水利科学与寒区工程 VoL 1 Nα 12 2018年12月 Hydro Science and Cold Zone Engineering Dec 2018 引黄灌区黄河水滴灌关键技术研究与示范 史吉刚，李玮，张瑞喜，马鑫，于健，屈忠义”，陆圣女 （1.内蒙古自治区水利科学研究院，内蒙古呼和浩特010052：2.内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特010018； 摘要：本文针对引黄灌区发展滴灌所面临的泥沙过滤、水量调蓄以及高效利用等突出问题，以内蒙古河套灌区 为研究青景，系统研究了引黄水滴灌泥沙过滤技术与产品、水源保证以及滴灌配套技术，获得了泵前低压渗透微 滤机新型过滤产晶以及滴头抗堵新技术模式，提出了滴灌水源调蓄具体描施以及配套技术，并将这些技术在两个 示范区推广应用，取得了较好效果，可为高含沙水滴灌提供借鉴.
关键词：引黄灌区：直接引黄水：滴灌：研究：示范 中图分类号：S275.6文献标志码：A文章编号：2096-5419（2018)07-0077-04 内蒙古引黄灌区是我国重要的粮食生产基地，沙过滤、滴头抗堵新产品及滴灌水源调蓄等关键 同时也是自治区重要的能源化工基地，引黄灌区技术，提出了泥沙过滤与滴头技术新模式、滴灌 中呼和浩特、包头、鄂尔多斯三市经济总量约占水源调蓄措施以及适宜配套技术.
自治区50%，财政收入约占60%.
然而，引黄 1泥沙过滤与滴头抗堵新技术模式 灌区水资源总量仅占全区的865%，用水总量约 占全区的50%左右，随着内蒙古自治区经济与 黄河水泥沙含量高且细微粒含量比例大.
河 社会快速发展，引黄地区水资源供需矛盾将进一 套灌区总干渠作物生育期内多年平均含沙量为 步加剧，必须大力发展引黄灌区高效节水技术， 45kg/m²，进入到总干渠的泥沙颗粒粒径小于 提高水分利用效率，实现农业高效节水，使有限 0.005mm约占到50%.
按照现有滴灌水质标准 的水资源通过优化配置，满足工业与其他行业用 （≤50PPM/L），约有99%的泥沙需要过滤，对 水增长需求，保障自治区经济与社会可持续发展.
于高含沙量的黄河水要达到这样的水质标准，通 滴灌是目前最有效的节水技术之一，水的利常都要采用工程与机械相结合的四级过滤模式.
用率可达95%，可按照作物需水要求，将水和 工程过滤要修建体积较大的沉淀池，灌区占地问 养分混合均匀后缓慢地滴入作物根区，显著提高 题难以解决，同时，清理泥沙费用也高，黄河水 水肥利用效率，有效地提高作物光合作用，增加 中大量养分在泥沙沉淀与过滤过程中被去除，造 作物糖分与干物质积累，增加作物产量与品质.
成养分流失.
相比地面灌溉，滴灌可显著降低土填无效蒸发、 过滤与滴头抗堵新技术模式是在含沙量不大 降低化肥施用量、减轻面源污染，然而引黄灌区 于30kg/m且滴灌带为一年用条件下，采用一级 发展黄河水滴灌面临三大突出问题：（1）如何低成 过滤模式：即在滴灌首部泵前安装低压旋转网式 本、高效过滤泥沙.
（2）滴灌用水量调蓄.
（3）滴过滤器，过滤大颗粒泥沙与杂质.
通过筛选出的 灌配套技术适应性问题，针对上述问题，以内蒙适宜灌水器，将大部分细颗粒泥沙随滴头出水排 古河套河区为研究背景，项目系统研究了滴灌泥 入到田间.
沉积在毛管内的泥沙在灌水结束后， 基金项目：水利部技术示范项目（SF-201811)：内蒙古自治区水利科技重大专项 作者筒介：史言刚（1980-)，男，满族，内蒙古秀峰人，高最工程师，主要从事高效节水灌等相关研究，E-malqjmngxin_yu@163， 77 ?1994-2019 China Academic Jourmal Electronic Publishing House. All rights reserved. .cnki.net
水利科学与寒区工程 第1卷 通过毛管尾端的辅助冲洗支管进行定时冲洗，冲 和反冲洗结构固定于浮筒上自成一体，安装于抽 洗水量占灌溉水量的1.0%~17%. 水水泵取水口的前端，与传统过滤器相比该过滤 该新技术模式无需在首部修建容积较大的沉 器在过滤过程中无需加压，利用自然水头（05～ 沙池，改变了传统的泵后过滤器易堵塞、反冲洗 1.0m）低压渗透过滤：滤筒过滤面积大，且过滤 用水量大、压损较高的缺点.
