高效节水系列新技术应用与实践
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2.3 黄河水净化葡萄滴灌技术示范推广

2.3.1 示范地点与规模

调查研究宁夏灌区黄河水净化处理模式,结合引黄灌区黄河水微灌应用方面的成功经验,示范应用黄河水净化处理与微灌技术,利用通捷、大禹等微灌设备厂家生产的过滤器、灌水器及其他灌溉设备,在宁夏红寺堡海子塘葡萄高效节水示范区和宁夏志辉实业集团有限公司葡萄滴灌节水示范区建立了典型试验区300亩,开展黄河水净化处理及微灌技术应用效果监测,示范推广葡萄滴灌面积1.2万亩。

2.3.2 推广技术的主要内容

针对宁夏引黄灌区黄河水含沙量大、悬浮物多的特点,通过对宁夏北部、中部及南部地区调蓄工程、过滤设施及设备和微灌技术的应用情况调研,结合当地微灌技术应用情况,选取典型黄河水净化处理与微灌技术应用模式示范区进行应用效果监测,集成不同类型的黄河水净化处理与微灌技术应用模式并进行示范推广,为高效节水灌溉的发展提供技术支撑。从而实现夏秋灌水间歇期的余水时空调蓄,最大限度地减少灌水器堵塞,保障微灌系统长期有效的运行,进而实现较地面灌溉节水30%~40%,降低运行管理费10%,每亩节省劳力5~7个,降低生产成本。

2.3.3 黄河水净化处理与微灌技术应用模式调查

2.3.3.1 水净化处理与微灌模式应用调查

宁夏引黄灌区高效节水灌溉工程主要依托灌区内现有干、支渠道季节性供水,为了满足微灌对水量、水质的要求,渠水净化多采用分级处理、串联净化,即采用工程措施与过滤设备相结合的处理模式来满足微灌对水质的要求,建设了不同规模的调蓄池和首部工程。2012—2014年,通过对宁夏引黄灌区的调蓄工程、过滤设施及设备和微灌技术应用情况调研,灌区目前应用的水净化处理与微灌技术模式主要有以下几种模式。

(1)渠道引水→调蓄池→前池→首部枢纽→输配水管网→灌水器。

(2)渠道引水→调蓄池→浮筒式取水→首部枢纽→输配水管网→灌水器。

(3)渠道引水→调蓄池→池中下部管道取水→首部枢纽→输配水管网→灌水器。

(4)渠道引水→低位调蓄池沉沙→池中下部管道或浮筒式取水→高位调蓄池→首部枢纽→输配水管网→灌水器。

(5)渠道引水→预沉池→调蓄池→首部枢纽→输配水管网→灌水器。

(6)渠道引水→预沉池→调蓄池→前池→首部枢纽→输配水管网→灌水器。

(7)渠道引水→预沉池→调蓄池→前池→首部枢纽→输水管网→田间二级过滤站→配水管网→灌水器。

就调蓄池而言,对于调蓄池总库容小于10万m3,一般采用调蓄与沉沙为一体模式,少部分采用调蓄与沉沙池分开布置模式;对于调蓄池总库容10万m3以上,调蓄与沉沙分开的布置模式所占的比例增加,但仍以调蓄与沉沙为一体模式为主。首部枢纽过滤设施选用组合式过滤装置,即砂石过滤器+叠片式过滤器。

2.3.3.2 不同规模调蓄水工程水质沉淀净化效果监测

通过对宁夏灌区内0~5万m3、5万~10万m3、10万~20万m3、20万m3以上的小型、中型和大型共50多个调蓄水工程的调查,并对供水渠、调蓄池水质进行取样检测,不同规模调蓄水工程水质沉淀净化处理效果见表2.2~表2.5。

