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        滴灌工程土壤濕潤比計算方法

        2017-04-22 04:08:14于德志侯大偉
        山西水土保持科技 2017年1期
        關(guān)鍵詞:滴頭文登毛管

        于德志 侯大偉 周 強

        (威海市文登區(qū)水利勘測設(shè)計院)

        滴灌工程土壤濕潤比計算方法

        于德志 侯大偉 周 強

        (威海市文登區(qū)水利勘測設(shè)計院)

        自2009年山東省實施小型農(nóng)田水利重點縣建設(shè)以來,文登區(qū)的微灌節(jié)水工程得到廣泛開展,滴灌因其省水、節(jié)能、提高肥效、灌水均勻、增產(chǎn)顯著、適應(yīng)性強等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于山丘區(qū)果園、蔬菜大棚等經(jīng)濟作物,取得了良好的經(jīng)濟效益。但在具體工程設(shè)計中,對土壤濕潤比的計算往往不準(zhǔn)確,影響工程投資與效益發(fā)揮。根據(jù)《微管工程技術(shù)規(guī)范》要求和已有的試驗資料,探討了滴灌工程可行的土壤濕潤比計算方法,可供在設(shè)計時應(yīng)用參考。

        土壤濕潤比 滴灌 毛管布置 滴頭流量 計算方法

        滴管是把灌溉水通過滴頭,一滴一滴的滴入植物根部附近土壤的節(jié)水灌溉模式,非常適宜水資源比較缺乏、水土流失嚴(yán)重的丘陵山區(qū)應(yīng)用。其特點:一是一次性灌水延續(xù)時間長,可避免輸水損失和深層滲漏;二是可減少植物植株間地面的無效蒸發(fā),提高灌溉水利用效率;三適應(yīng)地域廣,平原、山地均可采用;四是水肥相融,可利用滴管系統(tǒng)直接施肥,使作物根系土壤經(jīng)常維持適宜的水肥條件,達到節(jié)水、抗旱、增產(chǎn)的目的。滴管在文登區(qū)開展的小型農(nóng)田水利重點縣建設(shè)中,被廣泛應(yīng)用于果園、蔬菜大棚等經(jīng)濟作物,為膠東低山丘陵區(qū)的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。

        在滴灌系統(tǒng)設(shè)計前期,有一個相當(dāng)重要的工作,就是根據(jù)不同作物種類和耕地條件,選擇合適的土壤濕潤比。滴灌系統(tǒng)的土壤濕潤比影響其系統(tǒng)的田間合理布置,對灌溉工程投資影響較大,從而影響到直接經(jīng)濟收益。濕潤比小,利于減少地面蒸發(fā),保持農(nóng)作物行間干燥,便于其他農(nóng)作,且滴灌系統(tǒng)投資??;但過小的濕潤比,難以滿足作物生長的用水需求,增產(chǎn)效益較低;濕潤比增大,可充分滿足作物的生長發(fā)育,但投資會增大,不經(jīng)濟。事實上,不同的土壤及結(jié)構(gòu)的保水能力不同,不同的作物灌溉計劃中濕潤層深度也不相同。因此,在滴灌設(shè)計中,存在一個合理選用土壤濕潤比的問題,需要針對不同的作物、土壤結(jié)構(gòu)選用不同流量、間距的滴頭,確定適宜的土壤濕潤比,然后進行干支管道布置,以達到投資少、效益高的設(shè)計目的。本文就此問題進行探討。

        1 土壤濕潤比的規(guī)范要求

        土壤濕潤比,一般是指濕潤土體與整個計劃層土體的比值。對滴灌而言,土壤濕潤比指地面以下30 cm深處,土壤濕潤面積與滴頭控制面積的比值?!段⒐芄こ碳夹g(shù)規(guī)范》(SL103-95),給出的不同作物的推薦濕潤比范圍為:糧棉油作物和蔬菜60%-90%,葡萄及瓜類30%-50%,果樹25%-40%。在干旱地區(qū),宜取上限值。

