现代农业果园滴灌系统设计

俞卫东 凌晓燕

摘要：随着滴灌技术发展，它在现代农业生产上的推广应用越来越广泛，因其节水、节肥、省工成为最节水的灌溉技术之一。滴灌适用范围广，可用于果树、蔬菜、经济作物及温室大棚。以江苏禾木农博园葡萄园滴灌系统的设计应用为例，深入研究了果园滴灌系统的设计方法，并分析了滴灌系统设备选型，最后总结了果园滴灌系统应用情况。

关键词：现代农业；果园；滴灌系统；设计

中图分类号： S2756文献标志码： A

文章编号：1002-1302（201412-0432-02

农业是用水大户，其中灌溉用水占农业总用水量的80%，要实现现代农业的可持续发展，必须大力发展节水灌溉。滴灌技术是农田节水灌溉的主要方法之一，近年来在我国农业生产中得到了广泛应用。本研究结合江苏农博园内果园灌溉系统需求，对果园滴灌系统进行设计，以供同行参考。

1工程概况

江苏禾木农博园位于江苏省句容市边城镇内，分设施园艺区、无土草毯生产示范区等7个功能区（图1。该园区设施先进，配套齐全，与教学科研结合紧密。本项目区位于江苏农博园内，灌区内种植葡萄，即本项目为葡萄园滴灌系统设计，葡萄种植的株行距20 m×28 m，滴灌管间距采用单垄布置（图2。对园区葡萄等果树进行高新节水灌溉，面积为32 hm2。葡萄园当地的气象条件：年均风速35 m/s，主风向为偏东风；常年降水量 1 0117 mm，以夏季居多，其中6月、7月降水量1513、1873 mm；土壤为黏壤土，质地较黏重[1]。

2滴灌技术原理及特点

21滴灌技术原理

滴灌是一种节水低压灌溉技术，广泛用于农田水利工程。它将过滤的有压水通过输水管道及管网输送到灌溉带，通过滴头以水滴的形式进行平缓均匀灌溉。

滴灌技术一般与机械化配套使用，利用专门设计的毛管管道和滴头，将水和肥料一同滴灌到作物根部，进行局部灌溉。为了提高自动化水平，实现精准灌溉，还可根据实际生产需求开发相应的自动控制系统和专家诊断系统。因为系统在运行过程中易发生滴头结垢和堵塞问题，所以滴灌对水质要求较高，须进行过滤处理。

[F（W16][TPYWD1tif][F]

[F（W12][TPYWD2tif][F]

22滴灌技术的特点

（1水资源高效利用。在滴灌系统下，灌溉水浸润土壤表面，可很大程度上避免土壤水分的无效蒸发。灌溉时，降低了水滴在空气运动过程中的损失，且不会润湿农作物表面，大大减少了水分的蒸发量；滴灌系统容易控制水量，不致产生地面径流和土壤深层渗漏。同时，滴灌仅湿润作物根部附近的土壤，其他区域土壤水分含量较低，能够精确控制施水深度，所以非常省水。（2能降低农药施用量。滴灌是局部灌溉，实施滴灌后，土壤根系能够保持良好的通透性，通过水和肥料的混合，使土壤中水分及养分含量处于农作物生长的最适宜状态。灌区地表蒸发量较小，能较好地调节田地土壤的湿度，有效控制灌区农田中作物的病虫害发生率，降低农药的施用量。（3能提高作物品质。滴灌系统能够给农作物及时适量供水、供肥，在有效提高农作物产量的同时，改善农产品的品质，使灌区内农产品生产率显著提高，提升经济效益。（4适应工作范围广。滴灌对不同性质的土壤和地形适应能力较强。滴头的工作压力范围较广，且滴头出流均匀，不易造成地面土壤板结。（5灌溉作物产量高。采用滴灌技术的作物之间未能提供足够的水分和养分，杂草不易生长，节约了除草用工成本。农作物根区能够保持最佳供水、供肥状态，所以能增产增收。

3滴灌系统的设计

31灌水定额的设计

滴灌系统单位面积上的一次灌水量可用灌水深度表示：

[J（]m=01γzp（θmax-θmin。[J][JY]（1

式中：m表示设计灌水深度，mm；γ表示土壤干容重，g/cm3；灌区土壤属于黏壤土，取γ=14；θmax表示适宜土壤含水率上限（占干土质量的比例，田间持水量约为28%，取θmax=25%；θmin表示适宜土壤含水率下限（占干土质量的百分比，取θmin=18%；z表示计划湿润层深度，m，取z=08 m；p表示土壤湿润比，取40%[5]。经计算，m=33 mm，即灌水量约为330 m3/hm2。