监测结果表明:在宁夏灌区内,对于0~5万m3、5万~10万m3、10万~20万m3、20万m3以上的小、中、大型调蓄水工程,黄河水经渠道输水至调蓄池,经调蓄池沉淀后,泥沙沉降率在60%~90%之间,泥沙粒径大于0.05mm基本去除,泥沙去除效果较明显;悬浮物去除率平均为78%;因此,调蓄水工程沉淀净化效果较明显,而且随着调蓄水工程库容的增大,泥沙和悬浮物的去除率增加明显。由于在宁夏所建的蓄水工程主要对夏秋灌水间歇期的余水进行时空调蓄,调节灌溉需水的时空分布,具有沉淀、净化水质,因此,调蓄水工程大多是先蓄后灌即调蓄池蓄满水后相隔一段时间再灌溉。对于边蓄边灌的调蓄池经调蓄池沉淀后泥沙含量都在100mg/L以上,悬浮物含量也较大,不能满足《宁夏微灌工程规划设计技术导则》中对微灌水质要求的规定,还须进一步净化处理;而对于停蓄1~3天、经调蓄池沉淀后泥沙含量100mg/L以下,悬浮物也较蓄水状态下的低,但对于滴灌等微灌技术还需进一步净化。因此,从监测结果表明,无论边蓄边灌还是停蓄的调蓄池,经沉淀处理后杂质含量不能满足微灌对水质的要求,需在首部增加过滤设置,经首部过滤设施进一步净化处理后才能满足微灌对水质的要求。

2.3.3.3 田间过滤器与灌水器选型

不同灌水器出水孔孔径和流道不同,抗堵塞性能不同,对水质净化处理要求也不同。结合示范区的黄河水净化处理与微灌技术应用运行效果,提出适宜于宁夏高效节水灌溉的田间过滤器与灌水器选型,为微灌技术的推广应用提供了技术支持。

表2.2 0~5万m3调蓄水工程黄河水沉淀净化处理效果

续表

表2.3 5万~10万m3调蓄水工程黄河水沉淀净化处理效果

续表

续表

表2.4 10万~20万m3调蓄水工程黄河水沉淀净化处理效果

续表

表2.5 20万m3以上调蓄水工程黄河水沉淀净化处理效果

续表

1.悬浮物固体颗粒粒径标准

试验观测资料表明,多个悬浮物固体颗粒可能会在灌水器流道口形成一个弧形堆积带,从而引起堵塞。要防止这种弧形堆积带的形成,对采用长流道滴头的微灌系统,过滤器务必达到能将大于1/10出水孔直径的杂质全部拦截。

2.悬浮物固体颗粒浓度标准

含有粒径小于推荐标准的泥沙的水流进入管道系统,就粒径而言虽然不致产生灌水器堵塞,但停灌期间可在管道内产生堆积物,第二次灌水时,这些堆积物可能形成团块涌向灌水器,从而发生堵塞。根据国内大量试验研究以及在宁夏的应用情况调查,推荐田间过滤器与灌水器选型参照表2.6。

表2.6 田间过滤器与灌水器选型表

2.3.4 红寺堡海子塘高效节水示范区

2.3.4.1 示范区建设概况

红寺堡海子塘高效节水示范区位于红寺堡镇以北3km处,东西长4.2km、南北宽2.6km,种植作物为葡萄,田间采用滴灌,控制灌溉面积1.065万亩。示范区多年平均年降雨量277.4mm,降雨量年内分配很不均,多集中于7—9月;蒸发强烈,多年平均水面蒸发量1300mm(E601型蒸发皿),干旱指数为4.7,属干旱区。示范区共设5个灌水单元,以海子塘25万m3调蓄池作为水源,经预沉池、调蓄池和前池处理后,经调蓄池南侧修建的泵站加压,通过干管、分干管把水流输送到田间。在田间各灌水单元支管入口设田间二级过滤系统,经过田间二级过滤系统过滤后通过管网进行滴灌。输配水系统均采用压力管道,田间灌水方式采用固定加压滴灌,种植作物为葡萄。

首部过滤系统采用组合式过滤系统,即砂石+网式过滤系统,田间采用二级过滤系统(叠片式过滤器)。以种植酿酒葡萄为主,株行距0.5m×3m,单翼迷宫式滴灌带,滴头流量1.75L/h、间距为0.5m,管径16mm,壁厚0.4mm,灌水器工作压力P为0.1~0.2MPa,一棵苗木1个滴头。

