□劉剛

卷盤式噴灌是旱田節(jié)水灌溉的一種模式，但這種灌溉方式在半山區(qū)難以推廣。為提高水資源利用率，擴(kuò)大灌溉面積，現(xiàn)簡要介紹一下滴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

一、設(shè)計(jì)基本資料

（一）典型區(qū)地形

滴灌系統(tǒng)典型地塊大致呈長方形，面積210畝，東西長400m，南北寬350m，總地勢(shì)為北高南低，東高西低，地面比降為東西10‰，南北5‰。

（二）土壤狀況

土壤質(zhì)地為輕黏土，容重1.4g/cm3，鹽堿含量不大，區(qū)內(nèi)未見鹽堿斑，土層30～50cm。

（三）種植模式

種植作物為粘玉米，滴灌種植模式采用大壟雙行種植，壟寬120～130cm，株距30cm。

（四）管網(wǎng)系統(tǒng)

水源—加壓提水設(shè)備（水泵）—首部裝置（含過濾器、施肥設(shè)施等）—干管—支管—輔管—毛管（滴管帶）。

二、設(shè)計(jì)參數(shù)與灌溉制度

（一）設(shè)計(jì)參數(shù)

1.設(shè)計(jì)保證率：不低于85%；

2.灌溉水利用系數(shù)：0.90；

3.設(shè)計(jì)系統(tǒng)的日工作小時(shí)數(shù)：20h；

4.滴灌設(shè)計(jì)土壤濕潤比（P）：55%；

5.設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（Ea）：4.0mm/d；

6.土壤容重：1.4g/cm3。

本設(shè)計(jì)典型地塊灌溉作物為大壟雙玉米，作物種植間距為1.2m×0.3m，故滴灌帶選用內(nèi)徑為16mm的單翼迷宮式滴灌帶，以該產(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)布置為一根滴灌帶灌兩行玉米，滴灌帶間距SL為1.2m，滴頭間距Se為0.3m，滴頭平均流量Qa為2.4L/h，滴頭工作水頭10m，流態(tài)指數(shù)X＝0.615。

（二）灌溉制度

1.設(shè)計(jì)灌水定額。根據(jù)資料計(jì)算如下：

此灌水定額為作物需水高峰值。

2.設(shè)計(jì)灌水周期。T=（m/Ea）×η=（34.2/4.0）×0.9=7.7（天）

取灌水周期為8天

3.一次灌水延續(xù)時(shí)間。t=m×Se×Sr/qd=31.1×0.3×1.2/2.4=4.7（小時(shí)）

4.輪灌組數(shù)目的確定。N≤CT/t=（8×20）/4.7=34

根據(jù)實(shí)際情況取N=32組。

5.輪灌組的劃分及運(yùn)行。根據(jù)滴灌系統(tǒng)的布置，為保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的壓力，分散水流，降低管道水頭損失，將系統(tǒng)劃分4個(gè)輪灌區(qū)。運(yùn)行時(shí)，一次開一條分干，單側(cè)支管同時(shí)打開，每條支管只打開一條輔管，同時(shí)打開的輔管為一個(gè)輪灌組，共32組，每日完成灌溉組數(shù)為4組。

（三）灌水均勻度

1.滴灌均勻系數(shù)。水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，灌水器設(shè)計(jì)允許流量偏差率qv應(yīng)不大于20%，設(shè)計(jì)灌水均勻度不低于0.95。

2.灌水小區(qū)允許水頭偏差。滴頭工作水頭偏差率hV：

式中：x—滴頭流態(tài)指數(shù)。

3.灌水小區(qū)允許水頭偏差按下式計(jì)算：

式中：[ΔH]—灌水小區(qū)允許水頭偏差，m；

hd—設(shè)計(jì)滴頭工作水頭，m。

三、系統(tǒng)水力計(jì)算

按最不利的輪灌組計(jì)算水頭損失。

（一）毛管設(shè)計(jì)

