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技术资料

双河乡节水灌溉项目实施方案

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第一章  建设内容

 

一、节水灌溉技术选型及建设面积

该项目高效节水灌溉示范片面积为7000亩,该示范灌区位于***县双河乡,具体分布在双河乡木根村白果园、木鱼堡、熊家湾和杨柳坝灌区。其中:白果园示范灌区面积270亩,熊家湾、杨柳坝和木根铺4030亩,马坝子及木鱼堡共2970亩,主要种植作物为蔬菜(茄果类及叶菜类蔬菜(苕尖、儿菜等))、中药材,露天种植。各灌区根据位置分布及水源情况又可划分为5个示范灌区,结合灌溉作物的生长特点以及项目示范区的地形条件,考虑节水灌溉技术模式选择的先进性和实用性,具体实施地点及灌溉形式设计见图集“灌溉分区平面布置图”。

image.png

二、建设的指导思想和原则

坚持发展高产优质的高效农业,以增产、增收、增加农业收入、提高农业的经济效益为目的,在搞好水源基础建设的同时,结合本区内自然条件、经济状况、土地管理经营方式,吸收国内外在节水灌溉中的成功经验,把该示范区建设成为高起点、高质量、高科技、高效益的节水灌溉示范区。

第二章  基本资料

一、地理交通条件

***县双河乡位于地处******北部。距***40公里,辖8个村,1个居委会。幅员面积227.8平方公里。东邻接龙乡,南接仙女山镇、土坎镇,西靠涪陵大木乡,北与丰都三坝乡相连,平均海拔1300,属中山地区。双河乡垫道路纵贯其境,硬化公路横贯各村,形成支系发达的交通网络。

二、自然特征

1、气候

项目区气候温湿,四季分明,年平均气温15℃~18,年极端最低气温零下3.5℃,最高41.7无霜期240天至285天。海拔800以上的山区, 日照少,气温低,霜期长。山上山下温差10度左右,立体气候较显著。

2、降雨

年降水量10001200mm,四至六月降水量占39%,海拔800以上的山区,每年约有五个月的多雨季节,雨雾蒙蒙,在600以下的地区,易遭旱灾。

3、地形、地质

项目区属渝东南边缘大娄山脉褶皱带,多深丘、河谷中,以山地为主。自然概貌为八分山,分半地,半分水。地势东北高,西南低。

4、土壤资源

项目区除高山和河谷有少而小的平坝外,绝大多数为坡地梯土。土壤多属黄壤、黄棕壤,其次紫色土

三、动力概况

项目区域有35千伏变电站,具有树枝状结构(除城镇外)的10KV配电网络,为项目区运行提供有力保障。

四、作物种类

项目区主要种植作物为蔬菜,其中茄果类蔬菜为起垄种植,叶菜类为密植种植;有270亩的中药材,主要位于白果园灌区。

第三章  技术设计方案

一、总体设计

本节水灌溉示范工程选取蔬菜为灌溉对象,采用低压管道输水灌溉及微喷(滴)灌系统进行节水灌溉示范;同时依托***农业科学院对各种作物的科学灌溉方式、灌溉制度等进行有针对性地研究,指导农业高效用水。

(一)水源

工程水源主要来自山顶蓄水池,并配套有提灌增压水泵及动力设备。项目区共有三处蓄水池(有效库容2700m3),分别位于马坝子(有效库容900m3)、大坟堂(有效库容900m3)和木根铺(有效库容900m3)。根据项目区总种植面积7000亩,区内现有配套水泵最大流量100m3,可实现连续向蓄水池供水,因此,可满足项目区一次最大灌水的要求。

(二) 首部枢纽

1、基本情况

本次规划实施微灌和低压管灌溉形式,种植作物主要为蔬菜,根据现场地形高差最大为200m,可实现自压灌溉,因此,系统组成包括水源供水部分、首部系统、施肥部分、输水管网部分和灌水部分等组成。采用管道有压流理论进行管网水力计算,确定管材口径。

