摘 要：“菜籃子”工程的建立扭轉(zhuǎn)了我國(guó)蔬菜瓜果等供應(yīng)效率的問(wèn)題，由于海南省位于我國(guó)最南端，屬于島嶼形式，其蔬菜及瓜果的種植范圍相對(duì)較小，嚴(yán)重影響了人們對(duì)于蔬菜瓜果等的需求，因此需要在節(jié)水灌溉管道設(shè)計(jì)上下文章，保證整個(gè)海南省能夠滿足人們對(duì)于蔬菜瓜果的需求。但按照菜田的標(biāo)準(zhǔn)，其現(xiàn)狀的灌溉系統(tǒng)還需進(jìn)一步完善。因此本文以節(jié)水灌溉管道設(shè)計(jì)為主要研究對(duì)象，對(duì)基于瓜菜田地內(nèi)的節(jié)水灌溉形式及相應(yīng)管道設(shè)計(jì)進(jìn)行有效分析。

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉；管道設(shè)計(jì)；菜田改造

在菜田改造項(xiàng)目中，最為重要的就是管道的有效設(shè)計(jì)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)菜田改造工程的持續(xù)有效性發(fā)展。本文以三家鎮(zhèn)節(jié)水灌溉管道設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，項(xiàng)目區(qū)可利用的地表水灌溉水源為天惠水庫(kù)及戈枕干渠。灌溉方式為微噴灌。但項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀沒(méi)有規(guī)范的灌溉制度，取水泵站雜亂分散，管網(wǎng)布局不合理。因此，需要對(duì)其節(jié)水灌溉系統(tǒng)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)。

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)自然條件概況。項(xiàng)目區(qū)土地面積6580畝。整個(gè)項(xiàng)目區(qū)地形為坡地。擁有低海拔丘陵、小平原、熱帶雨林，陽(yáng)光充足，土壤平整肥沃，渠水環(huán)繞，是發(fā)展熱帶高效農(nóng)業(yè)、冬季瓜菜、熱帶水果的極佳用地。

二、灌溉系統(tǒng)工程總體布置及水力計(jì)算分析

1.工程總體布置。水源布局：本項(xiàng)目共分10分分區(qū)，每個(gè)分區(qū)配套一座蓄水池；2座抽水泵站及配套電力設(shè)施。1#泵站位于項(xiàng)目區(qū)西北側(cè)，灌溉水源為戈枕干渠，控灌A、B、C、D共4個(gè)分區(qū)，控灌總面積2281.81畝；2#泵站位于項(xiàng)目區(qū)北側(cè)灌溉水源為天惠水庫(kù)，控灌E、F、G、H、I、J共6個(gè)分區(qū)，控灌總面積3310.25畝。

2.微噴灌技術(shù)參數(shù)。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)種植熱帶瓜菜作物，根據(jù)作物類型特點(diǎn)及農(nóng)戶實(shí)際生產(chǎn)的需要，考慮經(jīng)濟(jì)性要求并結(jié)合資金情況，作物灌溉采用微噴灌灌溉方式。灌水器為微噴帶，外徑為32mm，設(shè)計(jì)工作水頭為5m；每米流量30 m3/h。

本設(shè)計(jì)土壤容重1.45g/cm3，土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度30cm，設(shè)計(jì)濕潤(rùn)比40%，適宜土壤含水率上限22%，適宜土壤含水率下限13%，作物日耗水強(qiáng)度4.5mm/d，灌溉水利用系數(shù)0.9，日灌溉運(yùn)行時(shí)間14h。根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》，可算得灌水周期為3天，設(shè)計(jì)灌水定額15.0mm，一次灌水延續(xù)時(shí)間0.99h，最大輪灌組42組。

3.噴水帶最大長(zhǎng)度確定。為了保證同一噴水帶上各噴頭實(shí)際噴水量的相對(duì)偏差不超過(guò)10%，同一噴水帶上任意兩組噴水孔之間的工作壓力差應(yīng)在設(shè)計(jì)工作壓力20%以內(nèi)，因噴水帶基本沿等高線布設(shè)，沿程高程取零，故需控制噴水帶沿程水頭損失在設(shè)計(jì)工作壓力20%內(nèi)。噴水帶為多孔出流，噴水帶沿程水頭損失按多孔系數(shù)法計(jì)算。

沿程水頭損失：hf=fLQm/Db

式中：hf——沿程水頭損失，m；L——管長(zhǎng)，m；Q——流量，L/h；m——流量指數(shù)；f——管道摩阻系數(shù)；d——管道內(nèi)徑，mm；b——管徑指數(shù)。

