蘇軍陽

(雙鴨山市水務(wù)局，黑龍江 雙鴨山 155100)

在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中，發(fā)展噴灌是其中的一項(xiàng)優(yōu)先選擇，據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，近年以來我省農(nóng)田噴灌面積發(fā)展較快，2010年達(dá)到115.7萬hm2，2011年達(dá)到115.7萬hm2，計(jì)劃“十二五”達(dá)到245萬hm2上下，年平均增長(zhǎng)27萬hm2上下。因此，在全省分區(qū)域不同情況搞好噴灌發(fā)展規(guī)劃和不斷完善已有規(guī)劃甚為重要。

噴灌系統(tǒng)規(guī)劃的內(nèi)容大體包括:勘測(cè)調(diào)查、噴灌系統(tǒng)選型、田間規(guī)劃、水力計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五項(xiàng)內(nèi)容，設(shè)計(jì)中均需優(yōu)化考慮。

1 規(guī)劃地區(qū)的勘測(cè)調(diào)查

為了要設(shè)計(jì)一個(gè)噴灌系統(tǒng)首先要在灌區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)查，收集地形、氣象、土壤、水文、農(nóng)作、動(dòng)力機(jī)械、行政區(qū)劃、經(jīng)濟(jì)規(guī)劃等有關(guān)資料，并進(jìn)行實(shí)地踏勘取得和線性的材料，如果地形、土壤等必要的資料不足，還要預(yù)先進(jìn)行測(cè)量，實(shí)地觀測(cè)等工作，為要進(jìn)行噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必需的基本資料有以下幾類:

1.1 地形資料

最好能獲得全灌區(qū)1/500～1/2 000的地形圖，地形圖上應(yīng)有灌區(qū)范圍的邊界線以及現(xiàn)有溝渠、塘堰、井泉、泵站、涵閘等的位置，在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)園田化的地區(qū)，則應(yīng)將園田化工程標(biāo)于圖上，以便盡量結(jié)合現(xiàn)有園田化工程進(jìn)行噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，在非常平坦的地區(qū)，至少也應(yīng)有平面位置圖和田塊的地面高程，作為與水源水位比較確定水泵揚(yáng)程及布置田間管道和渠道的依據(jù)。

1.2 氣象資料

包括氣溫、降雨、風(fēng)速風(fēng)向，空氣濕度等與噴灌密切有關(guān)的農(nóng)業(yè)氣象資料，主要作為確定作物需水量和制定灌溉制度的依據(jù)，而幾向風(fēng)速資料則是確定支管布置方向和確定噴灌系統(tǒng)有效工作時(shí)間所必需的。

1.3 土壤資料

土壤的持水能力和透水性是確定灌水量和噴灌強(qiáng)度的重要依據(jù)，為噴灌設(shè)計(jì)的需要應(yīng)了解土壤的質(zhì)地、土層厚度、土壤田間持水量和土壤滲吸速度等，如果缺乏現(xiàn)成的資料可現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試或參照表1估算。

表1 幾種土壤滲吸速度的近似值

其它還要收集區(qū)域水文周圍水文，農(nóng)作物種植比例及高產(chǎn)灌溉經(jīng)驗(yàn)以及動(dòng)力設(shè)備與能源分布與供應(yīng)情況。

2 噴灌系統(tǒng)的選型和田間規(guī)劃

規(guī)劃設(shè)計(jì)需反復(fù)的進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較最后確定的方案需征得建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位和受益區(qū)群眾代表的同意。

2.1 噴灌系統(tǒng)形式

首先根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦巍⒆魑?、?jīng)濟(jì)及設(shè)備條件、考慮各種形式噴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，選定適當(dāng)?shù)膰姽嘞到y(tǒng)的形式，在噴灌次數(shù)多，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物種植區(qū)(如蔬菜區(qū))可多采用固定式噴灌系統(tǒng)，大田作物噴灌次數(shù)少宜多采用移動(dòng)式和半固定式噴灌系統(tǒng)，以提高設(shè)備利用率，在有10～20 m以上自然水頭的地方盡量選用自壓噴灌系統(tǒng)以降低動(dòng)力設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。自壓噴灌系統(tǒng)一般均為固定式或半固定式系統(tǒng)。在地形坡度太陡的丘陵山區(qū)，移動(dòng)噴灌設(shè)備困難可優(yōu)先考慮采用固定式。

