郝良鵬 孫寶嵐

（1.藍(lán)田縣輞灞渠管理站 陜西 藍(lán)田 710500；2.藍(lán)田縣水產(chǎn)工作站 陜西 藍(lán)田 710500）

1 藍(lán)田縣節(jié)水灌溉發(fā)展現(xiàn)狀

藍(lán)田縣位于秦嶺北麓，耕地面積73.5萬(wàn)畝，80%的耕地為旱地，水資源不足是糧食作物產(chǎn)量不能提升的主要因素。根據(jù)藍(lán)田縣各地的實(shí)際情況，過(guò)去的灌溉工程基本為渠灌和管灌，只有很少部分噴灌和微灌。但是在渠灌和管灌中多采用大水漫灌，一方面費(fèi)水、費(fèi)時(shí)、費(fèi)勞；另一方面，灌溉后如不及時(shí)進(jìn)行松土保墑，很快就會(huì)形成土壤板結(jié)，導(dǎo)致農(nóng)作物死亡。而噴灌和微灌土地則不出現(xiàn)以上問(wèn)題，但微灌投資太大，影響耕種和收割，同時(shí)損壞較嚴(yán)重，噴灌既省水、又省時(shí)，且節(jié)約勞力，灌溉效果很好。

2011 年，首先在三里鎮(zhèn)楊村試點(diǎn)開(kāi)展旱地小麥旱作節(jié)水增產(chǎn)模式的探索，由最初的坑窖蓄水開(kāi)始嘗試，改進(jìn)到應(yīng)用塑料罐推廣移動(dòng)式噴灌技術(shù)。2014年對(duì)旱作節(jié)水設(shè)備進(jìn)行更新和改造，增加過(guò)濾和施肥設(shè)備，初步形成以半固定式噴灌為核心的旱作節(jié)水增產(chǎn)新模式。

本次分析的典型區(qū)選擇在藍(lán)田縣前衛(wèi)鎮(zhèn)田家灣村、王莊村，東經(jīng) 109°09'～109°13'、北緯34°8'～34°12'之間。東西長(zhǎng)約3.7km，南北寬約2.5km，地勢(shì)北高南低，海拔在672m～682m之間。兩個(gè)村共有15個(gè)村民小組3980人，耕地面積3938畝，人均耕地1.0畝，人均收入5600元。主要農(nóng)作物有小麥、玉米和西瓜，復(fù)種指數(shù)150.3%。本次設(shè)計(jì)建設(shè)高效節(jié)水典型區(qū)灌溉面積3938畝，灌溉形式為半固定式噴灌。

2 噴灌系統(tǒng)總體布置

項(xiàng)目區(qū)位于前衛(wèi)鎮(zhèn)田家灣村北，設(shè)計(jì)噴灌面積3938畝，東西長(zhǎng)2580m，南北長(zhǎng)1120m?，F(xiàn)有機(jī)井在項(xiàng)目區(qū)西部，擬新打機(jī)井與原有機(jī)井呈梅花狀布設(shè)，井距600m左右。灌溉水源為項(xiàng)目區(qū)地下水，且水質(zhì)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084—2005）灌溉水的規(guī)定要求。

噴灌用水從井泵一次加壓流經(jīng)首部樞紐、干、支管及豎管，由噴頭噴灑到田間，在噴水期內(nèi)進(jìn)行單支管輪灌。干管部分固定埋入地下，支管為可移動(dòng)軟管，支管上設(shè)有快接三通，噴頭和支架連接在一體，根據(jù)輪灌計(jì)劃，噴頭輪流裝設(shè)在豎管上進(jìn)行噴灑。

噴灌系統(tǒng)流程為：水源（井水加壓）→計(jì)量裝置（水表、壓力表）→網(wǎng)式過(guò)濾器（排砂控制裝置）→干管→移動(dòng)支管→豎管→噴頭。