多孔流出管水頭損失計(jì)算：Hf=F hf，多孔系數(shù)F與出流孔數(shù)目、孔口位置及流量指數(shù)有關(guān)，一般計(jì)算公式為：

，

式中m——所采用的沿程水頭損失計(jì)算公式中的流量指數(shù)； N——管上出水口總數(shù)；x——第一個(gè)出水口到管道進(jìn)口距離l1與出水口間距l(xiāng)的比值，即；F1——x=1時(shí)的多孔系數(shù)。

噴水帶f=0.505、m=1.75、b=4.75。經(jīng)試算噴水帶上水頭損失與噴水帶長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)下表：

由計(jì)算表格可知，一條噴水帶長(zhǎng)度不得超過(guò)75m。噴水帶首尾的高程差沒(méi)有計(jì)算考慮進(jìn)去，而地形起伏變化較大，難以控制一根噴水帶在同一水平高度，所以本設(shè)計(jì)布置時(shí)，取一條噴水帶長(zhǎng)度不大于60m。

4.支管管徑的選擇。支管、分干管及干管選擇UPVC給水管，管徑主要是從經(jīng)濟(jì)角度加以選擇，即在滿足下一級(jí)管道流量和壓力的前提下按費(fèi)用最少的原則選擇。本項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)流速參考下表取。

支管沿程水頭損失按多孔系數(shù)法計(jì)算，局部水頭損失按沿程水頭損失的0.15計(jì)：hw=hf+hj= hf +0.15 hf =1.15 hf。對(duì)于UPVC給水管f=0.464、m=1.77、b=4.77。支管的管徑選擇及其水頭損失計(jì)算方法如下表示例。

5.輪灌組設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)干管、分干管為續(xù)灌，支管為輪灌。為了使每個(gè)輪灌組灌水時(shí)出水量基本相等，壓力比較均勻，縮小管徑，降低工程投資，根據(jù)實(shí)際支管情況劃分輪灌組。

6.分干管、干管管徑計(jì)算選擇及水頭損失計(jì)算。分干管段及干管的設(shè)計(jì)最大流量為分干管段或干管段上支管按照輪灌組編制運(yùn)行時(shí)，流經(jīng)該分干管段或干管段的最大流量。分干管、干管的管徑選擇及其水頭損失計(jì)算方法如下表示例（因本項(xiàng)目為自流灌溉，為保證離蓄水池遠(yuǎn)處噴水帶有足夠工作壓力，本設(shè)計(jì)分干管管徑及干管管徑偏大以減小水頭損失）。

7.水泵參數(shù)計(jì)算及選型。（1）水泵流量及蓄水池容積確定。因蓄水池只是起到調(diào)節(jié)作用，并考慮施工方便，項(xiàng)目區(qū)的蓄水池容積均取為200m3的矩形蓄水池。

假定某區(qū)提水泵流量Q0，則此時(shí)該分區(qū)所需調(diào)節(jié)水量應(yīng)不大于蓄水池容量：

式中V——某區(qū)在提水泵流量為Q0時(shí)所需的調(diào)節(jié)水量，m3；

Qi——該區(qū)第i個(gè)輪灌組的田間灌溉流量，m3/h；

Q0——某區(qū)假定提水泵流量，m3/h；

t——每個(gè)輪灌組的灌溉延續(xù)時(shí)間，本設(shè)計(jì)中為0.99h。

以A區(qū)為例，假定A區(qū)提水泵流量QA=1160m3/h，則。故A區(qū)的提水泵流量選為116 m3/h。

（2）泵站上水管水力計(jì)算及水泵揚(yáng)程計(jì)算。水泵揚(yáng)程：H=Zd-Zs+hw+∑hj

式中：H——水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程 （m） ；

Zd——蓄水池的水面高程（m）；

Zs——水源水面高程（m）；

hw——由水泵出水管至蓄水池之間管道的總水頭損失（m）；

∑hj——底閥、止回閥等管件水頭損失，取5.0m。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T50485-2009微灌工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[2] 遲道才.節(jié)水灌溉理論與技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社， 2009.

[3] 郭元裕. 農(nóng)田水利學(xué)（第三版）[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

[4] 陳玉民等. 中國(guó)主要作物需水量與灌溉[M]. 北京：水利電力出版社，1995.

作者簡(jiǎn)介：王和?。?990-8- ），男，籍貫：海南海口，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于武漢大學(xué)，現(xiàn)有職稱：初級(jí)工程師，研究方向：水工建筑物。