2.2 噴灑方式和噴頭組合形式

噴頭的噴灑方式有全圓噴灑兩種，一般在固定式和半固定式系統(tǒng)以及多噴頭移動(dòng)式機(jī)組中多采用全圓噴灑，全圓噴灑允許噴頭有較大的間距，而且噴灌強(qiáng)度低，但在以下幾種情況要采用扇形噴灑:

1)固定式噴灌系統(tǒng)的地邊田角要作180°、90°或其它角度的扇形噴灑，以避免噴到界外和道路上造成水量甚至肥料和農(nóng)藥(在噴肥和噴藥時(shí))的浪費(fèi)。

2)在地面坡度比較陡的山丘區(qū)常需要向坡下扇形噴酒，以免當(dāng)向坡上噴灑時(shí)沖刷坡土。

3)在風(fēng)較大時(shí)作順風(fēng)方向扇形噴灑以減少風(fēng)的影響。

4)不帶管道和帶管道單噴頭移動(dòng)式機(jī)組一般都作扇形噴灑以便給機(jī)組和移動(dòng)管道留一條干燥的退路。

對(duì)于定點(diǎn)噴灌的噴灌系統(tǒng)，存在著各噴頭之間如何組合的問題(即噴頭組合形式)。在設(shè)計(jì)射程相同的情況下噴頭組合形式不同，支管和豎管或噴點(diǎn)的間距也就不同。噴頭組合的原則是保證噴灑不留空白，并有較高的均勻度(如有條件時(shí)可按照獲得最高均勻度的原則來布置噴頭位置)。

2.3 噴頭或噴灌機(jī)與工作壓力

工作壓力是噴灌系統(tǒng)的重要參數(shù)，它直接決定噴頭的射程，并關(guān)系到設(shè)備投資、運(yùn)行成本、噴灌質(zhì)量和工程占地等。采用高壓、射程遠(yuǎn)對(duì)固定式系統(tǒng)管道用量和投資少，對(duì)移動(dòng)式系統(tǒng)占地少，但是一般運(yùn)行成本高、噴頭水滴粗，并由于打得高受風(fēng)影響大，噴灌質(zhì)量不容易得到保證，采用中低壓，一般水滴細(xì)，噴灌質(zhì)量容易得到保證，而且運(yùn)行成本低，但是固定式系統(tǒng)的管道用量大、投資高。移動(dòng)式系統(tǒng)占地多，移動(dòng)次數(shù)頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度大，選定時(shí)要根據(jù)農(nóng)業(yè)上的要求及現(xiàn)在設(shè)備條件，可采用的噴闊大型號(hào)綜合考慮確定。

選擇噴頭首先要考慮噴頭的水力性能應(yīng)適合噴灌作物和土壤的特點(diǎn)，根據(jù)作物來選擇水滴大小，蔬菜、幼嫩作物要選用具有細(xì)小水滴的噴灌(一般是壓力與流量之比值較大)，而玉米、高粱、茶葉等中采用水滴稍粗的噴頭，而且要根據(jù)土壤透水性來選定噴頭使系統(tǒng)的組合的噴灌強(qiáng)度小于土壤的滲吸速度，對(duì)于黏性土要選用低噴灌強(qiáng)度的噴頭，而砂性土則可選用灌強(qiáng)度稍高的噴頭，對(duì)于水平的地面允許噴灌強(qiáng)度即如表1所示，而在斜坡地上，水在地面上流動(dòng)的可能性更大，因此允許噴灌強(qiáng)度應(yīng)小一些，對(duì)于不同坡度和不同的土壤減少的數(shù)值也不同，表2列出了不同情況下表1所列數(shù)值應(yīng)打折扣的系數(shù)，設(shè)計(jì)中應(yīng)先在表1中查出滲吸速度再乘上在表2中查出的打折系統(tǒng)。例如:在地面坡度為15%的表面良好的黏土地上的允許噴灌強(qiáng)度應(yīng)為5×0.55=2.75 mm/h，選擇噴頭時(shí)就應(yīng)使該噴闊大的組合噴灌強(qiáng)度小于這一數(shù)值。其次，應(yīng)考慮噴灑方式，在需要作扇形噴灑時(shí)應(yīng)選用帶有扇形機(jī)構(gòu)的噴頭，一般固定式系統(tǒng)選用的噴頭帶有扇形機(jī)構(gòu)的應(yīng)占有一定的比例，以供田塊邊角使用，第三，應(yīng)考慮噴頭的生產(chǎn)與供應(yīng)情況。

表2 坡地上允許噴灌強(qiáng)度的打折系數(shù)

[1] 武漢水利電力學(xué)院農(nóng)田水利系.噴灌技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社，1979.