于海英，孫東偉

(1.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080;2.黑龍江省農(nóng)墾總局水務(wù)局，哈爾濱 150090)

黑龍江省西部地區(qū)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)玉米大型噴灌工程典型設(shè)計(jì)

于海英1，孫東偉2

(1.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080;2.黑龍江省農(nóng)墾總局水務(wù)局，哈爾濱 150090)

在西部地區(qū)齊齊哈爾市、大慶市、綏化市、哈爾濱市所屬縣區(qū)集中連片的玉米種植區(qū)域內(nèi)，利用當(dāng)?shù)氐乇硭巴恋刭Y源為保證，將4個(gè)城市以地表水為水源的大型噴灌灌區(qū)建設(shè)成為優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高新技術(shù)節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，引導(dǎo)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。

節(jié)水灌溉;噴灌;地表水;平移式噴灌機(jī);圓形噴灌機(jī)

目前黑龍江省以地下水為水源的旱田節(jié)水灌溉工程技術(shù)相對(duì)成熟，本次首先提出在本區(qū)玉米集中連片種植的部分地市，建設(shè)以地表水為水源的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)玉米大型噴灌灌區(qū)，為西部地區(qū)今后大面積發(fā)展大型旱田節(jié)水灌區(qū)起到引領(lǐng)和帶動(dòng)作用。西部地區(qū)地下水資源缺乏，利用地表水進(jìn)行旱田節(jié)水灌溉是本區(qū)今后一個(gè)時(shí)期的發(fā)展方向。在大面積種植的大田作物中玉米是高桿作物，利用地表水對(duì)玉米噴灌是本區(qū)需要認(rèn)真研究的新課題。

針對(duì)噴灌各項(xiàng)目區(qū)工程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，工程建設(shè)的主要任務(wù)分別為：噴灌項(xiàng)目區(qū)是對(duì)初擬的各種噴灌模式，對(duì)各項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行取水工程、輸配水工程、田間工程、噴灌設(shè)備、輸變電線路的配套建設(shè);將項(xiàng)目區(qū)建設(shè)成為西部地區(qū)乃至優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)玉米生產(chǎn)基地，為西部地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。本文內(nèi)容主要論證噴灌工程的典型設(shè)計(jì)。

1 噴灌工程布置原則

1)按照農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展目標(biāo)，針對(duì)選定項(xiàng)目區(qū)的自然地理?xiàng)l件及工程現(xiàn)狀，本著因地制宜的原則，合理布置噴灌工程，建成現(xiàn)代化的高效益的大型噴灌工程體系。

2)噴灌工程的布置要與項(xiàng)目區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件及勞動(dòng)力狀況相結(jié)合，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件較好，勞動(dòng)力文化水平較高的地方優(yōu)先發(fā)展噴灌工程建設(shè)。

3)充分利用現(xiàn)有水利工程，發(fā)揮現(xiàn)有灌溉工程作用，工程措施和非工程措施相結(jié)合，同時(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

4)噴灌工程的布置要與項(xiàng)目區(qū)的道路、林帶、供電系統(tǒng)及材料供應(yīng)狀況相結(jié)合。做到運(yùn)輸便利，電力通暢，農(nóng)業(yè)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合。

5)噴灌工程的布置要與項(xiàng)目區(qū)的地形、土壤、風(fēng)速、水源類型相結(jié)合，種植高效的農(nóng)作物，便于規(guī)模經(jīng)營(yíng)，利于機(jī)械化耕作。

6)噴灌工程的布置要綜合考慮項(xiàng)目區(qū)的面積、地塊形狀及水源類型等因素，選配不同形式的噴灌機(jī)進(jìn)行方案比較，實(shí)施優(yōu)化配置，選擇經(jīng)濟(jì)合理的方案作為設(shè)計(jì)方案。

7)噴灌工程的布置要做到輸水暢通，配水方便，便于管理;盡量照顧行政區(qū)劃及聯(lián)營(yíng)經(jīng)營(yíng)，以便項(xiàng)目區(qū)建成后，發(fā)揮群眾管理的優(yōu)勢(shì)，減少社會(huì)矛盾。

