水利工程論文-河南省桐柏茶區(qū)茶園節(jié)水灌溉.doc

水利工程論文-河南省桐柏茶區(qū)茶園節(jié)水灌溉摘要：茶園節(jié)水灌溉是調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，提高茶葉質(zhì)量產(chǎn)量，改善園區(qū)環(huán)境的重要舉措。本文通過對桐柏茶區(qū)茶園的節(jié)水灌溉設(shè)計，以點帶面，發(fā)揮示范作用，從而推進節(jié)水事業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：茶園節(jié)水灌溉水資源可持續(xù)利用我省茶葉生產(chǎn)主要集中在大別山、桐柏山及伏牛山地區(qū)，這里產(chǎn)茶歷史悠久，早在1200多年前就是老茶區(qū)之一。新中國成立后，在黨和政府的高度重視下，茶葉生產(chǎn)有了很大發(fā)展，至1999年，全省茶園面積達60萬畝，開采45萬畝，年產(chǎn)茶葉850萬公斤，產(chǎn)值2.3億元。桐柏山地處南北方分界線，山區(qū)地形、地貌及氣候等自然條件極適合茶葉生長，茶產(chǎn)量及茶葉質(zhì)量均較好，且群眾已普遍掌握了嫻熟的茶葉種植、采集、加工技術(shù)。經(jīng)過種植結(jié)構(gòu)調(diào)整比較，種茶經(jīng)濟效益最好，茶葉生產(chǎn)已成為當(dāng)?shù)厝罕娒撠氈赂槐夹】档闹еa(chǎn)業(yè)。1桐柏茶區(qū)簡介桐柏縣位于河南省南部，豫鄂交界處，總面積1941平方公里?？h域地貌以淺山、丘陵為主，斜貫縣境的桐柏山構(gòu)成地貌的骨架，境內(nèi)河流密布，屬淮河水系。桐柏處于亞熱帶邊緣，屬于北亞熱帶季風(fēng)型大陸型氣候，四季分明，溫暖濕潤，縣域植被覆蓋率高，大氣質(zhì)量好，適宜種植茶樹?，F(xiàn)茶園面積已達2500余畝，名優(yōu)產(chǎn)品薈萃，其中“太白銀毫”、“淮源劍毫”、“水濂玉葉”、“桐柏毛尖”、“清淮綠棱”分別獲得部優(yōu)、省優(yōu)產(chǎn)品獎。2茶園節(jié)水灌溉必要性桐柏縣屬于季風(fēng)型大陸性氣候，處于淮河流域及長江流域的分界線，多年平均降雨量1168毫米，屬于南陽市降雨量較大區(qū)域。但降雨年際變化大，最大降雨量1931毫米，最小降雨量629毫米，最小降雨量不足最大雨量的三分之一。降雨在年內(nèi)分配也不均勻，降雨集中在69月份，且多以暴雨型式出現(xiàn)，約占全年降雨量69%，干旱季節(jié)持續(xù)時間較長。造成的結(jié)果是旱澇不均，每年都有不同程度的旱澇災(zāi)害，且災(zāi)害的發(fā)生特別頻繁。茶樹基地一般土地比較貧瘠，生產(chǎn)季節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)“伏旱”和“秋旱”，有時也有“春旱”，對茶葉產(chǎn)量質(zhì)量影響很大。茶園土壤相對含水量在50-75%時最適宜茶樹生長，若低于50%時茶芽生長緩慢，如果減少到30%，茶芽生長停止，持續(xù)時間長時，茶樹會出現(xiàn)萎蔫甚至死亡現(xiàn)象。若土壤相對含水量大于75%，茶樹受漬，生長受抑制，持續(xù)時間較長將會死亡。經(jīng)灌溉與不灌溉對比試驗，適量的灌溉，茶葉產(chǎn)量及質(zhì)量大幅度提高，因此，茶樹基地需進行節(jié)水灌溉，經(jīng)濟效益非?？捎^。3.茶園節(jié)水灌溉此次茶園節(jié)水灌溉規(guī)劃面積1370畝，根據(jù)桐柏茶區(qū)茶園的地形地貌、氣候特點及茶樹吸水特性，選用微噴灌型式進行茶樹的節(jié)水灌溉。微噴灌是以低壓小流量噴灑出流方式將灌溉水供應(yīng)到作物葉面，最終到達作物根區(qū)土壤的一種先進灌溉方式。3.1設(shè)計參數(shù)3.1.1設(shè)計灌水定額m=0.1zp(max-min)/式中：m設(shè)計灌水定額，mm；土壤容重，1.6g/cm3Z計劃濕潤層深度,1500mm；p微灌設(shè)計土壤濕潤比，70%；max、min適宜土壤含水率上、下限；灌溉水利用系數(shù)，0.9。經(jīng)計算，m=19mm3.1.2灌水周期T=(mn/Ea)式中：T設(shè)計灌水周期,d；Ea設(shè)計日耗水強度，5mm/d。經(jīng)計算，T=4d。3.1.3一次灌水延續(xù)時間式中：t一次灌水延續(xù)時間,h；a、b噴頭縱橫向間距，5.0m；田間水利用系數(shù)，0.95；q噴頭流量,70l/h經(jīng)計算，t=7h。