使黄河水中大量营 精度较高，采用200目过滤网，过滤泥沙颗粒可达 养物质输送至田间，避免了因过滤而使黄河水中 300目，能有效处理水体中细小的悬浮物：同时可 大量营养物质流失.
比传统四级过滤模式运行管 适应不同的水位要求，保证过滤水均为表层低悬 理维护费用低，占地面积较少，可大幅节约成本.
浮浓度的水；微过滤机蔽开设计，滤网反冲洗部 2泥沙过滤新产品 分位于水面以上大气中，在自清洗时反清洗效率 高，滤网再生效果好.
泵前低压旋转网式过滤器（见图1）由双浮简做 浮体，将低压旋转网的滤筒及滤简旋转驱动装置 图1泵前低压渗透微滤机 3滴灌水量调蓄 第一种方案适宜渠道为总干渠一闸至四闸之 间渠段与位于河套灌区上、中游乌兰布和灌凝区 由于受灌区轮灌制度的影响，各渠系行水间 域与解放闸灌溉区域干渠，上述渠道均为国管渠 隔时间比较长，特别在作物生育期，各级渠道均 道、多有防渗措施、渠道水利用系数比较高，水 有不同程度停水期.
为了对灌区各级渠道供水保 量损失小，渠道断面尺寸较大，能够在停水期内 证程度做出准确评价，本研究统计分析了河套灌 储存滴灌用水，在渠道两岸农由可发展直接引黄 区近15a支渠以上级别渠道行水、停水时间等资 滴灌.
通过对河套灌区各级渠道调研及遥感分析， 料，在作物关键生育期内总干渠停水时间为12d， 第二种方案基本是在乌兰布和灌溉区域内沈乌干 干渠、分干渠及支渠停水时间不同灌滋区域之间 渠与东风渠两侧，有部分闲置荒地，可满足建设 差别较大，分别为10~43d、27~61d与30~ 调蓄水池条件.
61d.
越往灌区下游，停水时间越长.
滴灌属高 频灌溉，一般灌水间隔在7~10d左右，为保证滴 4配套技术 灌高频率灌溉，需要修建蓄水池储存渠道停水期 由于引黄滴灌投资比井灌区滴灌高，因此， 滴灌用水.
要充分利用配套技术，才可实现滴灌节水与高效 针对这一问题，本项目提出两种水量调蓄方 目标.
这些配套技术需要进行一定研究与完善， 案：（1）选择级别较高渠道作为滴灌水源，在渠道 以适应当地条件，其中有“干种湿出”以及水肥一 运行期间，可直接从渠道中取水，在渠道停水期 体化技术.
间，利用区段之间节制闸控制，在渠道中储存一 引黄灌区大部分地区都要秋浇或春汇，秋浇 定容积水量，作为滴灌备用水源.
（2）在渠道两边具有保墙、淋盐及松土等作用，但秋浇也造成了 有闲置荒地区域，适当修建一定容积蓄水池，作 大量水资源浪费，在传统漫灌条件下，取消秋浇 为渠道停水期间备用水源.
或春汇，作物出苗率难以保证，实施“干种湿出” . 78 ?1994-2019 China Academic Jourmal Electronic Publishing House. A1l rights reserved. .cnki.net
史吉刚，等，引黄灌区黄河水滴灌关键技术研究与示范 技术可有效解决这一难题.
“干种湿出”技术即在过滤器）后直接进入滴灌管路系统.
示范区种植作 没有秋浇（春汇）的条件下，将作物种子播种在干物有玉米、向日葵以及番茄，全年灌水10～12次.
土中，待积温满足要求时进行滴水.
采用这项技经对滴灌系统滴头出水均匀度测试，灌水10次左 术为作物早期生长提供适宜墙情条件，有效保证 右，滴灌系统均匀度仍可达到80%左右.