1)系统组成

首部组成:由过滤器、施肥罐、测压表、流量计量和逆止阀组成。

输水管网部分:由主、干、支各级管道等组成。

控制部分:由田头配水阀、排水阀组成。

灌水器部分:由灌水器和各种连接组成。

系统安全保护部分:测压表、控制阀组成。

2)布置原则

微灌系统的布置在保证灌水质量、运行安全可靠和管理方便的前提下,尽可能降低工程造价和运行费用,提高设备利用率,本工程的布置主要按以下原则进行:

a、工程规划与当地农业区划和水利规划协调一致;

b、所用设备安装方便,运行操作安全可靠;

c、尽量使水量分配均匀一致,不使管道之间出现流量过于集中和过于分散的情况;

d、管道一般顺坡或平坡布置,尽量减少逆坡布置的管道数量,有利于减小水头损失,改善流动性能,使管道间压力较为均衡。

2、灌溉形式

分区配建3处蓄水池,均采用山顶蓄水作为主要水源。用以下首部枢纽形式:

1)微灌部分

水源来自山顶蓄水池,已经水质沉淀及澄清处理。

以中药材为灌溉对象,结合微喷头选型,设计选用喷嘴直径1.2 mm,压力2.0 Bar,流量75 L/h,喷洒直径3.6 m的喷头,其喷头间距为6 m,喷距6 m

该项目区土壤均为中壤土,根据市场需要将栽培各种蔬菜。对于茄果类蔬菜,灌水器选择和布设必须满足栽种不同蔬菜的要求,以便根据季节倒茬种植当季蔬菜。毛管间距采用1.2m间距,根据现场地形地势高差及土壤类型,为达到满意的土壤湿润比要求并降低工程造价,灌水器选用16mm滴灌带,滴头间距0.3m、滴头流量1.0L/h

2)低压管灌部分

低压管灌的出水口设为Φ25,每个出水口控制面可达半径13m的灌面。因其口径较大,一般只在水泵取水口设置拦物栅。

3、施肥

施肥系统是将施肥罐里的肥料通过与主管道并联连接,采用管道输水压力混合进入管网,随灌溉水同时进入作物的根部。本系统面积达7000亩,流量较大,按照分区控制配备施肥装置,可结合灌溉水源每个系统选用150L的施肥罐,以使用固体可溶性肥料为主,也能兼用液体肥料。施肥方式采用外加可调节施肥泵。肥料液体在首部系统前注入,通过调节出口流量完成施肥控制。

4、保护装置

系统控制面较散,但灌溉农作物主要为蔬菜,其生产长期由人工操作,故其灌溉控制也主要由人工控制方式。保护装置主要有控制阀、压力表、闸阀等。

(三)分区

本示范工程农作物主要为蔬菜,按照其地形和灌溉形式进行分区设计和布置管道系统。本示范区覆盖面积为7000亩,分5个灌区,其中1个灌区为微喷灌,1个灌区为滴灌,3个为低压管道输水灌溉。结合灌溉作物的生长特点以及项目示范区的地形条件,考虑节水灌溉技术模式选择的先进性和实用性,灌溉形式设计分区详见图集“首部泵房控制系统运行图”。

(四)水量平衡计算

1、来水量

作为主要水源, 蓄水池有效池容2700m3,根据项目区目前配备的水泵及动力情况,可实现连续供水。能够满足灌区微灌和微喷灌对用水的水量和水质的要求。

2、作物用水量估算

本次对节水灌区进行规划时,根据当地气象资料采用改进彭曼法进行参照作物需水量计算,并依此进行灌溉制度计算,以确定该灌区的最优灌溉制度。

彭曼公式:

image.png

         1

式中:ET o ——参照作物需水量,mm/d

Rn ——在作物表面的太阳净辐射,MJ/m2d

G ——土壤热通量,MJ/m2d

T ——平均气温,

U2 ——2 处的风速,m/s

(ea -ed ) ——饱和蒸汽压与实际蒸汽压差,hPa

Δ——平均气温时饱和水汽压与温度曲线上的斜率,hPa/℃

γ ——湿度计常数,hPa/℃

1)设计耗水强度

根据项目区气象资料,多年平均降水量为1000mm,多年平均年蒸发量为1370mm。多年平均最大蒸散量月份为7月,日平均参照作物蒸散量为4mm;项目区最低相对湿度70%,风速在5m/s内,因此蔬菜的作物系数应取0.9;项目区土壤为黄壤土,与土壤有关的损失系数取1.05;蔬菜生长盛期地面覆盖率按90%考虑,覆盖率影响系数取1.0。因此,根据参考作物蒸散量计算公式:

Ic=Kr×Ks×Kc×E0                 2

式中:Ic——滴管设计耗水强度,mm/d

Kr——覆盖率影响系数;

Ks——与土壤有关的损失系数;