3.1.4輪灌組數(shù)式中：N輪灌組數(shù)；C一天工作小時數(shù)，h。經(jīng)計算，N10。3.1.5微噴頭選型根據(jù)茶樹行距及土壤土質(zhì)選擇綠源旋轉(zhuǎn)式微噴頭S-0055型，噴嘴直徑1.1mm，流量70l/h，工作壓力200KPa，濕潤直徑5.5m。3.2系統(tǒng)布置與管道設(shè)計3.2.1系統(tǒng)工作原理微噴灌系統(tǒng)由水源、泵站、首部樞紐、各級管網(wǎng)、灌水器及測滴設(shè)備組成。根據(jù)土壤土質(zhì)及地形地貌，結(jié)合茶園分布情況，大致每200畝茶園設(shè)一測墑井，在井內(nèi)埋設(shè)測墑儀，用電纜和泵站相連，測墑儀感知茶樹生長所需的最小含水量，然后將感知信號通過電纜傳至泵站，泵站運行后，水通過首部樞紐的過濾、施肥和壓力流量調(diào)節(jié)，進入配水管網(wǎng)，配水管網(wǎng)按照事先編好的輪灌組數(shù)將灌溉水送至需要工作的微噴頭，噴頭將水以低壓小流量的形式噴灑至茶樹葉面，創(chuàng)造茶樹生長所需要的濕潤環(huán)境，當(dāng)土壤中的水超過茶樹所需適宜含水量的上限值時，測墑儀將信號傳至泵站，停止灌溉。3.2.2水源和泵站一般茶園傍河、溝，具有引用地表徑流的條件，但由于河、溝流量分配不均，雖水量滿足但供水保證率達不到要求，需攔河設(shè)堰，在堰前鑿大口井，滿足水源要求。泵站包括水泵機組、建筑物、進出水管路系統(tǒng)、輔助動力線路及控制、保護裝置。3.2.3首部樞紐首部樞紐由止回閥、空氣閥、計量裝置、施肥裝置、過濾器、壓力或流量調(diào)節(jié)器等部分組成。其主要起到對灌溉水的過濾、施肥及對整個灌溉系統(tǒng)的量測、保護作用。3.2.4管路系統(tǒng)布置微灌系統(tǒng)一般設(shè)三級管道，即干管、支管、毛管?，F(xiàn)階段大量使用塑料管，主要由聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）管。管路系統(tǒng)依地形地勢，茶樹種植方向布置，一般毛管沿茶樹種植方向隔行布置，支管垂直毛管布置，間距為2倍毛管長；干管垂直支管布置，間距為2倍支管長，干管接首部樞紐。3.2.5管道水力計算管道水力計算主要任務(wù)：根據(jù)單個噴頭流量由輪灌組數(shù)推求泵站設(shè)計流量，通過管路水頭損失計算確定泵站設(shè)計揚程，按經(jīng)濟管徑法及水頭損失計算最終核定各級管道直徑。泵站設(shè)計流量推求：由各級管道的輪灌分組情況，計算出泵站同時供水的噴頭數(shù)，由單個噴頭的設(shè)計流量乘以同時工作的噴頭數(shù)，再考慮管路的水量損失，即為泵站設(shè)計流量。泵站設(shè)計揚程計算：噴頭工作壓力加上各級管道的水頭損失和地面與水面落差即為泵站的設(shè)計揚程。管道按多口管進行水頭損失計算。多口管沿程水頭損失公式：式中：Ht多口管沿程水頭損失，m；fmb管道系數(shù)，f=0.464,m=1.77,b=4.77；Q管道中通過的流量，m3/s；d管徑，m；l管道長度，m。局部水頭損失公式：式中：Hw局部水頭損失，m；局部水頭損失系數(shù)；v管道流速，m/s；g重力加速度，m/s2。3.2.6量水及墑情預(yù)報與控制系統(tǒng)在每條支管入口處設(shè)水表作為量水設(shè)施。在不同地塊設(shè)測墑井及自動測墑設(shè)備，通過線路和編碼器將墑情信號傳送至泵站，由泵站解碼器將信號轉(zhuǎn)化為泵站控制信號，同時按照事先編好的輪灌分組信號對茶園灌水，然后根據(jù)灌水情況，由測墑系統(tǒng)來控制泵站的停機，從而實現(xiàn)灌水的自動化。4節(jié)水灌溉后評價該項目正在實施中，根據(jù)規(guī)劃目標(biāo)，項目建成后，實行合理灌溉、及時排水，改善了水土條件，使茶園光、熱、土資源得到進一步完善，生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)向良性循環(huán)。茶樹得到適時適量的有效灌溉，茶葉產(chǎn)量質(zhì)量將明顯提高，經(jīng)濟效益極為可觀。特別是進行節(jié)水灌溉后，灌溉用水量及能源消耗大大減少，使傳統(tǒng)水利向資源水利、可持續(xù)發(fā)展水利方向轉(zhuǎn)化的重要途徑。茶園灌排系統(tǒng)的建設(shè)、開發(fā)，節(jié)約了大量