1.滴灌帶的選型。根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)資料，毛管選用單翼迷宮壓邊式Ф16×300-2.4。

2.毛管極限滴頭個(gè)數(shù)的確定。根據(jù)該項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)特點(diǎn)，土地平整，按均勻地形坡毛管的極限孔數(shù)計(jì)算方法計(jì)算，公式如下：

經(jīng)計(jì)算：逆坡Nm=117>設(shè)計(jì)滴頭孔數(shù)N=116，滿足要求；順坡Nm=261>設(shè)計(jì)滴頭孔數(shù)N=216，滿足要求。

3.極限長度。Lm=Nm×Se=216×0.3=64.8m。取滴灌極限長度50m。

4.毛管的沿程水頭損失：

經(jīng)計(jì)算順坡h毛=1.1m，逆坡h毛=0.44m，均小于[Δh2]，滿足毛管水頭偏差要求。

5.毛管的局部水頭損失hj毛。按沿程水頭損失的12%計(jì)算，hj毛=0.13m。

表1 毛管工作參數(shù)計(jì)算表

（二）輔管的沿程損失計(jì)算

滿足灌水小區(qū)均勻度要求。

局部水頭損失按沿程水頭損失的12%計(jì)算，hj輛=0.17 m。

h付+h毛=1.56+1.23=2.79m＜3.3m

（三）支管的設(shè)計(jì)

配水支管管徑及水頭損失計(jì)算：

根據(jù)聚乙稀微灌管規(guī)格，支管擬選用PE63×4.7/0.4型。

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)平坦特點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算支管沿程水頭損失（計(jì)算至支管末端附管）為3.63m，局部水頭損失為0.36m。

（四）干管的設(shè)計(jì)

各級(jí)干管設(shè)計(jì)流量根據(jù)機(jī)井流量及運(yùn)行方案確定。

支管水頭損失計(jì)算：流量確定后，根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速或經(jīng)濟(jì)水力坡度預(yù)選管徑，然后計(jì)算系統(tǒng)各部分水頭損失，校核各管段承壓力，最后確定干管實(shí)選管徑。

干管管徑計(jì)算：

根據(jù)聚氯乙稀微灌管規(guī)格，分干管擬選用管徑為PVC80×4.7/0.4塑料管，總干管擬選用PVC160×4.7/0.6塑料管。干管水頭損失按最不利組合計(jì)算，計(jì)算公式如下：

經(jīng)計(jì)算干管總沿程水頭損失11.7m，局部水頭損失1.2 m。

四、系統(tǒng)首部設(shè)計(jì)

滴灌系統(tǒng)首部的設(shè)計(jì)包括水泵、水源過濾設(shè)備及施肥罐的選型。

（一）水源過濾設(shè)備選型

水源為井水，水質(zhì)良好，適于農(nóng)田灌溉。所含雜質(zhì)主要為砂粒，首部選用一組獨(dú)立單體過濾器即可，其型號(hào)選擇應(yīng)根據(jù)其過流量（系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量）確定。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為20～40m3/h，可選用過流能力大于等于該值的潛水泵。

（二）施肥罐選擇

施肥罐的選型一般根據(jù)滴灌地的規(guī)劃面積即系統(tǒng)流量選擇，面積大的選用較大容積的，面積小的選用較小容積的。本系統(tǒng)規(guī)劃面積為14公頃(210畝)，應(yīng)選用施肥罐為50L。

（三）水泵與動(dòng)力選型

1.揚(yáng)程。H揚(yáng)=過濾沖洗等水頭損失和+井水動(dòng)水位+∑hf+∑hj+ΔZ(高差)+安全富裕度

2.水泵根據(jù)滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量選定。根據(jù)以上最不利情況下的水力計(jì)算，系統(tǒng)正常工作所需總揚(yáng)程為78m，所需總流量為32m3/h，因此所選水泵型號(hào)為：200QJ32-78/6-13，其配套電機(jī)功率為13kW。