【正文】 u Lanzhou， 730070） Abstract: Drip irrigation is a widely used watersaving irrigation way, and the water use efficiency is 95%, and the soil texture and the terrain demand is lower. The project is located at honghe farm of laibin county in main crops is design with corn as the research object, according to the physiological characteristics of corn, water law, water consumption characteristics, planting pattern and irrigation system etc., of the planning area of the layout of underground drip irrigation system, including the hydraulic calculation, system selection, transmission and distribution pipe work design, first hub design, engineering budget,etc. Keywords: sprinkler irrigation, corn, design specifications 2 前言 廣西國(guó)營(yíng)紅河農(nóng)場(chǎng)，位于來(lái)賓縣東部，距來(lái)賓縣城 23 公里。地跨蒙村、鳳凰、大灣、正龍等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。場(chǎng)部與蒙村鄉(xiāng)相連。全場(chǎng)范圍分三大片，即龍南片、龍北片和夏到片。龍南片位于蒙村鄉(xiāng)的龍南、雷村、堯村、社塘村之間；龍北片位于正鄉(xiāng)的良耕村、新村、平垌村、黃豆塘村、白鴿村之間夏至分場(chǎng)片位于大灣鄉(xiāng)的獨(dú)田村、夏至村，鳳凰鎮(zhèn)的三家村、黃塘村，正龍鄉(xiāng)的屯峽村及老虎弄林場(chǎng)之間，與國(guó)營(yíng)維都林場(chǎng)毗鄰。 為了達(dá)到高產(chǎn)，在蒸發(fā)率為 ，玉米的季節(jié)性作物需水量估計(jì)為350 至 800mm/hm2。當(dāng)前，玉米的灌溉主要依賴地下水， 在這樣的形式下，對(duì)玉米的田間灌溉采用傳統(tǒng)的漫灌方式進(jìn)行，浪費(fèi)嚴(yán)重，產(chǎn)量和品質(zhì)較低，效益不高。實(shí)施節(jié)水灌溉已經(jīng)成為玉米種植可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。先進(jìn)的滴灌節(jié)水灌溉系統(tǒng)在節(jié)水方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，有效地提高了水資源的利用率，緩解了用水供需矛盾，是當(dāng)前實(shí)施玉米節(jié)水灌溉的一套極為有效的途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)階段采用的主要節(jié)水灌溉工程措施包括渠道防滲，低壓管道輸水灌溉，噴微灌技術(shù)及各種地面灌溉改進(jìn)技術(shù)。從 20 世紀(jì) 80 年代至今，有關(guān)地下滴灌技術(shù)及其應(yīng)用的研究主要集中在改進(jìn)灌水器質(zhì)量、優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)、研制 過(guò)濾器和施肥裝置等方面。與此相關(guān)的大量研究成果陸續(xù)涌現(xiàn)，其中最為醒目的是 Mitell 等人于 1982 年提出了地下滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行管理指南，這意味著地下滴灌技術(shù)開(kāi)始步入成熟階段。我國(guó)自 1974 年從墨西哥引入滴灌設(shè)備至今，地面滴灌技術(shù)應(yīng)用和設(shè)備開(kāi)發(fā)已取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。但地下滴灌技術(shù)的初步應(yīng)用則始于 20 世紀(jì) 80 年代初期，主要用于果樹(shù)作物。近年來(lái)，這些技術(shù)在山西省運(yùn)城地區(qū)得到大面積應(yīng)用，取得了一引起研究成果，但由于采用人工扎孔方式制成灌水器，應(yīng)用中系統(tǒng)供水均勻性較差、出水孔易堵塞等問(wèn)題沒(méi)有得到很好解決，影響 到地下滴灌系統(tǒng)的正常使用和運(yùn)行，這給推廣高效節(jié)水灌溉帶來(lái)非常大的機(jī)遇。