山丘区果树高效集雨精量灌溉技术规程

1山丘区果树高效集雨精量灌溉技术规程本文件给出了山丘区果树高效集雨精量灌溉系统建设的相关术语和定义，雨水高效集蓄系统建设、输配水系统建设、精量灌溉系统建设的方法和技术要求等。本文件适用于山丘区果树高效集雨精量灌溉系统建设。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T20203管道输水灌溉工程技术规范GB/T50085喷灌工程技术规范GB50288灌溉与排水工程设计标准GB/T50363节水灌溉工程技术标准GB/T50485微灌工程技术标准GB/T50596雨水集蓄利用工程技术规范GB/T50600渠道防渗衬砌工程技术标准GB5084农田灌溉水质标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1雨水高效集蓄系统efficientrainwatercollectionsystem为提高降水资源利用率，采取工程措施和非工程措施，系统收集、存储和利用雨水的各类小微型集蓄设施。3.2精量灌溉技术preciseirrigationtechnique实时监测作物全生育期土壤墒情、气象参数及生长状况，根据作物的生理需水特征，实时精准预报作物不同生长时段的生理需水量，并采用微灌、低压管道灌溉等高效节水灌溉方式对作物进行补充灌溉的一种灌溉技术。3.3集雨效率rainwaterharvestingefficiency2单位时段内集雨面上的有效集雨量与该时段内该集雨面上总降雨量的比值。3.4雨水集蓄效率rainwaterstorageefficiency单位时段内集雨设施的有效储水量与该时段内集雨面上的有效集雨量的比值。3.5蓄水有效利用率effectiveutilizationofwaterstorage年内雨水集蓄工程供给作物灌溉的水量与有效储水总量的比值。4雨水高效集蓄系统4.1组成和布置原则4.1.1雨水高效集蓄系统由集雨工程和蓄水工程两部分组成。4.1.2雨水高效集蓄系统的集雨工程和蓄水工程应统一布置，并与田间工程和灌区农业措施结合布置。4.1.3集雨工程和蓄水工程的布置应根据灌区地形地貌、地质条件、施工条件、建筑材料、环境影响、工程投资和运行管理等方面，经技术、经济综合比较后确定。4.1.4集雨工程的雨水集蓄能力应与蓄水工程有效容积相匹配，不得布置集雨能力不足的集雨工程和蓄水能力不足或过大的蓄水工程。4.1.5蓄水工程宜布置补充水源，工程布置位置应根据集雨面和补充水源位置经技术、经济综合比较后确定。4.1.6雨水高效集蓄系统布置时应充分考虑灌区的实际地形、地貌及地质状况，并开展实地勘测。4.2集雨工程4.2.1集雨工程由集雨面、汇流沟和输水渠（管）道组成。当集雨面较大时，应修建截流沟拦截降雨径流并引入汇流沟。4.2.2集雨面面积应符合下列要求：4.2.2.1集雨面面积应根据不低于85%灌溉设计保证率下的灌溉需水量、年降水量、集雨面材料和年集雨效率按公式（1）计算确定，也可按本文件附录A计算，当具有长系列降水资料时可按本文件附录B确定集雨面面积，但集雨面面积的计算结果不应小于本条计算结果的0.9倍。Si.ki>式中：PPP………………W——灌溉设计保证率条件下，雨水集蓄利用工程的年供水量（m3Si——第i种材料的集雨面面积（m2ki——第i种材料的年集雨效率（%应根据各种材料在不同降水特性下的试验观测资料确定，若灌区范围内已建有集雨工程，应对其进行调查并根据调查结果分析修正集雨效率，当缺乏资料时按照《雨水集蓄利用工程技术规范》GB/T50596的规定取值；PP——频率等于设计保证率的年降水量（mm应根据工程所在地区年降水量资料和多年平均年蒸发量资料分析计算得出，无实测资料地区可参考四川省多年平均降水量、蒸发量和CV等值线图确定，具体参见《四川省水文手册》；3n——集雨面材料种类数。