红寺堡海子塘高效节水示范区的黄河水净化处理与微灌技术应用模式为:渠道引水→预沉池→调蓄池调蓄→前池→首部枢纽→输水管网→田间二级过滤站→配水管网→灌水器。

为监测评价黄河水净化处理与微灌技术应用效果,采用大禹节水集团等厂家生产的过滤器、灌水器及其他灌溉设备,在示范区内建立了典型试验区200亩,跟踪监测不同时段黄河水、调蓄池、过滤器、管网、灌水器等各节点水质情况,评价其水质处理效果,同时开展灌溉用水量、土壤含水量变化、作物生长状况监测,并对比监测葡萄沟灌条件下的相应指标,综合评价微灌技术应用效果。

2.3.4.2 监测内容

1.灌水量

在示范区的首部装有水表,读取每次灌水前和灌水结束后水表读数,差值作为示范区的每次灌水量。典型区的灌溉水量由安装在灌水单元管网首部的水表观测读数,每次灌水做好灌水量记录。对照区的灌水量按照斗渠分水口取水量进行折算。

2.土壤水分

试验采用滴灌与传统沟灌相对照,在典型试验区中间,选取三行长势良好的葡萄,沿葡萄种植行方向,在距离葡萄行两端各10m及中间各布置一个土壤水分监测点,共3个观测点;滴灌试验区采用烘干法测试,测定深度0~100cm,每10cm为一层取样,沟灌试验区采用土壤剖面水分仪(PR2)测定,测定深度0~100cm,其中0~40cm每10cm一层进行土壤水分取样测定,40~100cm测定50~60cm和90~100cm两层的土壤水分,共测定6层。生长季土壤水分每周测定一次,在每次灌水或降雨前后加测。

3.水质观测

在不同时段连续跟踪监测渠水、调蓄池、过滤器、管网等处的水质情况,对比出水水质。监测内容包括各节点位置的含沙量、悬浮物、浊度、矿化度、pH值等指标。

2.3.4.3 示范应用效果监测及评价

1.灌水量监测

红寺堡2012年降雨量218mm。试验于4月20日开始灌水,10月26日冬灌,共灌水8次,其中第一水催芽水和冬灌为沟灌,每次灌水量为60~70m3/亩;滴灌6次,每次灌水量15~20m3/亩,全年灌水量为280m3/亩。

2013年红寺堡降雨量205mm。试验于4月15日沟灌1次催芽水,灌水量60m3/亩,10月26冬灌1次70m3/亩;滴灌10次,每次灌水量15m3/亩,全年灌水量为280m3/亩。与传统的沟灌相比,滴灌较传统沟灌节水量为20%~30%,节水效果明显。2013年灌水量监测结果见表2.7。

表2.7 2013年葡萄灌水试验监测结果

根据2012年、2013年试验监测结果和国内已取得成果,推荐红寺堡海子塘高效节水灌溉技术示范区在平水年葡萄滴灌的优化灌溉制度是:萌芽期灌水1次(地面灌溉),灌水量为70m3/亩,开花坐果期、果粒膨大期、果粒成熟期和成熟期各灌水3次,灌水量均为12~15m3/亩,埋墩水(地面灌溉)10月下旬灌,灌水量70m3/亩,生育期总灌溉定额为260~280m3/亩。

2.不同灌水技术土壤水分时空分布

试验采用滴灌与传统沟灌相对照,在典型试验区中间,选取3行长势良好的葡萄,沿葡萄种植行方向,在距离葡萄行两端各10m及中间各布置一个土壤水分监测点,每行共3个观测点;滴灌试验区的3个监测点布置两灌水器中间,监测土壤水分时空分布。

(1)沟灌土壤水分时空分布。

从图2.1可见,灌溉停止时,0~20cm与70cm以下土壤含水率较高,达到18.5%、14.0%;在蒸腾蒸发和重力作用下,计划湿润层深度内土壤含水量在停止灌水48h后下降到8.5%。从不同深度土壤含水量变化状况看,70cm以下土层含水量下降与30cm以上土层土壤含水量下降趋势同步。因此,对于砂质土壤渗漏严重,沟灌不利于水资源的高效利用。

图2.1 沟灌土壤水分时空分布

(2)滴灌土壤水分时空分布。

从图2.2可见,滴灌后土壤均不产生深层渗漏,土壤含水量表现出随着土壤深度的增加先增加后降低,而且随着间隔时间的变化规律有明显的共同之处,土壤水分含量主要受灌水周期的影响较大。

