李向慧

(遼寧省朝陽市龍城區(qū)七道泉子鎮(zhèn)水利站，遼寧 朝陽 122005)

朝陽市保護(hù)地蔬菜膜下滴灌系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)

李向慧

(遼寧省朝陽市龍城區(qū)七道泉子鎮(zhèn)水利站，遼寧 朝陽 122005)

在缺水地區(qū)為了減少旱災(zāi)影響，采取高效節(jié)水灌溉方式是提高作物產(chǎn)量、增加農(nóng)民收入的一種好途徑，文章以朝陽市保護(hù)地蔬菜膜下滴灌系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)為例，介紹這種高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)水源選擇、管網(wǎng)布置、灌溉制度、水量計(jì)算、管網(wǎng)計(jì)算等的設(shè)計(jì)方法。

膜下滴灌 ；節(jié)水灌溉；管道布置；灌溉制度；輸水管網(wǎng)；典型設(shè)計(jì)

1 概 述

朝陽市位于遼寧省西部，屬于北溫帶亞干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量僅為450～550 mm，且年內(nèi)降水分布不均,經(jīng)常發(fā)生旱災(zāi)。在缺水地區(qū)為了減少旱災(zāi)影響，提高作物產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入必須采用一種高效節(jié)水灌溉方式，而保護(hù)地蔬菜膜下滴灌方式具有水利用系數(shù)高，田間管理簡單，提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量等優(yōu)點(diǎn)而被朝陽市推廣使用，在實(shí)踐中積累了一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

2 設(shè)計(jì)方法

2.1 水源選擇

滴灌對水質(zhì)、水壓要求較高，因此本工程選用水質(zhì)較好的深井水，用水泵送入高位蓄水池后自流送至田間。

2.2 管道布置

灌溉管道分為4級，即干管、支管、輔管、毛管。以管道總長度最短，管道順直、流量、壓力均衡、水頭損失小，總工程造價(jià)低為布置原則。干管根據(jù)管網(wǎng)內(nèi)部流量、壓力均衡的要求沿地塊中線布置，支管垂直干管布置，干、支管埋于地下，毛管沿壟向布置，考慮地下毛管與地上支管的連接和流量分配，設(shè)置輔管，輔管垂直于支管，單向分水，每個大棚設(shè)兩個支管，每兩個輔管控制一個灌溉單元(每個大棚為一個灌溉單元)。管網(wǎng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 滴灌典型管網(wǎng)設(shè)計(jì)圖

2.3 設(shè)計(jì)灌溉制度

蔬菜種植方式為大壟雙行，壟距0.8 m，行距0.3 m。采用線狀滴灌帶，布置方向與作物壟向一致。滴灌帶間距0.8 m，沿滴灌帶每隔0.33 m布設(shè)一個滴頭，滴頭間距為0.33 m，單滴頭流量為2.3 L/h。

灌水定額根據(jù)公式：

m=0.1γzp(θmax-θmin)/η

(1)

式中：m為灌水定額，mm；γ為土壤容重，g/cm3；z為計(jì)劃濕潤層深度，m； z=0.5 m；p為滴灌設(shè)計(jì)土壤濕潤比；p=60%；θmax、θmin為適宜土壤含水率上下限(占干土重的百分比)；η為灌溉水利用系數(shù)，η=0.95。

典型設(shè)計(jì)區(qū)土壤為砂壤土，γ=1.48，θmax=25.7%，θmin=19.5%，

則m=0.1× 1.48×0.5×60×(25.7-19.5)÷0.95=29 mm，取30 mm。

一次灌水延續(xù)時間按公式：

t=mSr×St/q

(2)

式中：t為次灌水延續(xù)時間，h；m為灌水定額，m，m=0.03 m；Sr、St為毛管間距和灌水器間距，m，Sr=0.8,St=0.33；Q為灌水器的流量，m3/h，Q=0.0023。

灌水時間t=mSr，St/q=0.03×0.8×0.33/0.0023=3.44(h)取3.5(h)。根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場調(diào)查，灌水周期定為5 d。為分散流量，降低水頭損失，減少管道直徑，采用分組輪灌的方式進(jìn)行灌溉。

輪灌單元數(shù)目的確定：

N≤CT/t

(3)

式中：N為每天允許輪灌單元最大數(shù)目，取整數(shù)；C為日運(yùn)行的小時數(shù)，h，C=20 h；T為灌水周期；t為次灌水延續(xù)時間,h，T=3.5 h；N≤CT/t=20×5/3.5=29(單元)。

輪灌編組和作業(yè)順序：綜合日后運(yùn)用管理和工程投資情況分析，將地塊分為兩個輪灌區(qū)(Ⅰ、Ⅱ區(qū))，每個輪灌區(qū)內(nèi)每次只允許兩個灌溉單元在工作，此兩個灌溉單元可在同一條支管上工作[1]。