農(nóng)業(yè)節(jié)水不僅是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所要求的，也是我國(guó)農(nóng)業(yè)資源，尤其是水資源短缺、水土資源配置失衡等嚴(yán)峻形勢(shì)所決定的。農(nóng)業(yè)節(jié)水對(duì)保障國(guó)家水安全、糧食安全和生態(tài)安全，推動(dòng)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的戰(zhàn)略地位和作用，地下式滴灌是在滴灌技術(shù)日益完善的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高效、節(jié)水灌溉技術(shù)，其工作原理是將毛管埋于地下 .通過(guò)出水口將水或水肥混合液送到作物根區(qū)土壤中，供作物吸收。與地表滴灌相比，它減少了地表無(wú)效蒸發(fā)，改善了作物根區(qū)生長(zhǎng)條 件，方便田問(wèn)管理，防止毛管丟失、老化，延長(zhǎng)毛管使用壽命。 3 1 基本資料 當(dāng)?shù)厮慕?jīng)濟(jì)概況 來(lái)賓縣是亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)， 北回歸線 從南緣經(jīng)過(guò)，具有典型的亞熱帶季風(fēng)氣候特征，全年氣候溫和、 日照 充足、雨量充沛， 農(nóng)業(yè)氣候資源 豐富，但旱澇寒害頻率也較高。全地區(qū)年均日照 1325734h；平均 年降水量 1225942mm，四 月下旬 八月下旬為雨季，是洪澇多發(fā)季節(jié)；年平均氣溫 ℃ 。 農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r 來(lái)賓市農(nóng)業(yè)自然資源豐富，地處中亞熱帶過(guò)渡的季風(fēng)氣候區(qū)。市內(nèi)水系發(fā)達(dá)，水資源豐富，紅水河、柳江河流經(jīng)三縣一區(qū)。有“綠色水庫(kù)”之稱的金秀大瑤山年產(chǎn)水量達(dá)23 億立方米。全市擁有水庫(kù) 287 座 ，總庫(kù)容量 6 億多立方米，設(shè)計(jì)灌溉面積 450 萬(wàn)畝。 來(lái)賓市盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米、大米、蠶繭、水果、食用菌、茶葉等，還有聞名遐邇的大瑤山靈香草、紋股蘭，大石山區(qū)的乳鴿酒、金銀花、糯玉米等名特優(yōu)土特產(chǎn)品。 2020 年，全市優(yōu)質(zhì)谷種植面積 158 萬(wàn)畝，年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)谷 50 多萬(wàn)噸，象州縣是全國(guó)、壘區(qū)的優(yōu)質(zhì)糧食生產(chǎn)基地縣，被譽(yù)為“優(yōu)質(zhì)米之鄉(xiāng)”，該 Alt 糧米業(yè)公司生產(chǎn)的“鳴象”牌大米獲得了農(nóng)業(yè)部無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品認(rèn)證；糖料蔗種植面積達(dá)到 250 萬(wàn)畝，糖料蔗產(chǎn)量 1100 萬(wàn)噸，混合糖產(chǎn)量達(dá)到 130 萬(wàn)噸，素有“中國(guó)糖都”之美稱；建立標(biāo)準(zhǔn)化桑園 45 萬(wàn)畝，蠶繭產(chǎn)量 411 萬(wàn)噸，有大型繭絲加工企業(yè) 8 家，繭達(dá) 80%以上，以雜交柑為主的優(yōu)質(zhì)水果面積達(dá) 48 萬(wàn)畝，年產(chǎn)量 27 萬(wàn)噸次植優(yōu)質(zhì)無(wú)公害蔬菜 70 多萬(wàn)畝，品種豐富，質(zhì)量安全可靠； 2020 年全市食用菌種植達(dá)到茶樹(shù)菇等十多個(gè)品種，形成了多菇并進(jìn)、周年生產(chǎn)的格局：金秀縣的八角產(chǎn)量居全國(guó)第一，被譽(yù)為“中國(guó)八角之鄉(xiāng)”。 工程概況 該工程位于廣西來(lái)賓縣東，面積為 322 畝，地勢(shì)平坦。種植作物為玉米，種植方向?yàn)?東西 向。 氣象資料 來(lái)賓縣是亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)， 北回歸線 從南緣經(jīng)過(guò)，具有典型的亞熱帶季風(fēng)氣候特征，全年氣候溫和、 日照 充足、雨量充沛， 農(nóng)業(yè)氣候資源 豐富，但旱澇寒害頻率也較高。