图2.2 滴灌灌水前后土壤含水量的变化曲线

从图2.3可知,滴灌停止3天后距滴头水平方向40cm以外的土层土壤含水量变化较小。说明滴灌条件下,灌溉水集中在葡萄根系范围内,有助于葡萄根系对养分的吸收和利用。

图2.3 滴灌灌溉后第3天土壤水分时空分布规律

3.不同灌溉方式对酿酒葡萄品质与产量的影响

不同灌溉方式下酿酒葡萄品质与产量监测结果,见表2.8。从表2.8可知,滴灌条件下,4年生葡萄滴灌对酿酒葡萄的品质与产量,除酸度外均比沟灌的效果好。考虑葡萄冬灌水量、产量与酸度时,葡萄生育期灌水量在4050m3/hm2时,产量和品质相对较好;考虑水资源缺乏时,可以选择4000m3/hm2

表2.8 不同灌溉方式下酿酒葡萄品质与产量监测结果

4.水质处理效果监测

通过对渠道、预沉池、调蓄池、过滤系统等处不同时段水进行取样化验检测,检测指标为含沙量、悬浮物等,分析评价水质处理效果。

(1)调蓄水工程泥沙处理效果监测。在调蓄水工程蓄水时(滴灌系统未运行),分别在供水渠入池处、预沉池出水口、调蓄池下游和进水前池等处取其中上层部位的水样进行化验检测,调蓄水工程泥沙处理效果,见表2.9。

表2.9 调蓄水工程对水中泥沙处理效果

由表2.9可知,经过预沉池、调蓄池两次沉淀,调蓄水工程水中的泥沙沉降率达90%以上,其中预沉池的泥沙沉降率50%~70%,调蓄池的泥沙沉降率20%以上,除沙效果较明显;但调蓄水工程沉淀后水中的泥沙含量仍在100mg/L以上,还未满足滴灌水质标准,还需进一步过滤处理。

(2)调蓄水工程悬浮物处理效果监测。在调蓄水工程蓄水结束1~2d,分别对相邻区域渠道和调蓄水工程的水进行取样化验,对比监测悬浮物变化,监测结果见表2.10。

表2.10 调蓄水工程对水中悬浮物处理效果

由表2.10可知,经过调蓄池1~2d沉淀,水中悬浮物含量降至18.50~37.60mg/L,悬浮物除去率大80%以上。

(3)过滤系统泥沙处理效果监测。试验示范区的过滤系统是由首部过滤系统+田间过滤系统组成。首部过滤系统采用组合式过滤即砂石过滤器+筛网过滤器,田间过滤系统采用多组叠片式过滤器。在滴灌系统正常运行时,分别在进水前池,过滤系统后部管网取水样进行化验分析,监测过滤系统水质处理效果。

在滴灌系统正常运行时,分别在进水前池,过滤系统后部管网取水样进行化验分析,过滤系统泥沙处理效果监测,见表2.11。

表2.11 过滤系统对水中泥沙处理效果 单位:mg/L

由表2.11可知,由于首部过滤系统采用砂石过滤器+筛网过滤器组合式过滤,水中的泥沙经过调蓄水工程沉淀处理,粒径较粗的泥沙基本去除,剩余的泥沙由于粒径较细虽经砂石过滤器过滤,大部分被去除,但筛网过滤器筛网的孔径粗,无法拦截粒径较细泥沙,致使水中的泥沙经首部过滤系统过滤处理后,泥沙含量仍在100mg/L左右,需经田间过滤系统二次过滤处理,才能满足滴灌的水质标准。