3 水源工程的設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有機(jī)井1眼，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)原有機(jī)井調(diào)查，地下水埋深60m～160m，現(xiàn)有機(jī)井深度為180m，單井出水量為32m3/h，水量充沛。設(shè)計(jì)對(duì)原有機(jī)井進(jìn)行改造，并新打機(jī)井2眼作為工程水源。新打井深為200m，單井設(shè)計(jì)出水量為32m3/h，配套200QJ32-175型潛水泵?？偪刂泼娣e3938畝。工程形式采用機(jī)壓管道輸水，井口出水鋼管與田間PVC管道相連接，首部樞紐設(shè)置、過(guò)濾器、安全進(jìn)排氣閥及閘閥等設(shè)備，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

3.1 機(jī)井工程設(shè)計(jì)

3.1.1 水文地質(zhì)資料

藍(lán)田縣地勢(shì)東北高、西南低，地面坡降4‰左右。由南向北分布著黃土臺(tái)塬、河川階地及丘陵嶺區(qū)，項(xiàng)目區(qū)地處西南黃土臺(tái)塬區(qū)。

黃土臺(tái)塬區(qū)堆積有第四紀(jì)沉積物，從地表到內(nèi)部，表層為1.5m～4m黑壚土；第二層為10m～5m風(fēng)積黃土；第三層為70m～100m厚夾有十余層棕紅色古土壤和鈣質(zhì)結(jié)核層，以下主要為伏于上部黃土層之湖積、洪積的砂礫石層。根據(jù)該區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)地貌條件，地下巖層包括黃土潛水層和砂礫石承壓含水層。參照藍(lán)田縣地下水資源評(píng)價(jià)資料，黃土臺(tái)塬區(qū)為潛水貧水區(qū)，承壓水為富水區(qū)。承壓水含水層埋深120m～200m，含水層厚度40m～60m，地下水流向基本與地勢(shì)一致，水質(zhì)較好。

3.1.2 井房設(shè)計(jì)

井房設(shè)計(jì)為磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為長(zhǎng)3.3m、寬3.3m、高3.2m。

3.1.3 機(jī)井類(lèi)型及設(shè)計(jì)出水量的確定

根據(jù)地下水含水層厚度和底板埋深，選擇機(jī)井類(lèi)型為管井。

參照附近機(jī)井抽水試驗(yàn)資料，確定機(jī)井設(shè)計(jì)出水量Q≥32m3/h，水位降深S=32m，井含沙量小于1/10000。

3.2 管井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

管井結(jié)構(gòu)包括井口、井壁管、過(guò)濾器和沉淀管及底座。

3.2.1 井孔和井管直徑的確定

過(guò)濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。據(jù)含水層和建井材料，選用鋼筋砼管穿孔管纏絲過(guò)濾器。過(guò)濾器外徑應(yīng)滿(mǎn)足下式要求：

式中：Qt——管井的設(shè)計(jì)出水量，Q=32m3/h；

D1——過(guò)濾器外徑，m；

Lg——過(guò)濾器有效過(guò)水長(zhǎng)度，可按過(guò)濾器長(zhǎng)度的85%計(jì)算，Lg=85%×40=34m；

N——過(guò)濾器進(jìn)水面層的有效孔隙率，可按花管孔隙率的 50%計(jì)，N=50%×20%=10%；

Vg——允許過(guò)濾器進(jìn)水流速，根據(jù)K=19m/d選擇Vg=0.01m/s。

3.2.2 井孔直徑校核

井孔直徑應(yīng)按過(guò)濾器外徑確定，并以含水層最大允許流速進(jìn)行校核，下部過(guò)濾器用濾水管外徑為208mm，墊筋纏絲高度2×（6+4）=20mm，則過(guò)濾器外直徑為D≥208+20=228mm。計(jì)算的最小井孔直徑可選用250mm，上部安裝內(nèi)直徑280mm，外直徑350mm，加外封閉層厚度2×100=200mm，上部井孔直徑則應(yīng)為 D≥350+200=550mm，為下管方便，井孔直徑設(shè)計(jì)值取600mm。

3.2.3 井孔深度及井管

參照項(xiàng)目區(qū)已成井的資料，水泵選擇為200QJ32-175型，井深確定為200m。井孔深度由井壁管、過(guò)濾器和沉淀管的總長(zhǎng)確定，黑管151m，過(guò)濾器長(zhǎng)40m，沉淀管長(zhǎng)8m，井管底座1m。根據(jù)井深、水質(zhì)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件，選擇井管為鋼筋砼焊接管，砼標(biāo)號(hào)C25，外徑350mm，壁厚35mm，縱筋φ6mm，環(huán)筋φ4mm。