32设计灌水周期

设计灌水周期是指按设计灌水定额灌水后，保障土壤含水率和正常生长的灌水时间间隔，用式（2计算，即：

[J（]T=（m/Taη。[J][JY]（2

式中：T表示灌水周期，d；Ta表示设计补水强度，mm/d；η表示水利用系数[5]，灌区属于滴灌系统，水利用系数取95%；经计算T=82 d，取灌水周期为 5 d，该值为果园作物需水高峰期时的灌水周期。

33一次灌水延续时间

一次灌水延续时间是指在不产生径流的条件下，将设计灌水定额水量均匀分布于作物灌区田间所用的灌水时间，用式（3计算，即：

[J（]t=m[Se/（Sl·qd]。[J][JY]（3

式中：t表示一次灌水延续时间，h；Se表示滴头间距，m，取04 m；Sl表示毛管间距，m，取20 m；qd表示滴头设计流量，L/h[5]，取20 L/h；经计算，t=15 h。

34轮灌组数目的确定

按作物需水量的要求，全系统轮灌组的数目计算公式为：

[J（]N≤CT/t。[J][JY]（4

式中：N表示允许的轮灌组数量最大值，取整数；C表示1 d运行的时间，滴灌取 20 h；T表示灌水周期，取5 d；t表示一次灌水延续时间，15 h；计算后得出N=666，取6。

4设备选型

滴灌设备包括水泵、过滤装置、干管、支管及毛管。水泵流量为 40 m3/h，根据水量平衡及水力计算结果选卧式离心水泵 QW80-170-75-2。查性能曲线可知，水头损失为 6～8 m。施肥系统选用容量为 2 m×2 m×1 m的施肥池。

41管道选型参数

葡萄南北栽植，水源位于项目区西北部。干管选用柔韧性和强度较好的高密度聚乙烯管（PE管，经流量计算，干管选直径为160 mm的PVC 160×47/06型塑料管；支管材料选用低密度聚乙烯管材，选用直径为63 mm的PE 63×47/04型管道。毛管垂直于附管与支管布置，毛管间距为 20 m。每行葡萄布置1根毛管，毛管选用直径为16 mm的内镶柱状滴灌管。首部枢纽装置布置在水泵的旁边，便于操作与管理。

42滴头选型参数

根据工程经验及试验材料选定适合作物种植模式和土壤条件的滴头。滴灌系统中普遍采用的滴头流量和滴头间距范围见表 1。毛管型号为 MRD160/09-40，滴头间距为 04 m，设计工作水头为8 m，毛管布设间距为 20 m，滴头设计流量为2 L/h。

[F（W5][HT6H][J]表1滴头选择参数[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W9，W20W]土壤质地[B（][BHDWG12，W20W]滴头选择参数

[BHDWG12，W10。2W]流量（L/h滴头间距（m[BW]

[BHDG15，W9，W10。2W]沙土21～3203

[BHDW]壤土15～2103～05

黏土10～1504～05[HJ][BG）F][F）]

43减压阀的使用

[JP2]为了降低灌溉的成本和保证系统运行安全，滴灌系统选用承压等级为8 kg的PE管，按照规范要求管道压力为系统工作压力的15倍，因此工作压力须保证在6 kg 以内。由于土地高差会导致管道的压力增加，为了使管道可以安全运行，因此在5～6 kg内安装减压阀以保证管道的压力降到灌溉设计的最小压力，从而使管道正常运行，提高灌溉的均匀度。

当管道内压力超过5 kg时，应加减压阀来降低阀后压力，使其达到灌溉设计的标准压力值，保证管道的安全，提高灌溉的均匀度。

5结语

本葡萄园滴灌系统项目自运行2年多以来运行稳定、性能可靠，有效改善了果园灌溉条件，大大起到了果园灌溉节水、节肥、减少劳动力的应用效果，提高了果品的品质和产量，实现了果园生产增产增效。

本项目在实施过程中，还考虑对滴灌系统进行智能化控制升级改造，并依据农业专家系统与果园滴灌工程相结合，设计出更科学、合理、实用的现代果园滴灌系统是今后的努力方向。

[HS22][HT85H]参考文献：[HT8SS]

[1][（#]陈志明，黄步红 广场草坪地喷灌设计和施工过程研究[J]中国农机化，2009，（6）：62-65

[2][JP2]刘刚 浅谈滴灌系统的设计[J] 水利天地，2010（12：40-41

[3]鲁会玲，尤海波，王喜庆 滴灌技术在农业设施化生产中的应用[J] 黑龙江水利科技，2006，34（2：142-143

[4]孙博 特殊土壤结构节水机理研究及行业节水评价[D] 西安：西安理工大学，2013

[5]侯新明，杨立魁，高昌珍葡萄园滴灌工程的规划设计[J] 中国水运：下半月，2014，14（1：228-229，300d