全地區(qū)年均日照 1325734h；平均 年降水量 1225942mm，四月下旬 八月下旬為雨季， 是洪澇多發(fā)季節(jié)； 年平均氣溫 ℃ 。 土壤特性 4 來(lái)賓縣有 %面積不同程度巖溶化 ， 蝕殘余的成土物質(zhì)少。耕作土嚷土層薄，礫石多，水田 含礫石，早地 %含礫石：這種土攘理化性質(zhì)差、水肥涵養(yǎng)能力低、地表徑流大、滲透性強(qiáng)、易旱易澇。據(jù)北二江坡嶺站資料，全縣河川徑流量，平水年達(dá) 億立方米。 玉米生長(zhǎng)概況 玉米生長(zhǎng)期較短，生長(zhǎng)期內(nèi)要求溫暖多雨。玉米耗水量大，如果降水少，灌溉水 源不足，就會(huì)減產(chǎn)甚至絕收。如果秋季 初霜 來(lái)臨太早，玉米在 成熟期 受凍，也會(huì)減產(chǎn)。玉米喜高溫，種子發(fā)芽的最適溫度為 2530℃ 。拔節(jié)期日均 18℃ 以上。從抽穗到開(kāi)花日均2627℃。玉米在砂壤、壤土、粘土上均可生長(zhǎng)。玉米適宜的土壤 pH 為 58，以 pH 為 最適。耐鹽堿能力差，特別是氯離子對(duì)玉米為害大。玉米根系發(fā)達(dá)，適應(yīng)性也強(qiáng)，它對(duì)土壤種類的要求不嚴(yán)格，但是玉米植株高大、根系多，它要從土壤中吸取大量的水分和養(yǎng)分，所以一般我們都要選擇地勢(shì)較平坦，土層深厚，質(zhì)地疏松，通透性好，肥力中等 以上，保水，保肥力較好的地塊，才能獲得較高的產(chǎn)量。 玉米灌水時(shí)期 玉米 是一種對(duì)水分需求較大的作物，它整個(gè)生長(zhǎng)周期都需要大量水。除了應(yīng)用優(yōu)良品種、優(yōu)質(zhì)種薯、合理耕作栽培措施外，水分是限制我國(guó) 玉米 產(chǎn)量 能 不能大幅度提高的又一個(gè)重要原因。因此 ， 了解 玉米 的需水規(guī)律，并及時(shí)進(jìn)行節(jié)水灌溉對(duì)提 高 玉米 的產(chǎn)量十分重要。 底墑水 玉米播種前應(yīng)灌好底墑水以利于出苗。春玉米冬灌或春灌每公頃 900m3，夏玉米播種前灌底墑水 750m3，如果為了搶種，可以澆蒙頭水。使玉米苗全、齊、壯。實(shí)驗(yàn)表明，播種期灌水可使拔節(jié)期玉米株高增加 ，葉面積增加 ，畝增產(chǎn) 61kg，是玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵水。 大喇叭口期灌水 結(jié)合施肥進(jìn)行灌溉，使 080cm 的土壤保持在田間最大持水量的 70％ 80％ 。灌水后要進(jìn)行培土，此期灌水可使氣生根大量發(fā)生，減少小化退化，使穗 粒數(shù)增加，澆好此水可增加穗粒數(shù) 25 粒，產(chǎn)量提高 15%。 抽雄開(kāi)花期灌水 使土壤水分保持在田間最大持水量的 80％ ，可以增加行間濕度，提高花粉生活力， 5 有利于授粉提高結(jié)實(shí)率，增強(qiáng)光合作用強(qiáng)度，使更多養(yǎng)分向果穗中轉(zhuǎn)移。研究表明，開(kāi)花期干旱不灌水會(huì)大幅度減產(chǎn)。此期玉米需水量最大，玉米萎焉 12 天， 可減產(chǎn) 20%左右，萎焉 68 天，減產(chǎn)達(dá) 50%以上 。 粒期灌水 秋季雨水偏少，應(yīng)適時(shí)灌水，使土壤水分保持在田間持水量的 70％～ 75％ ，可防止葉片早衰，延長(zhǎng)功能期，提高光合強(qiáng)度。此期缺水嚴(yán)重影 響千粒重，造成的損失僅次于抽雄開(kāi)花期，此期灌水增加千粒重 1837g，增產(chǎn) 1025%。 2 滴管系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本地下滴灌工程規(guī)劃系統(tǒng)由水源工程→首部控制樞紐工程→輸配水管網(wǎng)（干管→支管）→灌水器四大部分組成。 工程規(guī)劃布置 水源工程 本滴灌系統(tǒng)利用地下滴管灌溉供水，水質(zhì)符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此選擇水質(zhì)較好，含沙、含堿量低的井水作為水源，以減少對(duì)管道、過(guò)濾系統(tǒng)的堵塞和腐蝕，保護(hù)滴灌系統(tǒng)的正常使用，并對(duì)井水的有機(jī)物進(jìn)行處理延長(zhǎng)此系統(tǒng)的使用年限。 首部樞紐 首部控制樞紐由水泵、施肥罐、過(guò)濾裝置及各種控制和量測(cè)設(shè)備組成，如壓力調(diào)節(jié)閥門(mén)、流量控制閥門(mén)、水表、壓力表、空氣閥、逆止閥等。其作用是從水源抽水加壓施入廢料液，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后按時(shí)按量送進(jìn)管網(wǎng)。