节水灌溉工程优化设计要点分析

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【摘要】在新时期的发展下，农业水利建设是一项十分关键性工作，传统农田灌溉方式已经随着时代的发展而逐步退化，取而代之的是节水灌溉。特别在我国某些较为干旱的省份地区，大力兴修节能灌溉工程就显得十分有必要。高效节能灌溉工程能够从根本上实现对水资源的有效利用，避免水资源的浪费，从而推进农民增产增收，全面实现农业的可持续发展。本文主要从高效节水灌溉工程优化设计要点进行深入的研究。

【关键词】高效节水；灌溉工程；优化设计

前言

尽管我国地大物博，各类资源储量十分丰富，但由于我国人口基数非常大，人均资源占有量也就相对较少。尤其在水资源方面，不光存在着缺水问题，甚至部分省区存在着水资源分布不均的问题。因此在我国农业灌溉用水较多的地区建设高效的节水灌溉工程，可以促进水资源利用的最大化，更好推动我国农田产业的长远稳定发展，促使其朝向科技化、产业化及工业现代化方向发展。

1工程案例

我国某县位于广西西部，该地区位属热带季风性气候区，且季节性雨量充沛，但是却出现年度降雨分布不均的问题发生，该地区每年在8月末到次年的2月为枯水期。据传统农业种植的需求，尽管该县市的农作物用水在季节及用量上都是充足的，但是随着我国经济的不断发展，经农产业结构调整后，冬季用水作物不断的增加，该地区季节性缺水的现象却成为了困扰农民的最大问题。因此我国针对该地区现状建设了高效节水灌溉工程项目，其总投资达到1500万元，项目总面积在8000亩，并主要对柑橘实行了管道灌溉。为了有效降低工程实际造价，只能通过在灌溉工程设计上不断的优化系统流量、灌溉工程制度以及管材的选取上做好相应的设计调整，从而推动高效节水灌溉技术的不断应用。本文在以下篇幅中着重就高效节水灌溉工程优化设计要点进行如下分析，（图1为某县高效节水灌溉示范区图）。

2新时期高效节水灌溉工程设计要点分析

2.1田间管道工程设计

在上述工程项目中，田间管道工程设计主要分为干管和支管两部分。在干管输水流量的设计上，参考已经设计好的实际灌溉面积、灌溉制度和调度管理方式等作为依据，并通过管道直径、管材公称压力级别以及水力计算结果来进行详细的确认。管道的布置要同水源和设定的灌溉区位置相一致，按照轮灌组的划分、管道流量来作为参考依据；支管在进行间距设计上，要控制在85~110m之间，水栓间距要留出50m左右。与此同时，在具体灌溉时要采用双向灌水的方式进行，管道按照直线来布置，以此来避免弯道因起伏现象而出现阻力。支管可分为一级支管和二级支管，且一级支管要同干管进行连接，二级支管根据实际分灌片不同来具体设定，通常会与一级支管正交连接[1]。

2.2高效节水灌溉工作制度的优化创新

在高效节水灌溉工程的设计中，为了减少投资成本和方便工程管理，通常要进行分组轮灌。在具体实行轮灌组的划分中，一定要确保在每次灌溉周期内完成作物的1~2次灌溉，同时还要尽量争取在一天时间内完成更多的分组灌溉。通常情况下，在灌溉定额的情况下，要尽量使灌溉组的实际灌溉面积接近或相等，只有这样才能确保所选择的管径更加的合理，以此来达到节省投资的最佳效果。轮灌溉组所应用到的运算公式为N≤CT/t。公式中的N代表的是轮灌组数；C则为工作一天的运行时间，一般在12~21h即可，且运行时间不宜过长，尽可能不要超过21h；T在公式中所表示的是灌水周期，一般灌水周期的设定按照灌水期的最大浇灌量及灌水定额来相继确定的，一般设定为5~16d为好；t则代表着每一次灌水延续时长。通常情况下轮灌组的划分设计不要过于复杂，不然就会出现额外增至劳动成本，又增添了施工期内的运行成本，最终不利于节水灌溉工程效益的发挥。上述工程中，将高效节水灌溉工程共划分成6个轮灌片，54个轮灌组[2]。