(4)过滤系统对水中悬浮物处理效果监测。过滤系统对水中悬浮物处理效果监测,见表2.12。

表2.12 过滤系统对水中悬浮物处理效果 单位:mg/L

由表2.12可知,水中的悬浮物经首部过滤系统过滤后悬浮物含量在20mg/L,再经首部过滤系统处理后含量在10mg/L以下,能满足滴灌对水质要求。

(5)田间毛管各部位水质监测。试验选取毛管长度80m,毛管灌水进行1~2h后分别在毛管首部、中部及尾部分别取样,同时在灌水结束时取尾部水样。

表2.13 毛管各部位净化效果监测 单位:mg/L

从表2.13可知,渠水经沉淀、过滤后通过输配水管网到毛管进水口处含沙量比输水管网的略少,由于输配水管网携带的泥沙部分沉积管尾处。随着毛管长度的增加和滴头出水量增加,毛管内的流速减缓,泥沙和悬浮物含量也逐渐增大。在一个灌水周期结束时取样,含沙量和悬浮物均比毛管进水口的高,这是由于含沙量和悬浮物随着管中水流流速减缓而逐渐累积的结果。通过对典型区内的滴头进行随机抽检,滴头正常运行率达到98.7%,非正常运行的滴头占到1.3%,而且非正常运行的滴头多发生在毛管的末端。因此,建议在每1~2个灌水周期结束时,冲洗管网,以保证灌溉系统的正常运行。

5.应用效果分析

由于该示范区控制灌溉面积大,调蓄池容积较大,灌水单元较多,滴头流量小,针对黄河水含沙量大、滴头流量小的特点,试验中采取了“先沉淀再过滤”的泥沙、悬浮物清理思路,即采用:渠道引水→预沉池→调蓄池→前池→首部枢纽→输水管网→二级过滤站→配水管网→灌水器多重处理措施,对进入灌水器的黄河水中的泥沙颗粒、悬浮物等进行沉淀、过滤,将杂质堵截在灌水器之外,有效清除了黄河水中的泥沙、悬浮物等颗粒,最大限度地减少灌水器堵塞,保障微灌系统长期有效的运行。

试验监测结果表明,预沉池、调蓄池、过滤器等黄河水处理集成模式的除杂率为96%以上,有效清除了黄河水中的泥沙、悬浮物等杂质。在一个灌水周期结束时,对典型试验区内的滴头进行随机抽检,滴头正常运行率达到98.7%,由于堵塞造成非正常运行的滴头只占到1.3%。通过与传统的地面灌溉相比较,滴灌利用管道系统供水,输水损失较小,灌溉水集中在葡萄根系范围内,葡萄长势良好,较地面灌溉节水量为20%~30%,节水效果明显;降低运行管理费12%,每亩节省劳力4~6个,降低了生产成本;从而达到节水、节肥、省工、增产、增效的目的。

2.3.5 宁夏志辉实业集团有限公司葡萄滴灌示范区

2.3.5.1 示范区建设概况

宁夏志辉实业集团有限公司葡萄种植基地位于银川市西夏区镇北堡镇昊苑村,属中温带干旱气候区,热量充足,干旱少雨,蒸发强烈,昼夜温差大,年降雨量为200mm左右,蒸发量1400~2600mm,土壤主要有灰钙土、砾石土两个类型。示范区灌溉用水从西干渠扬水至调蓄水池进行调蓄使用,调蓄水池容积15万m3,葡萄灌溉面积为2000亩,加压泵站1座,由泵站加压后,通过输水管网输送至田间。加压泵站采用卧式离心泵,水泵流量230m3/h,功率100kW。过滤系统采用砂石过滤器+叠片式过滤器组合式,含自动反冲洗装置,设计流量230m3/h。输水主干管为φ400 UPVC管,压力等级0.8MP,设计流量230m3/h;支干管为φ110 UPVC管,压力等级0.8MP。支管为φ75UPVC管,压力等级0.8MP,均为地埋管道。葡萄滴灌管采用φ16mmPE内镶式滴灌管,壁厚1mm。滴头间距为0.5m,单个滴头流量为4L/h。沿葡萄种植方向直线地面铺设,采用一行一管布设,单向铺设长度80m左右。

示范区黄河水净化处理与微灌技术应用模式为:渠道引水→调蓄池→首部枢纽→输配水管网→灌水器。在示范区内建立了典型试验区100亩,跟踪监测不同时段黄河水、调蓄池、过滤器、管网、灌水器等各节点水质情况,评价其水质处理效果,同时开展灌溉用水量、土壤含水量变化、作物生长状况监测,并对比监测葡萄沟灌条件下的相应指标,综合评价微灌技术应用效果。

2.3.5.2 监测内容

1.灌水量

在示范区的首部安装水表,读取每次灌水前后的水表读数,差值作为示范区的每次灌水量;典型区的灌溉水量由安装在灌水单元管网首部的水表观测,每次灌水做好灌水量记录。对照区的灌水量按照斗渠分水口取水量进行折算。