動(dòng)力選電動(dòng)機(jī)（功率與水泵配套），采用單級(jí)單吸離心泵。為處理水中的細(xì)顆粒懸浮泥沙和少量的有雜質(zhì)，采用“旋流水沙分離器+砂過(guò)濾器 +疊片過(guò)濾器”過(guò)濾，用壓差式施肥罐施肥（安裝與砂過(guò)濾器與篩網(wǎng)過(guò)濾器之間 ）。 輸配水管網(wǎng) 管網(wǎng)由主干管、分干管、支管三級(jí)管道構(gòu)成。干管的作用是向地下滴灌系統(tǒng)輸送全部灌溉水量，支管在地下滴灌系統(tǒng)中 起控制滴灌帶長(zhǎng)度、劃分輪灌區(qū)的作用。 灌水器的選擇 本灌區(qū)土質(zhì)以沙土為主，玉米的種植模式為一壟兩行種植，選用一次性滴管帶，內(nèi)徑 16mm，滴頭間距為 ，滴頭額定流量為 。滴頭工作壓力 ha 為 10 米，根據(jù)壓力 流量關(guān)系式 q=， 可得相應(yīng)的額定工作水頭為 。 6 參數(shù)初定 設(shè)計(jì)技術(shù)依據(jù) 1)《 節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》 SL20798； 2)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》 SL10395； 3)《噴灌與微灌工程技術(shù)管理規(guī)程》 SL2361999； 4)《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》 SL2562020； 5)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 GB508492； 6)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB508899； 7) 項(xiàng)目區(qū)地形、地貌勘測(cè)及種植現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果。 設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度 設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度應(yīng)采用設(shè)計(jì)年灌溉季節(jié)月平均耗水強(qiáng)度峰值，并應(yīng)由當(dāng)?shù)卦囼?yàn)資料確定，在無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)可通過(guò)計(jì)算或由下表 21 選取。 數(shù)據(jù)來(lái)源于《微灌工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50485－ 2020)。 表 21設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度 Ea 建議值 根據(jù)以上據(jù)確定設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度為 Ea =4mm/d。 設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比 P 表 22微灌設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比建議取值范圍 作物 滴灌 微噴灌 作物 滴灌 微噴灌 果樹(shù) 25~40 40~60 蔬菜 60~90 70~100 葡萄、瓜類 30~50 40~70 糧、棉、油 60~90 100 據(jù)有關(guān)資料和 《微灌工程技術(shù)規(guī)范》 中的參考值，確定設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比：玉米 60%。 灌溉設(shè)計(jì)保證率 根據(jù) 《微灌工程技術(shù)規(guī)范》 確定，滴灌工程灌溉設(shè) .計(jì)保證率為 90%。 設(shè)計(jì)灌水均勻系數(shù) 根據(jù) 《微灌工程技術(shù)規(guī)范》 確定，設(shè)計(jì)灌溉水均勻系數(shù) Cu=90%。 計(jì)劃濕潤(rùn)層深度 Z 蔬菜取 ；大田作物取 ；果樹(shù)取 。 作物 滴灌 微噴灌 作物 滴灌 微噴灌 果樹(shù) 3~5 4~6 蔬菜 4~7 5~8 葡萄、瓜類 3~6 4~7 糧棉油 4~6 5~8 7 玉米是須根發(fā)達(dá)，根系在土壤里成錐形散布，一般地面部分高兩米，地下最深八十公分到一米左右，視土壤結(jié)構(gòu)的不同而有所不同。本設(shè)計(jì)玉米計(jì)劃濕潤(rùn)層深度定取Z=。 土壤田間持水量 考慮到土壤田間持水量及適宜土壤含水量上、下限，土壤的田間持水量取為 24％ ，適