2.4 輸水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

2.4.1 系統(tǒng)流量的確定

1)毛管流量計(jì)算：

qm=Lm×q/St=0.411 m3/h

(4)

式中：Lm為單毛管長度，m，L=59；q為滴頭流量，l/h，q=2.3；St為滴頭間距，m，St=0.33。

2)輔管流量計(jì)算

根據(jù)管路布置，每條輔管控制30條毛管，同時輔管雙側(cè)分水，每一單側(cè)輔管控制15條毛管。故輔管流量：

q輔=N×qm=12.33 m3/h

(5)

3)支管流量計(jì)算

根據(jù)管路布置和輪灌制度，每支輔管為一個灌溉單元，每條支管上可以有兩個灌溉單元在工作。支管流量：

qZ=N×q輔=24.66 m3/h

(6)

4)干管流量計(jì)算

每次灌溉時間內(nèi)有兩條支管在工作故干管流量：

Qg=N×qZ=49.32 m3/h

(7)

2.4.2 管材管徑選擇

干、支、輔管選用PVC塑料管，毛管選用PE塑料管，并應(yīng)符合《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。管內(nèi)徑按公式：

D=(4Q/πv)1/2

(8)

式中：Q為管段內(nèi)計(jì)算流量，m3/s；V為管道經(jīng)濟(jì)流速。

干管經(jīng)濟(jì)流速取v=1.1 m/s、支管經(jīng)濟(jì)流速取v=1.2 m/s；輔、毛管屬多孔出流，根據(jù)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，輔管管徑取φ36 mm，毛管管徑取φ15 mm。經(jīng)計(jì)算干管計(jì)算管徑為126 mm，實(shí)際選用150 mm，支管計(jì)算管徑為85 mm，實(shí)際選用100 mm。

2.4.3 管網(wǎng)水利計(jì)算

1)輔、毛管水力計(jì)算：依據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》，輔、毛管沿程水頭損失公式為：

(9)

輔、毛管進(jìn)口水頭計(jì)算公式：

ho=hd+Khf′

(10)

表1 毛、輔管進(jìn)口水頭表

2)干、支管水力計(jì)算：

干、支管沿程水頭損失按公式：

hf=f×Qm/db×L

(11)

式中：f為與摩阻有關(guān)的系數(shù)，取0.464；Qm為干、支管的流量，L/h；d為干、支管直徑，mm；b為管徑指數(shù)，取4.75；L為干、支管長度，m 。

干、支管進(jìn)口水頭計(jì)算公式與毛、輔管進(jìn)口水頭計(jì)算公式相同。

干、支管水力計(jì)算見表2。

表2 典型地塊支管進(jìn)口水頭表

3)系統(tǒng)首部壓力計(jì)算：

h首=h干+h過+h局+h閥

(12)

式中：h首為首部壓力；h過為過濾器；取7m；h干為干管壓力；20.2m；h局為取沿程損失的10%；h閥為閘閥損失；0.5m。

典型地塊首部壓力H首=為29.8 m。

選用水泵時必須滿足下列條件：采用的水泵額定流量應(yīng)大于或等于管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量；額定揚(yáng)程應(yīng)大于或等于管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)的總揚(yáng)程。

3 結(jié) 語

由于滴灌是高效節(jié)水的灌溉方式，而地膜又具有提高地溫、防制雜草、減少水份蒸發(fā)的效果，使保護(hù)地蔬菜膜下滴灌系統(tǒng)節(jié)水效果顯著，滴灌水利用系數(shù)達(dá)到0.95以上，做到了地下水資源合理利用、采蓄平衡，在缺水地區(qū)有一定的推廣意義。

[1]杜延慶.農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉之滴灌技術(shù)研究[J].黑龍江水利科技，2014，42(08)：139-140.

TypicalDesignofDripIrrigationSystemunderFilmforProtectorateVegetableinChaoyangCity

LI Xiang-hui

(Liaoning Province Chaoyang City,Longcheng District ,Qidaoquanzi Town Water Conservancy Station，Chaoyang 122005，China)

The efficient water-saving irrigation is to increase crop yield，and a good way to increase income of farmers in water deficient areas in order to reduce drought.Taking the typical design of under film drip irrigation system in Protectorate Vegetable，Chaoyang City as an example，the water source selection of efficient water-saving irrigation system，pipe network layout，irrigation system，water quantity calculation and pipe network calculation are introduced.

under film drip irrigation；water-saving irrigation；piping；irrigation system；water pipes；typical design

1007-7596(2014)12-0097-03

2014-04-30

李向慧(1975-)，女，遼寧朝陽人，工程師，從事基層水利工作。

S562

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