4.2.2.2集雨面选址时应避开污染源，宜利用透水性较低的现有人工设施或自然坡面作为集雨面，水源水质应符合《农田灌溉水质标准》GB5084的规定。4.2.2.3集雨面材料的选择应根据当地实际情况经技术、经济综合比较后确定，山丘区应利用自然坡面集雨，宜充分利用已有工程设施进行集雨，如硬化路面、路边排水沟、塑料大棚等，减少环境扰动。4.2.2.4集雨面的纵向和横向坡度应根据地形条件确定，土质集雨面纵向坡度宜为1/20～1/30，硬化集雨面纵向坡度不宜小于1/10。4.2.3汇流沟和输水渠（管）道应符合下列要求：4.2.3.1利用道路、自然坡面作为集雨面时，可利用道路排水沟、坡面截排水沟作为汇流沟和输水渠（管）道，当无上述设施时，应修建汇流沟和输水渠（管）道。4.2.3.2汇流沟和输水渠（管）道断面尺寸应通过加大流量计算确定，在满足过流能力要求的同时需具备一定的安全超高，安全超高可按公式（2）计算确定，根据工程经验可适当减小，但不应小于0.1m。式中：Fb——沟渠安全超高（mℎb——沟渠通过加大流量时的水深（m）。4.2.3.3汇流沟和输水渠道可采用现浇混凝土、预制混凝土、块（片）石衬砌结构或土渠，断面形式可采用矩形、U型或宽浅式，也可采用PE管或PVC管输水，并应符合《雨水集蓄利用工程技术规范》GB/T50596。4.2.3.4汇流沟和输水渠（管）的纵向坡度应根据地形地质条件确定，衬砌渠（沟）或管道不宜小于1/150，土渠（沟）不宜小于1/300。4.2.3.5汇集水流含沙量超过沟渠允许携沙能力时，应根据地形地质条件在适当地点设置沉沙池，需在沟渠汇入蓄水设施前布置沉沙池，如采用引水管道则须在集水沟前布置沉砂池、拦污栅。4.2.4山丘区集雨系统可选择公路山地复合集雨系统、单坡汇流型集雨系统、冲沟集蓄型集雨系统、坡耕地集雨系统、丘陵平坝田池集雨系统和屋面集雨系统等不同集流系统。4.2.4.1公路山地复合集雨系统：以自然坡地和公路（土质、混凝土及沥青）为集流面；该系统瞬时汇流量大，应注意渠（管）道输水安全。4.2.4.2单坡汇流型集雨系统：以自然坡地（土质、林草地）为集流面；该系统单坡汇流，径流来源单一，设计蓄水工程时可考虑其他水源作为补充。4.2.4.3冲沟集蓄型集雨系统：以自然坡地（土质、林草地）为集流面；该系统利用冲沟集蓄，来水量大，应设计排水设施，避免冲毁。4.2.4.4坡耕地集雨系统：以自然坡地（农用地、林果地）为集流面；该系统来水可就地利用，减少截汇流及输水环节，可降低输水损失。4.2.4.5丘陵平坝田池集雨系统：以自然+平坝为集流面；适用于丘陵平坝缺水区，水源来自平坝附近丘陵地带，需要配套较长的渠（管）道。4.2.4.6屋面集雨系统：以建筑物屋面、场院、晒坝等为集流面；水源来自人工建筑物集雨面，收集使用均方便，适合房前屋后耕地、菜园地等的灌溉及家庭生活用水。4.3蓄水工程4.3.1蓄水工程容积可按以下方法确定：44.3.1.1蓄水工程容积可采用容积系数法按公式（3）计算，当具有长系列降水资料时，可按本文件附录B确定蓄水工程容积，但蓄水工程容积的结果不应小于本条计算结果的0.9倍。式中：V——蓄水工程容积（m3W——灌溉设计保证率条件下，灌溉雨水集蓄利用工程的年供水量（m3a——蓄水工程蒸发、渗漏损失系数，可取0.05～0.10；K——蓄水容积系数，可按表1的规定取值，当实际集雨面面积大于本条计算结果的50%以上时，蓄水容积系数可按表2的规定取值。