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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(guó)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(dá)60萬(wàn)畝，開(kāi)采45萬(wàn)畝，年產(chǎn)茶葉850萬(wàn)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(zhǎng)，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(guò)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整比較，種茶經(jīng)濟(jì)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(jiǎn)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(rùn)，縣域植被覆蓋率高，大氣質(zhì)量好，適宜種植茶樹(shù)?，F(xiàn)茶園面積已達(dá)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?jī)?yōu)、省優(yōu)產(chǎn)品獎(jiǎng)。

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(zhǎng)江流域的分界線，多年平均降雨量1168毫米，屬于南陽(yáng)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6～9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(shí)間較長(zhǎng)。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(shù)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(shí)也有“春旱”，對(duì)茶葉產(chǎn)量質(zhì)量影響很大。茶園土壤相對(duì)含水量在50-75%時(shí)最適宜茶樹(shù)生長(zhǎng)，若低于50%時(shí)茶芽生長(zhǎng)緩慢，如果減少到30%，茶芽生長(zhǎng)停止，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，茶樹(shù)會(huì)出現(xiàn)萎蔫甚至死亡現(xiàn)象。若土壤相對(duì)含水量大于75%，茶樹(shù)受漬，生長(zhǎng)受抑制，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)將會(huì)死亡。

經(jīng)灌溉與不灌溉對(duì)比試驗(yàn)，適量的灌溉，茶葉產(chǎn)量及質(zhì)量大幅度提高，因此，茶樹(shù)基地需進(jìn)行節(jié)水灌溉，經(jīng)濟(jì)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(diǎn)及茶樹(shù)吸水特性，選用微噴灌型式進(jìn)行茶樹(shù)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(dá)作物根區(qū)土壤的一種先進(jìn)灌溉方式。

3.1設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1.1設(shè)計(jì)灌水定額

m=0.1γzp(θmax-θmin)/η

式中：

m—設(shè)計(jì)灌水定額，mm；

γ—土壤容重，1.6g/cm3

Z—計(jì)劃濕潤(rùn)層深度,1500mm；

p—微灌設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比，70%；

θmax、θmin—適宜土壤含水率上、下限；

η—灌溉水利用系數(shù)，0.9。

經(jīng)計(jì)算，m=19mm

3.1.2灌水周期

T=(mn/Ea)η

式中：

T——設(shè)計(jì)灌水周期,d；

Ea——設(shè)計(jì)日耗水強(qiáng)度，5mm/d。

經(jīng)計(jì)算，T=4d。

3.1.3一次灌水延續(xù)時(shí)間

式中：

t——一次灌水延續(xù)時(shí)間,h；

a、b——噴頭縱橫向間距，5.0m；

η——田間水利用系數(shù)，0.95；

q——噴頭流量,70l/h

經(jīng)計(jì)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(shí)數(shù)，h。

經(jīng)計(jì)算，N≤10。

3.1.5微噴頭選型

根據(jù)茶樹(shù)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(rùn)直徑5.5m。

3.2系統(tǒng)布置與管道設(shè)計(jì)

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(jí)管網(wǎng)、灌水器及測(cè)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(cè)墑井，在井內(nèi)埋設(shè)測(cè)墑儀，用電纜和泵站相連，測(cè)墑儀感知茶樹(shù)生長(zhǎng)所需的最小含水量，然后將感知信號(hào)通過(guò)電纜傳至泵站，泵站運(yùn)行后，水通過(guò)首部樞紐的過(guò)濾、施肥和壓力流量調(diào)節(jié)，進(jìn)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(shù)葉面，創(chuàng)造茶樹(shù)生長(zhǎng)所需要的濕潤(rùn)環(huán)境，當(dāng)土壤中的水超過(guò)茶樹(shù)所需適宜含水量的上限值時(shí)，測(cè)墑儀將信號(hào)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(dá)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(jī)組、建筑物、進(jìn)出水管路系統(tǒng)、輔助動(dòng)力線路及控制、保護(hù)裝置。

3.2.3首部樞紐

首部樞紐由止回閥、空氣閥、計(jì)量裝置、施肥裝置、過(guò)濾器、壓力或流量調(diào)節(jié)器等部分組成。其主要起到對(duì)灌溉水的過(guò)濾、施肥及對(duì)整個(gè)灌溉系統(tǒng)的量測(cè)、保護(hù)作用。

3.2.4管路系統(tǒng)布置

微灌系統(tǒng)一般設(shè)三級(jí)管道，即干管、支管、毛管。現(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(shì)，茶樹(shù)種植方向布置，一般毛管沿茶樹(shù)種植方向隔行布置，支管垂直毛管布置，間距為2倍毛管長(zhǎng)；干管垂直支管布置，間距為2倍支管長(zhǎng)，干管接首部樞紐。

3.2.5管道水力計(jì)算

管道水力計(jì)算主要任務(wù)：根據(jù)單個(gè)噴頭流量由輪灌組數(shù)推求泵站設(shè)計(jì)流量，通過(guò)管路水頭損失計(jì)算確定泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程，按經(jīng)濟(jì)管徑法及水頭損失計(jì)算最終核定各級(jí)管道直徑。

泵站設(shè)計(jì)流量推求：由各級(jí)管道的輪灌分組情況，計(jì)算出泵站同時(shí)供水的噴頭數(shù)，由單個(gè)噴頭的設(shè)計(jì)流量乘以同時(shí)工作的噴頭數(shù)，再考慮管路的水量損失，即為泵站設(shè)計(jì)流量。

泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算：噴頭工作壓力加上各級(jí)管道的水頭損失和地面與水面落差即為泵站的設(shè)計(jì)揚(yáng)程。管道按多口管進(jìn)行水頭損失計(jì)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(guò)的流量，m3/s；

d——管徑，m；

l——管道長(zhǎng)度，m。

局部水頭損失公式：

式中：

Hw——局部水頭損失，m；

ξ——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(bào)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(cè)墑井及自動(dòng)測(cè)墑設(shè)備，通過(guò)線路和編碼器將墑情信號(hào)傳送至泵站，由泵站解碼器將信號(hào)轉(zhuǎn)化為泵站控制信號(hào)，同時(shí)按照事先編好的輪灌分組信號(hào)對(duì)茶園灌水，然后根據(jù)灌水情況，由測(cè)墑系統(tǒng)來(lái)控制泵站的停機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)灌水的自動(dòng)化。

4節(jié)水灌溉后評(píng)價(jià)

該項(xiàng)目正在實(shí)施中，根據(jù)規(guī)劃目標(biāo)，項(xiàng)目建成后，實(shí)行合理灌溉、及時(shí)排水，改善了水土條件，使茶園光、熱、土資源得到進(jìn)一步完善，生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)向良性循環(huán)。茶樹(shù)得到適時(shí)適量的有效灌溉，茶葉產(chǎn)量質(zhì)量將明顯提高，經(jīng)濟(jì)效益極為可觀。特別是進(jìn)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(kāi)發(fā)，節(jié)約了大量的水資源，改善了園區(qū)的人畜用水條件，管、溝、路、茶一體化，給園區(qū)人民生產(chǎn)、生活、交通帶來(lái)方便，同時(shí)也創(chuàng)造了良好的人居環(huán)境，推動(dòng)社會(huì)全面進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

1《水土資源評(píng)價(jià)與節(jié)水灌溉規(guī)劃》中國(guó)水利水電出版社（1999）

2《微灌工程技術(shù)》中國(guó)水利水電出版社（1999）

3《微灌工程技術(shù)規(guī)范》中國(guó)水利水電出版社（1995）