沙金套 作物出苗率，同时可节省大量保墙秋浇水，但取 海示范区地处乌兰布和沙漠边缘，示范区紧邻沈 消秋浇后，土填春季容易结块，难以耙蘑平整， 乌干渠建设二分干，该渠道每年停水时间约在20d 影响春天播种及地膜、毛管铺设.
通过研究对“干 左右，且渠道两侧具备修建调蓄水池土地条件， 种湿出”技术做了改进，可将翻地时间由每年春天 示范区修建两处容积为6万m调蓄水池，每个调 改为作物收获后，约在收获后10d左右，土垠含 蓄水池控制面积为100hm².
采用两种过滤模式， 水率在12%～15%时.采用大于90马力机械进行 第一种模式为泵前低压旋转网式过滤器十碟片式 翻耕后晾晒一天，再旋耕一遍，用旋耕机破碎土 过滤器：第二种为采用传统四级过滤模式：沉淀 填，可解决没有秋浇情况下春季土填结块问题.
池十泵前安装漂浮网式过滤器十泵后安装砂石过 同时，针对河套灌区土壤质地，提出“干种湿出” 滤器碟片式过滤器，经过3a运行检验发现，第 技术具体规程.
二种过滤模式缺少泵前低压旋转网式过滤器，造 项目研究了河套灌区不同矿化度（1~4g/L）条 成泵后过滤器反冲洗次数频繁、浪费水量大以及 件下滴灌灌溅制度，分析了河套灌区57a的降水 能耗高，而且砂石过滤器每年需要换砂清洗，维 资料，得到丰水年、平水年及枯水年典型作物玉 护费用高.
第一种模式充分显示其优越性，建设 米和葵花滴灌灌溉制度以及施肥制度.
采用张力 费用低、过滤效率高、管理维护方便，大量节省 计一20kPa作为控制灌水下限，当矿化度低于 反冲洗水量，而且也保证了滴灌系统灌水均匀性.
1.5g/L，玉米灌水量为320mm；矿化度在15~ 与第二种过滤模式相比，该模式建设与运行成本 4.0g/L，灌溉定额都采用290mm，滴灌灌水次 分别降低483%与285%.该示范区大部分为弃 数控制在11~13次.
向日葵张力计控制一30kPa 置荒地，土壤肥力低，沙化比较严重，由于有效 作为灌水下限，当矿化度低于1.5g/L，灌溉定额 解决了滴头堵塞问题，保证较大面积范围内滴灌 为240mm；当矿化度在15~40g/L，灌溉定额 系统均匀出水.
示范区建成后第二年玉米与向日 采用160mm，灌水在8~10次.
玉米和向日葵的 葵产量分别达到11250kg/hm²、3000kg/hm². 灌溉水分生产率分别为35kg/m²和1.2kg/m²左 6结论 右，与地面灌溉相比分别提高70%和65%左右.
玉米与向日葵生育期内随水施用尿素6次与8次.
本文以河套灌区为研究对象，针对采用黄河 与地面灌溉相比，玉米与向日葵灌水量分别减少 水作为滴灌水源所面临的泥沙过滤、水量调蓄以 30%和50%，施肥量减少30% 及高效利用等突出问题，通过研究分析获得如下 5直接引黄滴灌工程示范效应 结论： （1）在含沙量≤30kg/m²且滴灌带为一年用 从2013年以来，分别采用渠道直接取水与修条件下，可采用新型泵前一级过滤与滴头抗堵新 建调蓄水池方案在河套灌区上游口沙金套海、技术模式，在滴灌首部泵前安装低压旋转网式过 中游临河九庄建设了两处引黄滴灌示范区，两个滤器，过滤大颗粒泥沙与杂质，通过筛选出的适 示范区全部采用抗堵性能较好的内镶贴片式滴头.
宜灌水器，将大部分细颗粒泥沙随滴头出水排入 临河九庄滴灌示范区位于河套灌区总干渠二 到田间.沉积在毛管内泥沙通过毛管尾端的辅助 闸与三闸之间，示范区面积3333hm².
主要利用冲洗支管进行定时冲洗.