2.土壤水分

在典型试验区,选取一行葡萄,沿毛管方向距离毛管首尾各20m,在两灌水器中间布置3个观测点,采用土壤剖面水分仪(PR2)测定测定0~100cm深度的土壤水分,其中0~40cm每10cm一层,40~100cm测定50~60cm和90~100cm两层,共测定6层。生长季土壤水分每周测定一次,在每次灌水或降雨前后加测。

3.水质观测

在不同时段连续跟踪监测渠水、调蓄池、过滤器、管网等处的水质情况,对比出水水质。监测内容包括以上各处水的含沙量、悬浮物、浊度、矿化度、pH值等指标。

2.3.5.3 示范区应用效果监测及分析

1.灌水量监测

2012年灌水方式为地面沟灌,4月5日开始灌水,至10月26日冬灌停水,共灌水6次,其中第一水催芽水和冬灌为沟灌,每次灌水量为60~70m3/亩,全年灌水量为380m3/亩;2012灌水量监测见表2.14。

表2.14 2012年酿酒葡萄灌水量监测

2013年葡萄全生育期全部为滴灌,试验于4月5日开始灌水,截至11月7日灌溉停水,共灌水12次。第一水催芽水和冬灌灌水量为40m3/亩,其余每次灌水量15~20m3/亩,全年灌水量为255m3/亩。2013年灌水量监测结果见表2.15。

表2.15 2013年酿酒葡萄灌水量监测

由表2.14和表2.15表明,与传统的沟灌相比,葡萄长势良好,滴灌较传统沟灌节水量为20%~30%,节水效果明显。

2.土壤水分监测

在典型试验区,选取一行葡萄,沿毛管方向距离毛管首尾各20m,在两灌水器中间布置3个观测点,采用土壤剖面水分仪(PR2)测定测定0~100cm深度土壤含水率见图2.4。灌后土壤均不产生深层渗漏,土壤含水量表现出随着土壤深度的增加先增加后降低,而且随着间隔时间的变化规律有明显的共同之处,土壤水分含量主要受灌水周期的影响较大。

图2.4 灌水前后土壤含水量的变化曲线

3.水质处理效果监测

通过对渠道、调蓄池、过滤系统等处不同时段水进行取样化验检测,检测指标为含沙量、悬浮物等,分析评价水质处理效果。

(1)调蓄水工程和过滤系统泥沙处理效果监测。在滴管系统运行时,分别在渠道、蓄水池、过滤系统后管道等节点处取样进行化验检测,调蓄水工程和过滤系统泥沙处理效果监测结果,见表2.16。

表2.16 调蓄水工程和过滤系统泥沙处理效果

由表2.16可知,黄河水经过调蓄池沉淀1~4d后,泥沙沉降率达90%以上,除沙效果较明显,但泥沙含量仍在100mg/L以上,再经过滤系统二次过滤处理后泥沙含量在50mg/L左右,满足了滴灌对水质的要求。

(2)调蓄水工程和过滤系统悬浮物处理效果监测。在滴管系统运行时,分别在相邻区域渠道、蓄水池、过滤系统后管道等处取样进行化验检测,调蓄水工程和过滤系统悬浮物处理效果监测结果,见表2.17。

表2.17 调蓄水工程和过滤系统悬浮物处理效果

由表2.17可知,黄河水经过调蓄池沉淀、过滤系统过滤后,悬浮物去除率达90%以上,去除效果较明显,满足了滴灌对水质的要求。

(3)田间毛管各部位净化效果监测。试验选取毛管长度50m,毛管灌水进行1~2h后分别在毛管进水口、中部及尾部分别取样,同时在灌水结束时取尾部水样。

从表2.18可知,渠水经沉淀、过滤后通过输配水管网到毛管进水口、中部和尾部处杂质含量变化不大,由于毛管短而且滴头流量大,但在一个灌水周期结束时尾部取样含沙量和悬浮物均比毛管进水口处高,这是由于含沙量和悬浮物随着管中水流流速减缓而逐渐累积的结果。由于示范区灌水器采用内径为16mm的压力补偿滴灌管,滴头流量为4L/h,通过对滴头出水情况进行随机抽检,均能正常灌水,没有出现堵塞滴头现象。因此,渠水在这种净化处理和微灌技术应用模式下,水经各级过滤后,达到了微灌的灌溉水质要求,微灌系统运行良好。