        2 土壤濕潤比的計算

        土壤濕潤比取決于土壤的結(jié)構(gòu)、耕地坡度、土壤的均勻度和滴頭流量、間距、一次灌水量等。對于一個具體設(shè)計而言,確定土壤濕潤比最有效、最可靠的辦法,是在設(shè)計區(qū)域選擇有代表性的地塊進行田間試驗,實測計算土壤濕潤比。在基層具體滴灌設(shè)計中,進行這種田間試驗,即不具備試驗條件,也無必要,可根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)、作物種類等,采用不同的滴灌管布置形式進行核算,選用適宜的土壤濕潤比即可。

        2.1 單行直線毛管布置的土壤濕潤比計算

        計算公式:

        式中:P——土壤濕潤比,%;

        DW——土壤水分?jǐn)U散直徑,m;

        Se——滴頭(或出水點)間距,m;

        Sl——毛管間距,m。

        根據(jù)已有的田間試驗結(jié)果,分析整理的單行直線毛管布置時的土壤濕潤比可直接查表1選用。

        表1 不同流量間距的土壤濕潤比(%)選用表

        舉例:在一砂壤土菜地上布置滴灌系統(tǒng),蔬菜行距1 m,選用滴頭流量2 l/h,試確定滴頭間距和土壤濕潤比。

        根據(jù)“灌水器流量2 l/h”,土壤結(jié)構(gòu)“中”,毛管間距Sl為1 m時,查表1得單行直線毛管,滴頭均勻布置,每次灌水40 mm時的土壤濕潤比為80%,滴頭間距0.7 m,滿足《微管工程技術(shù)規(guī)范》推薦的蔬菜滴灌土壤濕潤比范圍。

        2.2 毛管繞樹布置時土壤濕潤比計算

        計算公式:

        式中:P——土壤濕潤比,%;

        n——每棵果樹下安裝的滴頭數(shù),個;

        Se——滴頭(或出水點)間距(一般取濕潤帶寬度的80%),m;

        Sw——濕潤帶寬度,m;

        St、Sr——分別為果樹株距和行距,m。

        根據(jù)已有的田間試驗結(jié)果,毛管繞樹布置時,濕潤帶寬度按滴頭流量和土壤條件,查表2選用。

        表2 不同流量下土壤的濕潤帶寬度表

        舉例:在一砂壤土果園布置滴灌,果樹株行距各為5 m,選用滴頭流量4 l/h,每株果樹下安裝6個滴頭,試確定滴頭間距和土壤濕潤比。

        按土質(zhì)和滴頭流量,查表2得濕潤帶寬度為1.24 m,滴頭間距按濕潤帶寬度80%考慮采用1 m。則果園滴灌的土壤濕潤比為:

        核算的果園滴灌土壤濕潤比為30%,滿足《微管工程技術(shù)規(guī)范》推薦濕潤比范圍要求。

        3 結(jié)語

        在滴灌設(shè)計中,由于鑲嵌滴頭的毛管用量很大,土壤濕潤比選擇將直接影響毛管數(shù)量和干支管徑的大小,對工程建設(shè)投資影響很大。根據(jù)國內(nèi)外試驗資料,在干旱地區(qū),果樹的土壤濕潤比應(yīng)小于33%;在降雨較多地區(qū),滴灌作為間歇性補充灌溉,土壤濕潤比應(yīng)小于20%;對于蔬菜和糧食作物,土壤濕潤比一般為70%-90%。在具體滴灌設(shè)計中,需準(zhǔn)確理解把握,根據(jù)不同的作物、土壤結(jié)構(gòu)等條件,進行不同的滴頭布置,計算選定適宜的土壤濕潤比,然后進行滴灌系統(tǒng)的管路布置,才能達到費省效宏的目的。

        S275.6

        B

        1008-0120(2017)01-0047-02

        2016-12-26

        于德志(1962-):男,工程師;通訊地址:山東省威海市文登區(qū)龍山路54號,264400

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