楊林林 眭曉龍 楊勝敏 韓敏琦 張海文 劉愛軍

（北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 102442）

1 工程概況

本工程所在地為北京市通州區(qū)永樂店鎮(zhèn)，項目區(qū)主要種植櫻桃樹，另有部分種植季節(jié)性蔬菜。項目區(qū)東西長134m，南北寬100m，總面積約1.33hm2，項目區(qū)地勢平坦。櫻桃種植間距為3.5m×3.3m。灌溉水源取自地塊西南角的水井，流量為50m3/h。水源水質(zhì)和流量均滿足灌溉要求。水井處的首部位置處已建有設(shè)備房，擬建設(shè)的灌溉和施肥系統(tǒng)可放于設(shè)備房內(nèi)。

根據(jù)作物需水特點及不同灌溉系統(tǒng)的適用性，結(jié)合農(nóng)戶需求，櫻桃樹灌溉方式擬采用滴灌，每行櫻桃樹對稱布置2根滴灌管，滴灌管鋪設(shè)長度＜100m，單滴頭流量為1.6L/h；蔬菜灌溉方式擬采用插桿式微噴灌，微噴頭布置間距為3m×3m，微噴頭設(shè)計流量為40L/h。

2 總體布局

項目區(qū)共布置1套灌溉系統(tǒng)，系統(tǒng)由水源、首部過濾系統(tǒng)、主管、分干管、支管、灌水器、控制閥門、進排氣閥、泄水設(shè)備等部分組成。根據(jù)項目區(qū)分區(qū)，進行田間管網(wǎng)布置，所有滴灌管均沿櫻桃種植方向布置，每行櫻桃鋪設(shè)2根滴灌管，支管與滴灌管垂直，主管、分干管均埋于地下，滴灌管明鋪于地上。蔬菜采用地插微噴頭，微噴頭布置間距為3m×3m。

由于首部水源為地下水，為滿足灌溉水質(zhì)和櫻桃養(yǎng)護標準，灌溉管網(wǎng)進口處需加裝施肥和過濾裝置，施肥裝置采用比例施肥泵，過濾器目數(shù)不小于100目。

3 水量平衡分析

根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》標準，項目區(qū)作物灌水高峰期時的設(shè)計耗水量取5.5mm/d[1]。櫻桃樹平均種植行距3.5m，櫻桃濕潤深度1.0m，蔬菜濕潤深度0.4m，每天設(shè)計工作時間10h，灌溉水利用系數(shù)取0.90。按照該條件計算，系統(tǒng)設(shè)計需水量為10.69m3/h，取15m3/h。項目地水源可滿足水量平衡條件。

4 灌溉系統(tǒng)設(shè)計

4.1 最大凈灌水定額

最大凈灌水定額計算采用以下公式計算[2]：

式中：mmax——最大凈灌水定額（mm）；r——土壤容重（g/cm3），本設(shè)計為1.40g/cm3；z——土壤計劃濕潤土層深度（cm），櫻桃取100cm，蔬菜取40cm；p——設(shè)計土壤濕潤比（%），櫻桃濕潤比30%，蔬菜濕潤比70%；θmax——適宜土壤含水率上限，質(zhì)量百分比，取田間持水量的95%；θmin——適宜土壤含水率下限，質(zhì)量百分比，取田間持水量的65%；田間持水量取14.3%。

櫻桃設(shè)計凈灌水定額：mmax=18

蔬菜設(shè)計凈灌水定額：mmax=16.8（mm）

設(shè)計毛灌水定額用櫻桃和蔬菜的設(shè)計凈灌水定額除以灌溉水利用系數(shù)，依據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》標準，本設(shè)計灌溉水利用系數(shù)取0.90。則櫻桃的設(shè)計毛灌水定額為20mm，蔬菜的設(shè)計毛灌水定額為18.7mm。

4.2 設(shè)計灌水周期

設(shè)計灌水周期采用以下公式計算[2]：

式中：Tmax——最大灌水周期（d）；Ia——設(shè)計耗水強度（mm/d）。

則最大灌水周期為：

櫻桃：Tmax=18/5.5=3.27（d）

蔬菜：Tmax=16.8/5.5=3.05（d）

本設(shè)計中櫻桃和蔬菜的灌水周期取T=3（d）。

4.3 設(shè)計灌水定額

設(shè)計灌水定額宜按下列公式確定[3]：

式中：m’——設(shè)計灌水定額（mm）；η——灌溉水利用系數(shù)，依據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》標準，本設(shè)計灌溉水利用系數(shù)取0.90。

則櫻桃和蔬菜的設(shè)計灌水定額為：

4.4 計算1次灌水延續(xù)時間

1次灌水延續(xù)時間應(yīng)按下列公式確定[3]：

式中：t——1次灌水延續(xù)時間（h）；Se——灌水器間距（m）；Sl——毛管間距（m）；qd——滴頭流量（L/h）。

經(jīng)計算：

櫻桃 1 次灌水時間：t=10（h）；

蔬菜 1 次灌水時間：t=4（h）。

5 管網(wǎng)設(shè)計

5.1 管徑初選

項目區(qū)所有管道均采用PE100材質(zhì)，管道壓力等級為1.0MPa，根據(jù)規(guī)范要求，管道經(jīng)濟流速取1.5m/s，最大不超過2.0m/s。為降低工程建設(shè)成本，所有管路布置設(shè)計均采用“豐”字形或“工”字形布置。

5.2 管網(wǎng)損失計算

計算管網(wǎng)中發(fā)生的沿程水頭損失和局部水頭損失，其中局部水頭損失取沿程水頭損失的10%。

6 首部系統(tǒng)確定

根據(jù)以上公式推算出各級管網(wǎng)水頭損失，選取最遠處蔬菜微噴閥門為最不利位置進行計算，由此推算系統(tǒng)首部設(shè)計壓力和流量。其中閥門損失取3m，高差損失取2m，首部過濾系統(tǒng)損失取7m。

根據(jù)以上計算結(jié)果確定水泵型號，水泵工作效率取0.9。

經(jīng)計算，首部設(shè)計流量為12.22m3/h，取15m3/h；設(shè)計壓力為 33.68m，取 35m。

1 中華人民共和國水利部.GB/T 50485-2009，微灌工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009

2 楊勝敏，楊林林.節(jié)水灌溉技術(shù)與實訓(xùn)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011

3 楊勝敏，楊林林，郭寶東.節(jié)水灌溉工程技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2015