表1蓄水容积系数250mm～500mm地区500mm～800mm地区800mm～1200mm地区>1200mm地区表2实际集雨面面积较大条件下蓄水容积系数250mm～500mm地区500mm～800mm地区800mm～1200mm地区>1200mm地区4.3.1.2当具有可靠资料来确定复蓄系数时，也可根据复蓄系数法按公式（4）确定蓄水工程容积。ββ式中：V蓄水工程容积（m3Y——灌区多年平均径流深（mm）；W——灌溉设计保证率条件下，雨水集蓄利用工程的年供水量（m3F——集雨面积（m2β——复蓄系数，受降水、产汇流、用水过程影响显著，应根据调查分析结合地方经验或参照类似地区的成果确定。一般来说，1万m3以上蓄水工程复蓄系数采用1.1；1万方以下塘坝一般年份取2.0，中等干旱年份取1.5，干旱年份取1.0；蓄水池一般取2.0～3.0。4.3.1.3应按最不利设计原则，取容积系数法和复蓄系数法计算结果的较大值为设计蓄水工程容积。4.3.2蓄水工程应符合下列要求：4.3.2.1蓄水工程选址应从地形地貌、地质条件、施工条件、建筑材料、移民占地、环境影响、工程投资、工程效益和运行管理等方面，经技术、经济比较后确定。4.3.2.2蓄水工程总体布置应满足各建筑物在设计条件下都能正常工作；主要建筑物布置紧凑、美观，有利于充分发挥其综合效益；并应在满足建筑物安全的前提下，工程总投资和年运行费较低，施工条件好、工期短，运行管理方便。54.3.2.3蓄水工程建设地点应避开填方或滑坡等不良地质条件地段，宜利用自流灌溉，当不具备自流灌溉条件时，应配备提水设施。4.3.2.4蓄水工程的形式应根据容积大小、地质条件、建筑材料、施工条件和工程经验等因素综合确定，一般单个蓄水工程容积不宜大于0.1万m3，超过0.1万m3应充分进行实地勘察，当单个蓄水工程容积大于1万m3时宜采用山坪塘，若无条件布置，宜采取减小容积增加数量的方式布置。4.3.2.5蓄水工程应做防渗处理，并采取防蒸发措施，提高雨水集蓄效率和蓄水有效利用率。4.3.2.6利用公路路面集雨时，蓄水工程的布设位置应符合公路部门的有关规定。4.3.2.7蓄水工程的进水口前应设置拦污栅。利用天然土坡、土路集雨时，应在进水口前设置沉沙池，沉沙池尺寸应根据集雨面大小和来沙情况确定。4.3.2.8蓄水工程进水口应设置堵水设施和泄水道，进水管出口应设置缓流设施。在蓄水工程正常蓄水位处应设置溢流管（口），出水管应高于底板0.3m。5输配水系统5.1输配水系统设计与布置原则5.1.1输配水工程布置应根据地形、地质、水文气象、蓄水工程位置、田间工程衔接和施工等条件，结合当地经济社会状况等，经方案比选后，择优确定输配水渠道、输配水管道或渠、管组合的方式。5.1.2输配水工程设计应采取相应的节水措施以提高渠系水利用系数，对土质渗透性强、地下水位相对较低、输水渗漏损失严重的地段，以及高填方、傍山以及陡坡地段的输配水设施，应做防渗衬砌。渠道输水防渗衬砌应符合《渠道防渗衬砌工程技术标准》GB/T50600有关规定并因地制宜地选择合理的断面形式、防渗材料和防冻胀措施。5.1.3当采用输配水管道时，宜利用地形落差布置自压输水系统。5.1.4输配水设施纵、横断面尺寸应根据设计输水能力、边坡稳定和水流安全通畅等因素确定，各级输配水设施间和同级输配水设施各分段间水面应平顺衔接，设计流速满足不冲不淤流速要求。5.1.5输配水工程应充分利用天然落差进行自压输水，当需配置加压设施时，应对方案的合理性做技术经济论证。5.1.6布置输配水工程时宜与灌区范围内的可靠水源相互连通，形成“长藤结瓜”的互联互通工程。5.1.7输配水工程设计还应符合《灌溉与排水工程设计标准》GB50288和《管道输水灌溉工程技术规范》GB/T20203的有关规定。6精量灌溉系统6.1精量灌溉系统的组成和布置原则6.1.1精量灌溉系统由田间灌溉系统、精量灌溉控制系统和田间灌溉预报系统组成，运用精量灌水技术对作物进行适时有效灌溉。