2 噴灌工程典型設(shè)計(jì)

2.1 平移式噴灌系統(tǒng)典型布置

2.1.1 平移式噴灌工程總體布置

齊齊哈爾市梅里斯莽格吐項(xiàng)目區(qū)、綏化紅旗鄉(xiāng)項(xiàng)目區(qū)全部采用平移式噴灌機(jī)，依安新興項(xiàng)目區(qū)6個(gè)地塊采用平移式噴灌機(jī)。

本次設(shè)計(jì)平移式噴灌工程總體設(shè)計(jì)分為兩種型式：

第一種型式：渠首為提水泵站，骨干供水工程為管道，田間噴灌機(jī)用喂水渠為明渠。它由骨干供水管道、喂水渠(田間明渠)、噴灌機(jī)3部分組成。工作原理：水量由骨干供水管道送至喂水渠(田間明渠)，噴灌機(jī)從喂水渠(田間明渠)取水進(jìn)行灌溉。梅里斯莽格吐項(xiàng)目區(qū)、依安新興項(xiàng)目區(qū)、大慶大同項(xiàng)目區(qū)2個(gè)地塊采用第一種型式。工作原理見(jiàn)圖1。

圖1 平移機(jī)骨干供水管道工作原理示意圖

第二種型式：渠首為自流引水閘，骨干供水工程為渠道、田間噴灌機(jī)用喂水渠也為渠道。它由骨干供水明渠、田間喂水渠、噴灌機(jī)3個(gè)部分組成。

工作原理：水量由骨干供水渠道送至田間喂水渠道，噴灌機(jī)從田間喂水渠道取水進(jìn)行灌溉。這種形式適用于已有工程，沒(méi)有新占用土地。綏化紅旗鄉(xiāng)項(xiàng)目區(qū)采用第二種型式。工作原理見(jiàn)圖2。

2.1.2 平移式噴灌工程典型設(shè)計(jì)

本次典型設(shè)計(jì)1種規(guī)格的噴灌系統(tǒng)：設(shè)備長(zhǎng)度890 m，單跨長(zhǎng)49.12 m、60.63 m，控制面積253.3 hm2的噴灌系統(tǒng)。

根據(jù)平移式噴灌機(jī)特性，地塊設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形，最大行走長(zhǎng)度3 500 m，系統(tǒng)入機(jī)流量640 m3/h，入機(jī)壓力0.25 MPa。系統(tǒng)由地塊中間輸水明渠供水，明渠中心線與噴灌機(jī)軸線垂直。輸水明渠采用混凝土襯砌，渠道挖深＜0.71 m，上口寬＜2 m的渠道兩側(cè)用混凝土鋪設(shè)，兼做噴灌機(jī)中心車的行車道。平移式噴灌機(jī)采用地溝導(dǎo)向，動(dòng)力采用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電纜采用地埋式沿田間明渠鋪設(shè)，每400 m設(shè)一插樁。平移式噴灌系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)平面布置見(jiàn)圖3、圖4。

圖2 平移機(jī)骨干供水渠道工作原理示意圖

圖3 萬(wàn)能平移(機(jī))噴灌系統(tǒng)平面總體布置示意圖

圖4 平移(機(jī))噴灌系統(tǒng)平面總體布置示意圖

2.2 圓形噴灌系統(tǒng)典型布置

雙城友誼灌區(qū)項(xiàng)目區(qū)7套噴灌設(shè)備全部采用圓形噴灌機(jī)，依安新興項(xiàng)目區(qū)5個(gè)地塊、大慶大同項(xiàng)目區(qū)8個(gè)地塊采用圓形噴灌機(jī)，項(xiàng)目區(qū)渠首泵站即供水又做為圓形噴灌機(jī)加壓泵。