表2.18 毛管各部位净化效果监测 单位:mg/L

4.应用效果分析

示范区控制灌溉面积小,灌水单元少,试验中采取了“先沉淀再过滤”的泥沙、悬浮物清理思路,水质净化采用经调蓄池沉淀后首部过滤系统集中处理的模式,水质净化处理模式简单,即渠道引水→调蓄池→首部枢纽→输配水管网→灌水器。试验监测结果表明,黄河水经过调蓄池沉淀、过滤系统过滤后,悬浮物去除率达90%以上,去除效果较明显,微灌系统运行良好。在一个灌水周期结束时,对典型试验区内的滴头进行随机抽检,均能正常灌水,没有出现堵塞滴头现象。通过微灌与传统的地面灌溉相比较,微灌较地面灌溉节水30%~40%,灌水均匀度达85%以上,从而达到节水、增产、增效的目的。

2.3.6 技术应用评价及完善建议

2.3.6.1 技术应用评价

在宁夏干旱区引黄灌区利用调蓄池对夏秋灌水间歇期的余水时空调蓄发展高效节水灌溉,针对灌区黄河水含沙量大、悬浮物多的特点,采取黄河水杂质分级处理、串联净化,即采用工程措施与过滤设备相结合的处理模式满足微灌对水质的要求,为高效节水灌溉的发展提供水资源保证,从而保障了微灌系统长期正常运行,为高效节水灌溉的发展提供技术支撑。

(1)针对控制灌溉面积大,调蓄池容积较大,灌水单元较多,预沉池与调蓄池分开调蓄模式,黄河水净化处理采取预沉池与调蓄池两次沉淀后,经首部系统集中过滤处理,再由田间设二级过滤系统过滤的模式,监测结果表明,预沉池、调蓄池、过滤器等黄河水处理集成模式的除杂率为96%以上,有效清除了黄河水中的泥沙、悬浮物等杂质。在一个灌水周期结束时,对典型试验区内的滴头进行随机抽检,滴头正常运行率达到98.7%,由于堵塞造成非正常运行的滴头只占到1.3%。通过与传统的地面灌溉相比较,较地面灌溉节水量为20%~30%,节水效果明显;葡萄长势良好,保障葡萄的产量和品质。保障微灌系统长期正常运行,促进了引黄灌区水资源高效利用与优势特色农业发展。

(2)针对控制灌溉面积小,灌水单元少,预沉池与调蓄池为一体调蓄,黄河水经调蓄池沉淀后经首部系统集中处理的模式,监测结果表明,调蓄池沉淀、过滤系统过滤后,悬浮物去除率达90%以上,去除效果较明显,微灌系统运行良好。在一个灌水周期结束时,对典型试验区内的滴头进行随机抽检,均能正常灌水,没有出现堵塞滴头现象。通过微灌与传统的地面灌溉相比较,微灌较地面灌溉节水30%~40%,灌水均匀度可高达85%,从而达到节水、增产、增效的目的。

(3)工程措施与过滤设备相结合的处理模式能为高效节水灌溉的发展提供水资源保证,满足微灌对水质的要求,但由于修建引水、调蓄水和首部枢纽等工程使得建设微灌工程投资成本大大增加。

(4)对于采取预沉池与调蓄池分开或预沉池与调蓄池为一体调蓄模式等的选取,应根据当地实际情况,调蓄池容积、控制灌溉面积、灌水单元、工程投资等因素,设置多种方案进行比较确定。

2.3.6.2 对技术完善的建议

(1)对于控制灌溉面积较大,灌水器流量小的灌区,田间需设置二级过滤设备。而对于控制灌溉面积较小,灌水器流量大的灌区,田间可不设置二级过滤设备以减少投资;同时在微灌系统运行管理中,周期性地对微灌系统(包括首部过滤器)进行冲洗是预防微灌系统堵塞的有效措施。同时还应加强对管理人员的技术培训,提高其对微灌系统的维护管理水平。

(2)针对蓄水工程设计、单元滴灌工程规模确定、管网设计、灌溉系统运行时间、管理运行等综合因素对滴灌工程运行效果的影响,还需进一步研究。