6.1.2布置精量灌溉系统前，应搜集掌握灌区地理位置、水文气象、地质条件、土壤、农业生产、社会经济等资料，了解当地水利工程运行管理水平，并与农田水利基本建设总体规划相适应，做到因时因地制宜、统筹兼顾。6.1.3应将雨水高效集蓄系统与精量灌溉系统作为一个整体统一布置，系统各部分布置应根据蓄水工程位置、地形地质、灌溉地块和配套设施情况，通过方案比较确定。6.1.4应与田间道路、林带、供电、通信以及居民点相协调，并充分利用已有水利工程。66.2田间灌溉系统6.2.1灌水方法的选择应符合下列要求：6.2.1.1应综合考虑灌区自然地理、水文气象、果树类型、水源、土壤、社会经济以及地形等资料。6.2.1.2果树应采用低压管道灌溉、喷灌或微灌，微灌包括滴灌、渗灌、微喷灌、小管出流等。6.2.1.3在地形坡度较陡、地形复杂的地区以及土壤透水性大的地区，应考虑采用喷灌。6.2.1.4微灌适用于各种土壤、地形和果树类型，尤其是乔木等宽间距植物。对于降雨缺乏地区，应优先采用滴灌；对于土壤透水性较小的地区或根系较深的果树，应优先采用渗灌；对抗堵塞能力要求高的地区，应优先采用小管出流。6.2.1.5山丘区自流灌区且灌溉系统控制面积不大于80hm2的农田宜采用低压管道灌溉。6.2.2灌溉设计保证率的选择应符合下列要求：6.2.2.1微灌系统设计保证率应根据自然条件和经济条件而定，不应低于85%。具体参见《微灌工程技术规范》GB/T50485。6.2.2.2喷灌工程灌溉设计保证率不应低于85%。具体参见《喷灌工程技术规范》GB/T50085。6.2.2.3对于重要的、经济价值高的果树可适当提高灌溉设计保证率。6.2.2.4田间工程的布置应收集灌区地形地质条件、水源、气象、土壤、植物、灌溉试验、能源与设备、社会经济状况和发展规划等方面的基本资料。6.2.3田间灌溉系统布置应符合下列要求：6.2.3.1田间工程应根据工程所处地理位置、地形地貌、气候条件、种植作物种类、社会经济发展等实际情况进行分区，并与集雨工程、蓄水工程、输配水工程等统筹协调考虑。6.2.3.2田间灌溉应采用微灌、低压管道灌溉等高效节水灌溉系统，系统设计应符合《微灌工程技术标准》GB/T50485、《节水灌溉工程技术标准》GB/T50363和《喷灌工程技术规范》GB/T50085的有关规定。6.2.3.3田间灌溉系统应配备净水设施，在系统首部设置过滤器，过滤器应根据水质状况和系统流量进行选择。灌溉水质应符合《农田灌溉水质标准》GB5084的有关规定。6.3精量灌溉控制系统6.3.1为保证精量灌溉系统的高效准确，应充分利用现代科学技术，在灌溉系统的数据采集、数据传输、数据存储、数据处理及灌溉决策和反馈等过程中尽可能采用自动化控制，减少人为参与带来的操作误差；6.3.2数据采集包括作物信息采集、土壤信息采集、气象信息采集及水情信息采集等，作物信息主要采集作物生长信息，土壤信息主要采集土壤温湿度和土壤肥力信息等，气象信息主要采集空气温湿度（可结合气象部门天气预报和自建田间小型气象站综合分析），水情信息主要采集水源水量、水质、水位等信息；6.3.3数据传输应注意传输方式的稳定性和安全性，宜采用无线传输方式；6.3.4数据存储和处理宜采用专用处理器，进行长序列数据存储与处理，也可利用系统所在灌区现有数据存储和处理设施；6.3.5控制系统应高度智能化，根据相关信息自动实施精准灌溉决策，具有遇雨延时灌溉功能和实时数据反馈；6.3.6控制系统应具有足够的安全保障措施，如硬件系统的防雷设施及漏电保护设施、软件系统的多重防火墙保障设施等。6.4田间灌溉预报系统6.4.1田间灌溉预报系统的主要功能是结合灌溉区域的天气数据、土壤类型、土壤含水率和果树种植7信息，进行预报期的灌溉分析与决策，预报果树的灌水日期和灌水量。