2.2.1 圓形噴灌系統(tǒng)總體布置

圓形噴灌系統(tǒng)為調(diào)蓄供水式，它由供水管道、蓄水池、噴灌機(jī)3部分組成。工作原理為：水量由供水管道進(jìn)入蓄水池，經(jīng)過(guò)蓄水池調(diào)節(jié)后，再送入噴灌機(jī)進(jìn)行灌溉，這種型式適用于灌溉面積較大，需通過(guò)蓄水池調(diào)節(jié)的情況，工作原理見(jiàn)圖5。

圖5 圓形機(jī)工作原理示意圖

2.2.2 圓形噴灌系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)

本次典型設(shè)計(jì)1種規(guī)格的圓形噴灌系統(tǒng)，其設(shè)備長(zhǎng)度450 m，控制面積63.47 hm2的圓形噴灌系統(tǒng)。

根據(jù)圓形噴灌機(jī)特性，地塊設(shè)計(jì)為圓形，半徑長(zhǎng)450 m。按圓形噴灌機(jī)工作流量，系統(tǒng)流量230 m3/h供水。水流至系統(tǒng)中心處經(jīng)緩沖罐匯水后利用加壓泵一套向系統(tǒng)供水，實(shí)施噴灌作業(yè)。在主管道最低處設(shè)置泄水井，用以冬天生產(chǎn)停止后管道泄水。為保證輸水管道的正常使用，便于維護(hù)和管理，在輸水管道首部上需配置各種必要的管件和設(shè)置一些附屬設(shè)施。系統(tǒng)中心處設(shè)置動(dòng)力房，并配置控制監(jiān)測(cè)設(shè)備。灌區(qū)采用8120型時(shí)圓形噴灌機(jī)用于灌溉，系統(tǒng)性能見(jiàn)表1。圓形噴灌系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)平面布置見(jiàn)圖6。

表1 8120型(450 m)圓形噴灌機(jī)組性能表

圖6 圓形噴灌系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)平面布置示意圖

3 噴灌機(jī)配置

3.1 平移式噴灌機(jī)的適用范圍

平移式噴灌機(jī)是支承在若干個(gè)可以自動(dòng)行走的塔架上作平行移動(dòng)。平移式噴灌機(jī)由垂直于噴灌管道的明渠供水，噴灌管道順著渠道的方向平移，一邊行走一邊噴灑，噴灌面積呈矩形。由于噴灌管道各點(diǎn)的行走速度都相同，噴灌管道和噴頭的配置等距布置，風(fēng)及地形變化對(duì)其噴灌均勻度的影響也較小。

平移式噴灌機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：能灌溉矩形地塊，沒(méi)有澆不上水的地角，土地利用率可高達(dá)98%。灌溉方向與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作措施和耕作方向相適應(yīng)，沿機(jī)長(zhǎng)方向噴灑均勻，受風(fēng)的影響小，噴灌質(zhì)量高，適于低壓噴灑，減少能耗。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噴灌管道可用不同直徑的管子組成，噴頭采用同一型號(hào)等距布置。每一塔車電控設(shè)備完全相同，裝配、保養(yǎng)、維修方便。自動(dòng)化程度高，噴灌機(jī)長(zhǎng)度可長(zhǎng)可短，控制面積可大可小，而且比同一機(jī)長(zhǎng)的中心支軸式噴灌機(jī)控制面積大，降低了單位面積投資和耗能指標(biāo)。運(yùn)行速度調(diào)節(jié)范圍大，能滿足各種作物不同生育期的灌水需要?？捎糜趪娛┗省⑾x劑、殺菌劑、除草劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等，還可部分代替中耕、植保等農(nóng)業(yè)機(jī)械，做到一機(jī)多用。