Kc——作物系数。

计算得蔬菜:Ic=1.0×1.05×0.9×4=3.78mm/d)。

根据《规范》规定,蔬菜微灌设计耗水强度为36 mm。考虑到蔬菜基地空气较湿润,蒸发量较小,此处取Ic=3 mm/d

该项目区作物耗水全部来源于灌溉,因此Ia =Ic,故设计灌溉补充强度蔬菜:Ia =3mm/d

2)设计土壤湿润比

微灌系统面积共1000 亩,对于微喷头,其湿润比用下式来计算:

image.png                      (3)

A、茄果类蔬菜

image.png

        (4)

B、叶菜类蔬菜

P=100%                          (5)

该项目设计土壤湿润比按《规范》表3.0.2选取,取露地蔬菜设计土壤湿润比为75%

3)最大净灌水深度mmax计算

由项目区土壤资料,土壤干容重约为1.45g/cm3,田间持水量约为22%(重量),所以田间持水量(体积比)θmax=γθ’max=1.45×22=31.9%);取凋萎系数为含水率下限,查土壤相关资料可知,中壤土凋萎系数(体积比)平均值为11.5%,因此,θ=θmax-θmin=31.9-11.5=20.4%);蔬菜的计划湿润层深度采用30cm;土壤湿润比蔬菜的为75%。因此最大净灌水深度由下式:

mmax=βθZP/1000                        (6)

式中:mmax——最大净灌水深度,mm

β——土壤中允许消耗水量占土壤有效持水量的比例,%,其值大小取决于土壤、作物及其生育阶段和经济因素,较小的水分亏缺用于对水分敏感的作物,较大的水分亏缺用于对水分不敏感的作物,参照《微灌工程规划设计原理及应用》,选蔬菜β=30%

θ——土壤有效持水量,%

θmax——土壤田间持水量,%

θ’max——土壤田间持水量,%

θmin——作物的土壤含水量下限(占土壤重量的百分比),%

θ’min——作物的土壤含水量下限(占土壤体积的百分比),%

γ——土壤容重,g/cm3

        Z——根系活动层深度(蔬菜0.3m),m

        P——土壤湿润比(蔬菜75%),%

计算得出最大净灌水深度为:

蔬菜mmax=30×20.4×0.3×75/1000=13.77mm)。

净灌水深度m应小于等于最大净灌水深度mmax,因为勤浇灌有利于蔬菜及猕猴桃的生长,此处取净灌水深度m净为m=13mm。由公式:

m= m/η(mm               (7)

这里η取0.95,可得毛灌水深度为m=13.68mm

4)最大设计灌水周期

最大设计灌水周期由下式:

T= m /Iad                   (8)

计算得出:蔬菜T=13/3≈5d),根据项目区多年蔬菜种植管理经验,灌水周期一般取6d

5)设计一次灌水延续时间

设计一次灌水延续时间由下式:

t= mSeSL/qah                 (9)

式中:Se同前,SL为毛管间距,mqa为喷头流量,L/h。计算得出t=12.63×6×6/75=6.06≈6h)。

3、微灌区水量平衡计算

根据本区的作物需水估算结果,进行微灌工程区的水量平衡计算。高峰期灌溉用水量可按最大综合灌水定额与用水时间确定,一次最大灌水定额出现在78 月,灌水深度以13.68mm计,项目区最大毛灌溉用水量为:0.91m3,小时最大用水量Q=V/t=9100/6=1520m3/h),蓄水池完全能够满足微灌区作物灌溉保证率为P=85%的高标准要求。

4、低压管灌区水量平衡计算

低压管灌区需水量占水源的比例很大,但水源为地表水,来水与用水自然平衡。灌区内品种多样繁杂、茬口交错,一年四季有收有种。每月、每旬均需用水,在其用水定额拟定时,除主汛期各月除了自然降水灌溉之外,因其重庆天气气候影响夏天蓄水量也较大,其余月份均给水。

灌区土壤计划湿润层深为0.3 m,土壤平均干容重γ1.45t m3 ,田间持水量β田=22%,即得蔬菜灌水定额。

m = 667 Hγ(β12) /η                  (10)

        = 667×0.3×1.45(0.198-0.154)/0.90

        =14.18(m3/)

计算可得,蔬菜易少量多次灌溉,这里灌水定额取10 m3/亩,低压灌溉区总面积6000亩,则灌区总用水量为Q=10×6000=60000 m3

灌区蔬菜日需水量Ep=3 mm/d,同期灌水定额10 m3/亩,根据10 m3/亩=15

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