预报期一般为未来7天。6.4.2分析比较果树当前所处生育期的灌水下限与预报期内土壤计划湿润层的平均含水率，判断是否需要灌溉，如需灌溉则输出具体的灌溉日期及灌溉水量。苹果、猕猴桃和柑橘等主要果树各生育期的灌水上下限见附录C。6.4.3在果树土壤计划湿润层内埋设土壤水分传感器精确监测计划湿润层的平均含水量，预报期的土壤计划湿润层平均含水量可根据实测含水量进行预报。6.4.4当预报期的土壤计划湿润层平均含水率接近或达到该生育期果树的灌水下限时，读取该预报期的天气数据，若预报期内无降雨发生，则生成该预报期的灌水日期和灌水量；若预报期内有降雨发生，则读取该预报期内的降雨日期与对应的降雨量，分别进行雨前灌溉诊断和与雨后灌溉诊断。6.4.4.1雨前诊断：若预报期降雨前土壤计划湿润层平均含水率接近或达到该生育期果树的灌水下限时，则生成该时段内的灌水日期和灌水量，灌水量只需满足降雨前时段内的作物需水量；若预报期降雨前土壤计划湿润层平均含水率高于该生育期果树的灌水下限时，则暂时不需要灌溉。6.4.4.2雨后诊断：测定雨后土壤计划湿润层实际含水率，以该降雨日作为下一轮预报期的起算日。6.4.5当预报期的土壤计划湿润层平均含水率高于该生育期作物的灌水下限时，则生成暂时不需要灌溉的建议，并计算距离下次诊断的天数。8（资料性）雨水集雨面面积A.1不同保证率下各种材料收集每立方米集雨量所需的集雨面面积已知雨水集蓄利用工程的全年供水量后，可根据不同的保证率选用表A.1-1～表A.1-3计算所需的集雨面面积。计算时应根据当地的多年平均降水量和降水年际变差系数，查得每立方米集雨量所需某种集雨面的面积，再乘以总供水量，即可得到该类集雨面的面积。当工程所在地的降水量及降水年际变差系数不在表A.1-1～表A.1-3所列时，可采用线性内插方法通过计算查取。表A.1-1保证率为50%收集每立方米集雨量所需集雨面面积（m2）9表A.1-1保证率为50%收集每立方米集雨量所需集雨面面积（m2）(续)表A.1-2保证率为75%收集每立方米集雨量所需集雨面面积（m2）表A.1-2保证率为75%收集每立方米集雨量所需集雨面面积（m2续）表A.1-3保证率为90%收集每立方米集雨量所需集雨面面积（m2）表A.1-3保证率为90%收集每立方米集雨量所需集雨面面积（m2续）（资料性）雨水集蓄利用工程蓄水容积典型年和长系列资料计算方法B.1一般规定B.1.1计算资料应符合下列要求：B.1.1.1应有不短于30年的逐年各月或逐旬降水量资料。B.1.1.2应有根据场次、旬或月降水量计算各种集雨面的旬或月平均集雨效率的近似公式。近似公式可根据当地试验的降雨一径流资料分析得到,或按临近相似地区的公式。B.1.2计算全年用水量分配比较均匀的蓄水工程，计算时段可采用月。对作物灌溉等集中用水的蓄水工程，计算时段宜采用旬。B.1.3蓄水工程的渗漏蒸发损失可按全年供水量的10%计算。B.2雨水集蓄利用工程蓄水容积计算的典型年法B.2.1典型年计算宜采用真实年法，应进行年降水量频率分析，应选择年降水量和设计频率降水量接近的1~2个年降雨过程计算蓄水容积，并应取其中大值作为设计蓄水容积。频率分析可采用经验频率法。B.2.2典型年的选择也可按需水临界时段降水量的频率分析，应选择临界时段降水量和设计频率降水量接近的1~2个年降雨过程计算蓄水容积，并应取其中大值作为设计蓄水容积。B.3雨水集蓄利用工程蓄水容积计算的长系列法B.3.1长系列法确定蓄水容积时，应同时进行集雨面面积计算。集雨面面积和蓄水容积计算可按下列步骤进行：B.3.1.1根据系列中各年各旬（或月）降水量和旬（月）集雨效率公式计算各年单位集雨面面积上的可集雨量。B.3.1.2对各年可集雨量进行频率分