3.2.4 過(guò)濾器選擇

根據(jù)含水層巖性，選擇纏絲過(guò)濾器，管材為鋼筋混凝土管。

3.2.5 過(guò)濾器設(shè)計(jì)

鋼筋砼管（骨架管）圓孔直徑d=20mm，縱向墊筋采用φ6mm，縱向墊筋間距為100mm，纏絲采用鍍鋅鐵絲，纏絲間隙0mm～1.5mm，開(kāi)孔率12%。

3.2.6 填礫設(shè)計(jì)

（1）濾料粒徑

根據(jù)含水層顆粒粒徑大小，選擇填礫料粒徑5mm～10mm。

（2）填礫厚度

根據(jù)含水層巖性為中、粗礫含水層，填礫厚度為120mm。

3.2.7 沉淀管設(shè)計(jì)

根據(jù)井深和含水層巖性，取沉淀管長(zhǎng)度為8m的鋼筋砼管，規(guī)格與井管相同。

3.2.8 井管外部封閉

用紅粘土球封閉濾料頂部至井口段30m，剩余部分用一般粘土填實(shí)，在地面井周?chē)鷿沧⒁粚雍穸葹?0cm混凝土。

3.3 施工要求

施工方式要求采用上探300型鉆機(jī)，嚴(yán)格按照《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》GB/T50625-2010施工，工序規(guī)范，成井質(zhì)量符合要求。

4 田間管網(wǎng)布置

項(xiàng)目區(qū)全部采用PVC低壓暗管輸水工程，工作壓力0.32Mpa，每眼機(jī)井作為一個(gè)獨(dú)立工程，單獨(dú)進(jìn)行灌溉，主管道與支管道作同管徑輪灌設(shè)計(jì)，每眼機(jī)井可同時(shí)開(kāi)兩個(gè)出水口。

管道布設(shè)：采用單井管道系統(tǒng)，即一眼機(jī)井一套管道系統(tǒng)，單井管道系統(tǒng)結(jié)合原有機(jī)井位置、地勢(shì)和作物種植等因素，采用樹(shù)狀管網(wǎng)布設(shè)。管道采用一級(jí)固定管道輸水，支管地面移動(dòng)軟管，干管平行種植方向，支管垂直干管布置于地頭，出水口間距一般在30m左右，支管間距50m～120m。在管道系統(tǒng)首部安裝進(jìn)排氣閥、逆止閥、閘閥、流量計(jì)、過(guò)濾器等設(shè)備。具體布設(shè)詳見(jiàn)項(xiàng)目村管網(wǎng)設(shè)計(jì)圖。

灌溉方法：考慮到管理方便及當(dāng)?shù)毓喔攘?xí)慣，采取每次開(kāi)兩個(gè)出水口輪灌的方法，即干管流量和支管相同，因此不必做輪灌組劃分。根據(jù)作物需水規(guī)律和輕重緩急采用先經(jīng)濟(jì)后大田作物的輪灌方法，保證作物適時(shí)灌水。

配電設(shè)施：項(xiàng)目區(qū)內(nèi)附近村莊有可利用的變壓器，且變壓器滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，不需要增容，故本次設(shè)計(jì)不考慮變壓器。

5 結(jié)語(yǔ)

藍(lán)田縣過(guò)去各地的灌溉工程基本為渠灌和管灌，大水漫灌不僅費(fèi)水、費(fèi)時(shí)、費(fèi)勞，而且灌溉后易形成土壤板結(jié)，不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)。2013年～2017年實(shí)行高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目，全縣規(guī)劃建設(shè)高效節(jié)水灌溉面積6.45萬(wàn)畝，大力推行噴灌技術(shù)。噴灌的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)將大于0.85，對(duì)于半固定管道式噴灌系統(tǒng)噴灌均勻系數(shù)可達(dá)0.75，行噴式噴灌系統(tǒng)則可達(dá)到0.85。因此，該節(jié)水灌溉項(xiàng)目的實(shí)施將有效改善縣域農(nóng)田灌溉現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)地、節(jié)能高效的社會(huì)及生態(tài)效益。陜西水利