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        不同滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)特性、成本和效益的對(duì)比分析

        2017-02-16 11:21:22程蓮曹兵林萍陳林
        吉林農(nóng)業(yè) 2017年1期
        關(guān)鍵詞:滴灌成本

        程蓮++曹兵+林萍++陳林

        摘要:針對(duì)滴灌系統(tǒng)樹狀管網(wǎng)存在壓力不均衡、運(yùn)行和投入成本高等問題,對(duì)樹狀管網(wǎng)滴灌系統(tǒng)進(jìn)行管網(wǎng)環(huán)狀化和小流量滴灌帶優(yōu)化研究,并在棉花作物上進(jìn)行應(yīng)用,同時(shí)開展不同滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)特性、系統(tǒng)成本和效益的對(duì)比分析。

        關(guān)鍵詞:滴灌;樹狀管網(wǎng);環(huán)狀管網(wǎng);成本

        基金項(xiàng)目:兵團(tuán)農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)與成果轉(zhuǎn)化計(jì)劃項(xiàng)目 (2016AC015),師市農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目(2015NY03)、(2016TX013)

        中圖分類號(hào): TV85;S157 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A DOI編號(hào): 10.14025/j.cnki.jlny.2017.01.020

        目前,微灌工程管網(wǎng)布置形式較單一,管網(wǎng)布置多為樹狀結(jié)構(gòu),壓力不均衡、供水可靠性差,且灌溉時(shí)總有部分管道閑置,管道利用率低。輸配水管網(wǎng)投資費(fèi)用一般要占整個(gè)灌溉工程總投資的50%~70%,甚至80%以上,同時(shí)能耗和管理費(fèi)用高。環(huán)狀管網(wǎng)即把地下管道首尾相互接通形成環(huán)狀,可從兩個(gè)方向出水口供水,特點(diǎn)是供水可靠,節(jié)點(diǎn)壓力相對(duì)均衡,減小水頭損失,降低工程投資,可提高供水能力和系統(tǒng)可靠性等優(yōu)點(diǎn),在集中運(yùn)行時(shí),在一定條件下也優(yōu)于樹狀管網(wǎng)。通過對(duì)比分析環(huán)狀管網(wǎng)和樹狀管網(wǎng)在滴灌過程中的成本和效益,確定環(huán)狀管網(wǎng)相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

        1 樹狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)指標(biāo)對(duì)比

        試驗(yàn)地在新疆石河子北工業(yè)園區(qū),南高北低,坡度小于0.005‰,土壤為壤土。試驗(yàn)地面積444畝,長(zhǎng)為740米,寬為400米,水源為井水,棉花作物,滴灌帶鋪設(shè)間距為0.9米。系統(tǒng)采用φ90支管模式,開展滴灌不同結(jié)構(gòu)管網(wǎng)布置系統(tǒng)各指標(biāo)比較,見表1。

        從表1可以看出,方案1:基于地形原因、普通滴灌帶滴頭流量大,為確保滴水均勻性,所以樹狀管網(wǎng)的支管鋪設(shè)長(zhǎng)度50米和毛管單側(cè)鋪設(shè)長(zhǎng)度為53米,鋪設(shè)長(zhǎng)度較短,造成支管數(shù)量多且總長(zhǎng)度長(zhǎng),單個(gè)輪灌小區(qū)面積小,同時(shí)存在首部壓力大等問題。

        方案2:在原來地埋管管徑和位置不改變的基礎(chǔ)上,重新設(shè)置出水栓,最后用與分干管相同管徑的地埋管在分干管末端出水栓處連接起來,形成環(huán)形地埋系統(tǒng),地面采用小流量滴灌帶。與方案1相比,地埋管長(zhǎng)度增加了9.8%,支管總長(zhǎng)度和灌水小區(qū)數(shù)量減少了57%。由于使用小流量滴灌帶,大大增加滴灌帶單側(cè)鋪設(shè)長(zhǎng)度,毛管鋪設(shè)長(zhǎng)度和輪灌小區(qū)面積增加了1.32倍,樹狀管網(wǎng)的灌水運(yùn)行特點(diǎn)使系統(tǒng)壓力減少了3米。

        方案3:重新設(shè)計(jì)地埋環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng),地面采用小流量滴灌帶,由于地埋管成環(huán)狀,所以可以在地塊最低處設(shè)置一個(gè)排水井。與方案1比,減少了1條分干管,管徑也小了一個(gè)等級(jí),地埋管總長(zhǎng)度減少19%,每條支管長(zhǎng)度增加了32%,支管總長(zhǎng)度減少43%,單側(cè)毛管鋪設(shè)長(zhǎng)度增加了76%,輪灌小區(qū)面積增加了1.33倍。由于管徑變小,地埋管壓力增加,但由于樹狀管網(wǎng)的灌水運(yùn)行特點(diǎn),系統(tǒng)壓力仍與樹狀管網(wǎng)壓力一樣。

        2 成本和效益對(duì)比分析

        從表1、表2可以看出,由于滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的不同,各方案的地埋分干管條數(shù)、分干管管徑、分干管長(zhǎng)度和支管長(zhǎng)度等不同,使得畝投入成本方案1 >方案2>方案3。方案1比方案2、方案3分別高5%和31%;地埋部分投入方案1比方案2低14%,比方案3高53.7%;地面部分投入方案1比方案2、3分別高16.3%和12.2%;施工安裝費(fèi)方案比方案2、方案3分別高7%和19%;運(yùn)行管理費(fèi)差距較小,總投入方案1比方案2、3高5.3%和29.6%,由于方案3的地埋分干管管徑降低一級(jí),分干管和支管長(zhǎng)度減少,所以材料費(fèi)、施工安裝費(fèi)用和管理費(fèi)用均減少,使得總投入減少。

        從表3可以看出,方案2、方案3的棉桃數(shù)量分別比方案1多0.7個(gè)、0.9個(gè),方案2、方案3的株高分別比方案1高4.67厘米、6.22厘米,方案2、方案3的株徑分別比方案1粗0.43厘米、0.52厘米,方案2和3無論是棉桃數(shù)量、株高,還是株徑均比方案1有所提高,主要是因?yàn)榄h(huán)狀管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力相對(duì)均衡,提高了灌水均勻度。方案3產(chǎn)量最高,提高了5.42%,每畝地增效124.2元。方案2和方案3在產(chǎn)量上較接近。

        微灌工程采用環(huán)狀管網(wǎng)和小流量滴灌帶可以在一定程度上降低管網(wǎng)壓力等級(jí)和投入成本。采用小流量滴灌帶的環(huán)狀管網(wǎng)滴灌系統(tǒng)對(duì)棉花有一定的增產(chǎn)效果,需進(jìn)一步擴(kuò)大系統(tǒng)面積進(jìn)行驗(yàn)證。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李寶珠.微灌工程干管環(huán)狀管網(wǎng)模式研究[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2007.

        [2]付玉娟,蔡煥杰.灌溉管網(wǎng)優(yōu)化研究現(xiàn)狀與展望[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào),2005,33(11):137-139.

        [3]毛管不同布置方式下滴灌管網(wǎng)壓力流量分布特性研究[J].農(nóng)業(yè)工程,2015,32(10):185-186.

        作者簡(jiǎn)介:程蓮,碩士,農(nóng)藝師,研究方向:農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉和作物栽培技術(shù)研究。

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