平移式噴灌機(jī)的缺點(diǎn)主要是適應(yīng)地坡能力較差，要求地面較平;增加了導(dǎo)向系統(tǒng)，使造價(jià)提高。

3.2 圓形噴灌機(jī)的適用范圍

圓形噴灌機(jī)是電力驅(qū)動(dòng)中心支軸式全自動(dòng)噴灌機(jī)，又稱時(shí)針式噴灌機(jī)。它的噴水管(支管)是一根由一節(jié)一節(jié)的薄壁金屬連接成的長(zhǎng)管道，其上按一定要求布置有許多噴頭。長(zhǎng)管道高架在間距差不多相等的若干個(gè)搭車上，它的一端與被灌地塊中央的固定中心支軸座連接，支軸處的井泵和中心控制箱供給壓力水并起控制作用，以保證管道繞中心支軸按預(yù)先調(diào)好的速度保持近于直線的連續(xù)緩慢旋轉(zhuǎn)噴灌。

圓形噴灌機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：自動(dòng)化程度高，可晝夜工作，一人就可管理8～12臺(tái)噴灌機(jī)，一個(gè)灌水周期可噴灌約600 hm2土地，工作效率很高;節(jié)約水量、勞力和土地;噴灑均勻度高，可適時(shí)適量地滿足作物需水要求，增產(chǎn)效果顯著;適應(yīng)性很強(qiáng)，爬坡能力可達(dá)30°左右，幾乎適宜灌溉所有的土壤和高矮桿大田作物(地隙2.75 m)，但要求一臺(tái)噴灌機(jī)控制范圍內(nèi)種植同一種作物;能一機(jī)多用，可用來(lái)噴施化肥、農(nóng)藥、除草劑等。其不足之處是4個(gè)地角不易灌溉(加上末端遠(yuǎn)射程噴槍，土地利用率87%左右)，耗能較多，運(yùn)行費(fèi)較高。凡土地連片，作物種類統(tǒng)一、地面上無(wú)障礙物的干旱缺水地區(qū)均可適用。

3.3 噴灌機(jī)配置

根據(jù)平移式噴灌機(jī)和圓形噴灌機(jī)的特點(diǎn)和適用條件，結(jié)合5個(gè)項(xiàng)目區(qū)水源情況、土地平整程度、面積、地塊形狀、供電系統(tǒng)等條件，本著因地制宜、充分利用水土資源的原則，合理選配不同類型的噴灌機(jī)進(jìn)行配置，以達(dá)到最大限度發(fā)展灌溉面積的目的。

梅里斯莽格吐項(xiàng)目區(qū)、綏化紅旗鄉(xiāng)項(xiàng)目區(qū)、依安新興項(xiàng)目區(qū)緊鄰水源，土地平整(地面坡度在1.0%左右)、連片，地塊基本為矩形，供電系統(tǒng)有保障，田間利用明渠可供水給噴灌機(jī)恒定水深。因此，這3個(gè)項(xiàng)目區(qū)選擇平移式噴灌機(jī)。

大慶大同項(xiàng)目區(qū)、雙城友誼灌區(qū)項(xiàng)目區(qū)緊鄰水源，土地相對(duì)平整，連片，但局部地快地面坡度＞7.0%，地塊形狀不為矩形，這2個(gè)項(xiàng)目區(qū)比較適合圓形噴灌機(jī)。

5個(gè)項(xiàng)目區(qū)設(shè)計(jì)噴灌機(jī)42臺(tái)，其中平移式噴灌機(jī)22臺(tái)，圓形機(jī)20臺(tái)。

［1］黑龍江省發(fā)改委，黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省千億斤糧食生產(chǎn)能力建設(shè)規(guī)劃［R］.哈爾濱：黑龍江省發(fā)改委，黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2008.

［2］黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.尼爾基水利樞紐配套項(xiàng)目黑龍江省引嫩擴(kuò)建骨干一期工程可研灌區(qū)配套工程報(bào)告［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2005.

［3］黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.西部地區(qū)水資源開發(fā)利用規(guī)劃［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2008.

［4］黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.西部地區(qū)旱澇保收田規(guī)劃［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2008.

S275.5

B

1007-7596(2011)06-0138-03

2011-03-04

于海英(1978-)，女，黑龍江齊齊哈爾人，工程師;孫東偉(1978-)，男，黑龍江大興安嶺人，工程師。