2.3管道灌溉工程中的流量优化

在高效节水灌溉过程中，管道灌溉系统在实际的流量设计上通常会参照以下公式进行计算：Q0=eiΣαimiTΣΣAtδ。其中，根据所列出的公式进行参照，管道灌溉系统当中的主管、分干管及干管等具体流量设计，是按照各个灌溉片区最大轮灌组的流量来进行确定的。在上边流量的计算公式中，通常都要特别注意Ti和t的取值，因一般管道本身的灌溉系统是要实现田间输水灌溉，且要与水栓及出水口进行相应的配合。T在工时表中表示为工程系统的工作时间，其选值直接同出水口及出水后的灌溉有关。通常在方案的设计上，在出口位置处接上软管，并采取人工的方式来进行浇灌，其浇灌时间大约是7~11h。从现有的理论上来看，其方案设计具有一定的可行性，但是在具体操作中，如果进行大面积的浇灌，则根本无法做到每一个出口位置上都相应安插一名劳动人员，每天至少灌注7h。基于此，在具体优化设计上，结合出水口位置，将其与需要浇灌的田相结合，充分的实施自流灌溉，其做法是最为可取的。一般说来，自由灌溉时间要保证每天在19~21h以内。结合一次灌水的延续时间来进行考虑，轮灌组在划分上要能保证在灌水周期内，每天必须要对每种作物实行1~2次的灌溉。以上述某地区高效节水灌溉示范区为例来继续论述灌溉流量的设计：该工程项目示范区内有一片低压管灌区，所种植的是金银花，其灌溉面积为462500m2（约700亩），灌溉水主要来源于附近的干渠，在日常灌溉之间都会先进行低压处理，其管网主要由干管、支管以及分干管组合而成，每一支管相隔45m处就会设立一个灌桩，共设立185个[3]。结合金银花生长周期的需要，具体灌溉周期为5d，一次持续灌溉23h，根据上述轮灌组计算公式N≤CT/t得知，其轮灌组数不能超过5，结合管网实际情况，秉承着节约成本的管理理念，该示范区被划分成5个轮灌组，每天一组，这样就可以很好的规避掉传统灌溉时需要同时打开185个管桩而造成的管道流量递增、水资源大量浪费现象发生。

2.4高效节水灌溉管材选取上的优化

为了快速实现高效节水灌溉优化设计，除了对工作制度及流量实行优化外，还要对实际管材进行择优选取。在其工程项目的设计中，通常都会用到大量的管道，而市场中针对这些管道无论从实用性上还是价格方面，都存有较大的差异。因此这就需要在高效节水灌溉工程优化设计上，需要选择适宜的管材[4]。当前国内节水灌溉中经常用到的输水压力管主要分为：石英玻璃管、无缝钢管、镀锌钢管、硬聚氯乙烯、焊接钢管以及聚氯乙烯等。其每种管都有着各不相同的优缺点。但是从整体上来说，钢管自身存有的承载能力较强，且不易被损坏。但是存有的弊端是价格十分昂贵，在长时间的使用中容易被锈蚀，水头自身的损失较大。而市面上的一些塑料水管，因其较为轻便，且最大的优点在于耐腐蚀性较好，不会轻易地生锈，因此不少灌溉基地经常使用它。但是塑料管自身也会受到外界温度的影响，容易老化，并且当直径超过220mm后，其价格会比钢管的价格还要昂贵许多。在上述高效节水灌溉工程项目中，在直径小于220mm时，所采用的是塑料管，在其直径超过220mm时，则改换为钢管，并定期对钢管进行防腐锈处理。在上文所阐述的高效节水灌溉工程优化设计过程中，结合各类管材自身独有的特性，合理的购置管材类型，这在一定程度上能够减少网管工程的实际投资量[5]。

3某地百香果种植高效节水工程实例

某地百香果种植高效节水工程发展高效节水灌溉面积1840亩，百香果种植示范园初步确定采用滴灌的形式。种植模式采用行距2.5m，株距2.0m，滴灌布置方式采用一管一行的形式，毛管沿作物种植方向布置。本次设计滴灌的干管、支管管材材质为PVC，毛管均采用PE管。项目主要建设内容如下（见图2）：（1）水源工程：在岽包屯东面兴科河水源点处新建一座拦水堰坝及一座泵站，泵站总装机容量150kW；在虎头水库库尾建设高位水池一座及过滤房一座以及配套设施。（2）输配水管网工程：输水管由兴科河水源点引水至高位水池，全段为长1880mDN300镀锌钢管；配水管网包括主干管、分干管、支管等总长16060m，分别引至各个灌片。（3）田间工程：毛管（滴灌管）沿百香果种植行即顺坡方向布置，根据地形条件在支管两侧双向或单侧埋设。整个项目区实现百香果滴灌面积1840亩。

4结语

总之，伴随着我国农业灌溉技术的蓬勃发展，农田水利建设中高效节水灌溉技术得到了深入的推广及应用，继而有效地缓解了我国水资源日渐短缺的问题。但我国高效节水灌溉工程在实际建设中会需要消耗大量的资金，且大范围的推广仍存有一定的难度。因此，我国要对高效节水灌溉工程进行优化设计，只有将其工程进行合理的规划，才能将高效节水灌溉工程更好的进行发展及推广。

参考文献

[1]季春根.高效节水灌溉工程优化设计要点分析[J].广东科技，2014（18）：110~111.

[2]李文斌.浅谈高效节水灌溉工程优化设计要点分析[J].文摘版：工程技术，2015（6）：98.

[3]周翠清.浅谈高效节水灌溉工程设计优化及要点[J].大科技，2014（2）：138~139.

[4]张虎.高效节水灌溉工程优化设计要点[J].科技创新与应用，2015（33）：219.

[5]吴艳春.高效节水灌溉工程的优化设计要点探析[J].南方农业，

作者:韦卢星 单位:广西河池水利电力勘测设计研究院