□白寅虎

高效節(jié)水噴灌系統(tǒng)計算簡介

□白寅虎

介紹了噴灌系統(tǒng)的計算方法，制定了噴灌制度，對促進傳統(tǒng)漫灌方式的改變有借鑒作用。

高效節(jié)水；節(jié)水灌溉；噴灌

噴灌作為高效節(jié)水灌溉的重要技術(shù)手段，尤其是對大田作物實現(xiàn)節(jié)水灌溉，有著顯著效果。衡水市武邑縣農(nóng)業(yè)作物多為冬小麥、夏玉米等大田作物，多年平均水資源總量4637.2萬m3，人均水資源占有量僅103m3，屬于典型的資源型缺水地區(qū)，因此實施高效節(jié)水，采用噴灌形式進行農(nóng)業(yè)灌溉，是非常必要的。此次噴灌工程項目面積8096畝，項目區(qū)農(nóng)作物主要為冬小麥、夏玉米等大田作物，土容重為1.45g/cm3，田間持水量為23%。

1.計算參數(shù)

噴灌設(shè)計保證率不低于90%；噴灌設(shè)計噴灑強度≤12mm/h；噴灌的霧化指標W=3000～4000；噴灌均勻系數(shù)Cu＞0.75；管道系統(tǒng)水利用系數(shù)本次取0.98；田間噴灑水利用系數(shù)本次取0.85。

2.灌水定額計算

m=0.1Hrd(βmax-βmin)θ

式中m—凈灌水定額(mm)；

H—計劃濕潤層深度(cm)，取60cm；

rd—土壤干容重(g/cm3)，取1.45g/ cm3；

βmax、βmin—作物可利用的土壤水分占土壤田間持水量百分比的上、下限（%），土壤適宜含水量上限為田間持水量的85%，土壤適宜含水量的下限為田間持水量的60%；

θ—田間土壤持水量（%），以重量百分率計，取23%；

m=0.1×60×1.45×（85%-60%）×23= 50mm

3.灌水周期計算

設(shè)計灌水周期由下式確定：

T=m/ETd

式中：T—設(shè)計灌水周期，d；

ETd—作物日蒸發(fā)蒸騰量，糧食作物取5mm；T=50/5=10d，取T=10d；

4.校核噴灌強度

霧化指標驗算：霧化指標W=H/d= 300×100/8.5=3529(工作壓力300kPa，噴嘴直徑8.5mm)，4000＞W(wǎng)=3529＞3000滿足作物對噴頭霧化的指標要求。

噴灌強度驗算：壤土允許噴灌強度為 ρ允許=12mm/h；設(shè)計噴灌強度 ρ= KWCρρs。

式中：KW—影響噴灌強度的風(fēng)系數(shù)，多支管多噴頭全園噴灑時，取KW= 1；

Cρ—影響噴灌強度的組合系數(shù)，按最不利情況考慮，多支管多噴頭同時噴灑時，布置系數(shù)為：Cρ=πR2/（ab）=3.14× 21.62/（18.5×18.5）=4.28；

ρs—為無風(fēng)情況下，單噴頭全園噴灑時的計算強度：ρs=1000×1000×qηp/ (πR2)=1000×4.71×0.87/（3.14×21.62）= 2.80mm/h；

ρ=KWCρρs=1.0×4.28×2.80=11.97mm/h

噴灌強度11.97mm/h小于允許噴灌強度12mm/h，即組合噴灌強度滿足土壤允許噴灌強度的要求。

5.噴灌工作制度

噴頭在一個位置上的工作時間：t= mab/（1000qpηp）

t=18.5×18.5×50/（1000×4.71）/0.87= 4.18h

噴頭每日需工作位置數(shù)為：nd=td/t

式中：nd—噴頭每日工作位置數(shù)（次）；

td—日噴灌作業(yè)小時數(shù)（小時），取20h；

t—噴頭在一個位置上的工作時間，每日工作位置為4個

nd=td/t=20/4=5次同時工作的噴頭數(shù)

式中：np—同時工作的噴頭數(shù)（個）；

Np—噴頭總位置數(shù)（個）；

T—灌水周期（天）；

nd—噴頭每日工作位置數(shù)。

以總噴頭數(shù)453個為例，np=453/5/ 10=9.06，取9即該系統(tǒng)灌溉中，同時開啟的噴頭個數(shù)不能超過9個。

根據(jù)實際管道布置情況，確定輪灌順序，每次開啟的噴頭個數(shù)不能大于計算所得np，同時開啟的噴頭不應(yīng)過于分散，否則不便于管理?！?/p>

2016-11-04

白寅虎，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，工程師。