌溉技术，要求输水干管要适合微灌的要求。
② 因地制宜，结合水源位置和作物最佳种植方向的要求，使管道总长度最短和尽量少穿越其他障碍物。
③ 确保作物用水要求，调水便捷，管理维修方便。
④ 输配水干管沿地势较高位置布设，支管垂直作物种植行布置，毛管沿作物行布置。
3.2.2 管网结构
本项目根据玉米种植方向、水源情况、地势坡降等自然条件，以及运行管理和小区灌水均匀度等因素来确定最佳管网布置方式。本项目管网结构主要包括：井水—加压水泵—（施肥罐）过滤器—主干管—分干管—支管—毛管。其中分干管与支管、支管与毛管均采用梳齿形布置，以减少沿程水头损失，降低能耗。
3.3 灌水定额和灌水周期的确定
3.3.1 设计灌水定额（m）
其中：Z——计划湿润层深度，取50厘米（根据滴灌玉米根系发育情况的观测，有90%以上分布在地表下50厘米土层以内）。
Np——每棵作物的滴头数，Np=0.2；
Se——滴头沿毛管上的间距，Se=0.3m；
W——湿润宽度（或单个滴头的湿润直径），W=0.4m；
Sp——作物株距，Sp=0.12m；
Sr——作物平均行距，Sr=0.65m；
以上参数代入式中得Pw=46.5%；
则灌水定额m=24.5mm=16.3m3/亩；
3.3.2 设计灌水周期（T）
3.3.3 一次灌水延续时间（t）
3.4 滴灌系统设计工作制度
轮灌组的数目根据水源流量和各级管道的经济管径、输水能力和作物的需水要求确定，同时使水源的水量与计划灌溉的面积相协调，一般可由下式计算： 系统开启两条支管作为一个灌水小区中的一个轮灌组，小区灌水结束后先开启下一个轮灌小区，然后再关闭此轮灌小区，严禁先关后开。为确定系统水泵所需的最大扬程，管网水力计算从第二十轮灌组运行时离水源最远的一条毛管算起。
3.5 支管和毛管水力计算
毛管、支管沿程水头损失按多孔管水头损失公式计算。
3.5.1 毛管的水头损失（h毛）
3.5.2 毛管进口工作压力（h0毛）
根据平坡毛管压力分布特点按（4—2）式计算毛管进口工作压力：
3.5.3 支管水头损失计算
已知d=61.2，Q=17500L/h，L=50m，按管道沿程水头损失公式即公式（4—3）计算支管水头损失。 （4—3）
3.6 机泵的选型
根据管网设计流量和工作压力，潜水泵流量为35m3/h，扬程为（35+x）米，X为动水位。
4 结论
通过滴灌技术的运用，玉米地膜覆盖滴灌栽培具有明显的增温、保墒、节水、提高水的利用率，增强土壤肥力和改善土壤物理性状，增强田间光照强度、减少病虫草害、抗御冷涝旱风盐等灾害，减少用工量及促进玉米生长发育与提早成熟等效果。玉米膜下滴灌比传统玉米种植，依赖靠天吃饭相比，肥料利用率从30～40%提高到65%～75%；玉米生长季节约劳动力60—80元/亩；土地利用率平均提高5%～7%；产量提高了15%以上，经济效益增加150元左右。由于是第一年实施，随着农机具配套完善，加强田间管理，滴灌制度的严格实施，将进一步提高当地玉米产量。
玉米膜下滴灌技术在大安市的推广应用，可以使当地更换生育日期更长的品种，进一步提高产量水平；解决了半山区玉米种植的干旱灌溉问题。为了进一步推广节水滴灌技术，一方面通过与滴灌相关的农机及田管技术的配套，提高玉米膜下滴灌技术的产量，有了经济效益农民才乐意去接受这项技术；另一方面，进一步加强节水灌溉技术的宣传普及，实现干部群众观念上的变革，政府应加大在资金和政策上的扶持力度，提高农民的积极性。
参考文献
[1] 黄士杰.膜下滴灌节水技术与设施栽培研究[J].北方园艺，2008年01期，1—3.
[2] 林鹏生，芮晓峰.推广膜下滴灌技术推进农业节水建设[J].中国农垦，2008年05期，21—22.
[3] 杨宏伟.玉米膜下滴灌技术设计与应用.科技与企业，2011年16期，2—4.
[4] 严以绥.膜下滴灌系统规划设计与应用[M].中国农业出版社，2003.