该新技术模式改变了传 总干渠行水期渠输水与停水期间总干渠二闸与三统的泵后过滤器易堵塞、反冲洗频繁用水量大、 闸之间储蓄水量作为滴灌水源，在灌溉期间，总压损较高的缺点，避免了因过滤而使黄河水中大 干渠含沙量在1.0~1.5kg/m，直接取用总干渠量营养物质流失.运行管理维护费用低，占地面 黄河水，该模式采用一级过滤（泵前低压旋转网式积较少，可大幅节约成本.
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水利科学与寒区工程 第1卷 （2）泵前低压旋转网式过滤器可安装于抽水水金套海、中游临河九庄示范区进行了示范应用， 泵取水口的前端.
利用自然水头（0.5～10m）低充分显示其优越性，保证了较大面积滴灌系统灌 压渗透过滤，滤筒过滤面积大，且过滤精度较高， 水均匀性，取得了较好的示范效应，可为黄河水 可适应不同的水位要求，反清洗效率高，滤网再 滴灌提供可借鉴的成功经验.
生效果好.
（3）河套灌区滴灌水量调蓄方案：第一种方案 参考文献： 适宜渠道为总干渠一闸门至四闸之间渠段以及河 [1]内蒙古自治区统计局.内蒙古统计年鉴[M].北京，中国统 套灌区上、中游乌兰布和灌溉区域与解放闸灌溉 计出版社.
2015 区域的干渠.
第二种方案基本是在乌兰布和灌溉 [2]内蒙古自治区水文总局内蒙古自治区水资源公报[R].呼 和选特：内蒙古自治区水利厅，2015. 区域内沈乌干渠与东风渠两侧有部分闲置荒地， [3]沈振荣，节水新概念[M].北京，中国水利水电出版 可满足建设调蓄水池条件.
社.
2000 （4）“干种湿出”技术可有效解决春天作物保 [4]中华人民共和国住房和域乡建设部，微灌工程技术规范： 苗，同时可节省大量保墙秋浇水，可将翻地时间 GB/T50485-2009[S].北京，中国计划出版社，2009. 由每年春天改为作物收获后10d左右，土填含水 [5]于键，杨金忠，徐冰，等，内蒙古河套灌区三种水源形式滴灌 率在12%~15%时.
配合农机措施，可解决没有 发展潜力[J].中国水利，2015（19)，50-53. [6]任中生，屈忠义，李哲，等，水氢互作对河套灌区膜下滨灌 秋浇情况下，春季土填结块问题.
得到丰水年、 玉米产量与水氮利用的影响[3].水土保持学报.
2016，30 平水年及枯水年典型作物玉米和葵花滴灌灌斑制 (5) 149-155. 度以及施肥制度.
玉米和向白葵的灌激水分生产 [7]李金刚，屈忠义，黄永平，等，微威水膜下滴灌不同灌水下 率分别比地面灌溉提高70%和65%左右，灌水量 限对芷碱地土壤水盐运移及玉米产量的影响[门].水土保持学 分别减少30%和50%，施肥量减少30%.
报 2017. 31<1): 217-223 上述技术与产品分别在河套灌区上游碴口沙 theYellow Riverirrigation region SHI Jigang' LI Wei' ZHANG Ruixi' MA Xin' YU Jian' QU Zhongyi? LU Shengnyu” (1. Inmer Mengofia Aatomomous Region H ysfrwlic Research Inszirate . Hobhot 010052. Chins ; 2 Inmer Momgofie Agricutare Univesity Hohhot 010018 China ; 3 Hohhot Kezhofeng Water Inedwstry Survey &. Design Co. Ltd. Hohhot 010020 China) Abstract: In view of the prominent problems faced by drip irrigation in the Yellow River irrigation area such as sediment filtration water storage and efficient utilization. Taking Hetao Irrigation District of Inner Mongolia as the research background the sediment filtration technology and produets water source assurance and drip irrigation matching technology for drip irrigation of Yellow River diversion are systematically studied. New filtering products of low pressure osmotice micro-filter before pump and new anti-blocking technology mode of drip head are obtained. Specific measures and matching technology for drip irrigation water source storage are put forward and these technologies are popularized and applied in two demonstration areas. It has good effect and can provide reference for drip irrigation with high sedirment concentration. Key words: the Yellow River irrigation region; direct the Yellow River water; drip irrigation: research; demonstration 80 ▪ ?1994-2019 China Academic Jourmal Electronic Publishing House. All rights reserved. .cnki.net
