摘要：灌溉设计及灌溉规划为农田水利工程的重要内容，其对工程的整体效益及作用的发挥具有决定性作用。农田水利工程建设与农业、农村、农民问题息息相关。因此，水利灌溉工程的设计必须要有科学性、合理性、高效性。滴灌技术是农田节水灌溉工程应用最为普遍的一种技术，对工程整体效果的提高具有重要意义。滴灌系统设计的合理性和科学性对滴灌技术效果产生严重影响，因此，需加强对系统设计进行深入研究。
关键词：水利工程；滴灌系统；设计与实现
滴灌在我国水资源匾乏的地区正在得到逐步推广，其实现原理是通过管道以及附在管道上的滴头，在平稳持续低压的作用之下，匀速缓慢地释放水滴。滴灌技术能够把已经过滤的水分直接向耕地输出，并且可以加入合理的肥料等。与传统浇地方法的最大区别在于，滴灌技术仅使水分缓慢滴出，在地球重力的作用下渗透进耕地，从而能够使庄稼根系周围的土壤含水量保持在合理范围。
1 滴灌技术的原理及特点
滴灌技术为一种先进、低压节水的新型灌溉技术，其是将存在一定压力的水过滤后通过管网、输水管道进行输送，将水输送至灌溉地带进行以水滴的形式来实现缓慢且均匀的滴灌。滴灌技术的应用需要有配套的机械化系统，一般情况是使用小口径管管道来配合滴头，将水、化肥等进行滴灌。为了降低水分蒸发，还需使用自动化系统对滴灌技术进行控制。滴灌技术在应用过程中的优点主要表现如下。首先，节水效果好。滴灌技术的应用可大大提高水的利用率，且可有效降低水分蒸发。其次，农药施用量少，提高作物品质。滴灌技术可同时将水和肥料滴灌至农作物根系附近的土壤，保证农作物得到充足的水分和养分，且可对区域内的温度进行有效控制，降低病虫害发生频率，降低农药使用量，进而促进农作物的品质得到提高。最后，适应能力强。滴灌技术适用于任何地形和土壤，适应能力极强。
2 滴灌系统的设计
2.1工程概况
项目建设地位于红寺堡区城北，距红寺堡镇约1.5km；属海子塘一支干渠灌域，西边现有一座68万m3蓄水池。属于黄土丘陵沟壑地貌，城北片海拨高程在1315-1360m之间，土壤类型以普通新积土为主，地势较平坦，土层深厚，是目前的主要耕作区；其次是淡灰钙土。没有土壤盐化问题，土壤类型为壤土，质地较好。
主要工程为首部加压泵站一座，建筑面积257.67m2，铺设Ф250～Ф160mmPVC-M干管4.824km ，Ф160～Ф63mmPVC-M分干管11.73km；Ф75mmPE支管12.16km，Φ16内镶贴片式滴头滴灌管523.93km，配套建筑物122座，其中阀门井22座，排气井7座，防护井77座，排水井16座。
2.2设计要点
（1）管道布设
根据滴灌工艺要求，管道承压为0.63MPa，供水管材的干管、分干管选择 PVC-M管材，管长一般为8m，一端采用承插方式连接，胶圈止水。为了防治管材冬季冻胀或机械作业损坏，应将管道埋设于地下 1.5 m 处。 流程图：安装流程为水源（调蓄池加压）→计量装置（水表、压力表）→干管（地埋UPVC管）→分干管（地埋UPVC管）→支管→滴灌带→滴头。
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（2）滴灌管选型及布置
根据项目区农作物种植情况、水源情况、地势坡降等自然条件，并考虑到今后运行管理和小区灌水均匀度等因素，选择最佳管网布置方式。东西向布置主干管2条，总长4796m，管径为250mm、200mm及160mm。在1#干管上布置六条分干管，2#干管上布置十六条分干管。分干管南北向布置，垂直于主干管，分干管总长11729m，管径为125mm、110mm与90mm，在分干管尾部设置排水阀。支管东西向布置，垂直于分干管，支管总长12160m，管径为75mm。滴灌带南北向布置，对称分布在支管两侧。滴灌带铺设长度为110m，滴头间距为0.5m，滴头平均流量为1.6L/h。
（3）水泵选择及首部枢纽设计
在选用水泵时，应以水力计算作为依据进行合理选择。水泵的设计流量、设计扬程、选取潜水泵型号等均需根据具体水力计算结果而定。为了避免水锤发生，在运行水泵的过程中应向将出水口打开，然后在将水泵打开。实施关闭操作时，应先将水泵关闭，然后再将出水口关闭。系统的开启和关闭均需要缓慢进行，避免水锤发生。在系统首部设计主要包含过滤器、施肥罐、控制量测设施与保护装置3个部分。过滤器按装在干管上，并同时按装配套管件。以系统的设计流量作为根据，严格参照微灌常用施肥设施技术参数表进行施肥罐的配备装置。当在过滤器前设置有水表时，应在首部枢纽进管网位置设置逆止阀，其规格应和过滤器的进出口直径保持一致。在过滤器进出口位置设置有压力表时，首部枢纽应在连接管合田间管网的最高位置设置有排气阀。
（4）土建设计
1.管沟
根据地质资料，确定管沟开挖边坡为1∶0.3。管沟横断面采用梯形，开挖后的管沟沟底必须平整，回填土采用原土回填，靠近管壁20cm范围内土层不允许含有尖角砾石和膨胀土，回填土要求土质均匀。管沟的深度和宽度均应计算确定。
2.阀门井与排水井
阀门井主要设置在干管及分干管上有进排气设备、阀门等管件的位置，排水井设在分干管末端处。井的尺寸按井内的设备和便于人员操作、维修来确定。
3.镇墩
在管道变径处、管道转弯、末端排水处均设置镇墩。并根据各处的静（动）水压力，按照构筑物稳定的要求，具体尺寸需要经过严格计算来确定。
4.管道交叉建筑物
干管、分干管穿越渠系、道路时设DN400的钢管套管，钢管两端采用空心砖砌筑。
5.进水口过滤设计
由于采用蓄水池中的水作为灌溉水源，防止大量藻类植物及其他杂质进入到输水管道中，在进水口采用级配石子作为过滤设施，石子共有三层，从上到下粒径分别为5-10mm、10-20mm、20-40mm，其作用主要是为了过滤较大藻类植物及大颗粒的泥沙，起到初步过滤作用。
3 滴灌工程设计时应该注意的问题
首先应该根据工程的特点对输水管道进行选择，输水管道的壁厚要均匀，且滴头结构为紊流流道；选择合理的毛管外径管线，且管道的抗堵塞性能也要强，设计时重点考虑如何避免滴头堵塞的问题。设计时还应考虑工程的施工方便及农作物的影响问题，对滴灌管道进行合理布置及敷设。另外，设计时还应充分考虑工程造价，尽量选择经济型滴灌系统设计方案。
总之，
（1）滴灌工程系统的设计及施工方法要充分考虑地形、气候、水源及农作物等主要因素的影响，以科学方法为指导，以经济、方便为原则，对管线、滴灌带、水泵等部件结构进行选择，在满足农田水资源需求的前提下，尽量选择经济的滴灌系统设计方案。
（2）该水利工程项目的实施，不仅大力推广了滴灌技术的应用，而且促进了当地高产、高效、优质农业和生态农业的发展，使区内耕地得到根本改良，各类农作物产量得到提高，为实现当地社会环境、经济环境、生态环境的相互协调及稳定发展做出了重要贡献。
论文作者:王军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/19
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