卷盘式喷灌系统设计在实际生产中的应用

赵桂芳，徐长华

(1.鹤岗市东山区人民政府，黑龙江鹤岗154106;2.桦南县水利勘测设计队，黑龙江桦南154400)

喷灌是利用水泵加压或自然落差将水通过压力管道送到田间，经喷头喷射到空中，形成细小的水滴，均匀喷洒在农田上，为作物正常生长提供必要水分条件的一种先进灌水方法。下面将鹤岗市东山区所辖的三乡一镇几年来卷盘式喷灌系统布置的应用情况介绍如下:

1 典型区选择

旱田灌溉典型区选在团结灌区梧桐河二排干控制的部分面积。该区地形平坦，地势北高南低，地面高程在74.5～78 m，土壤为中黏壤土。典型区地形和土壤条件与整个灌区相似，自然比降为1/2 000左右，具有一定的代表性。

典型区南北长约4.46 km，东西长约1.53 km，总面积为673.3 hm2，设计净灌溉面积为533.3 hm2种植作物为大豆、玉米。

2 典型区方案

旱田典型区灌溉方式选择卷盘式喷灌形式，灌溉水源为地下水，规划旱田节灌典型区内利用及配套灌溉水源井32～38眼。

3 卷盘式喷灌设计

3.1 工程布置

作物以种植玉米、大豆为主。在灌溉区内每隔560 m布置1眼水源井，配套1台潜水泵。工程布置如图1。

图1 卷盘式喷灌布置图

3.2 工程设计

3.2.1 灌水定额设计计算

式中:H为作物土壤计划湿润层厚度，取40 cm;γd为土壤干容重，g/cm3，中壤土γd=1.40 g/cm3;β为土壤田间持水量，β=25%;β1、β2为适宜土壤含水量上下限(重量百分比)。分别为85%和65%;η为灌溉水的利用系数，取η=0.9。经计算，m设=31.11mm。

3.2.2 设计灌水周期T设

计算公式为:

式中:e为作物耗水最旺时期的日平均耗水量4.0 mm/d。经计算，T设=7.0，取7 d。

3.2.3 机组的选择

本次设计选用机组型号为单喷枪式75－300TX卷盘喷灌机，其工作性能参数见表3。

表3 喷灌机工作性能参数表

3.2.4 田间布置

将田块分成长条形地块，地块长度确定考虑软管长度和喷头射程，地块长度为490 m，地块宽度应考虑作业湿润图形在适当的搭接来确定，地块长度为70 m。

3.2.5 确定工作制度

1)机组牵引速度，计算公式为:

式中:V为机组牵引速度，m/h;Q为机组的流量，m3/h，采用Q=32.2 m3/h;B为条田的宽度，m;m为灌水定额，大豆灌水定额为31.11 mm。

2)灌水时间计算公式为:

式中:t1为一条条田所需灌水时间，h;L为条田长度，PE软管长度270 m。经计算t1=18 h。

按工作20 h/d计算，作物灌水周期为7 d，在1个灌水周期内每个条田需灌1次，故1台机组在1个灌水周期内可控制8个条田，面积为16.67 hm2。

3.2.6 输水管的水头损失计算

干管管材为高压软管，输水管最长 L=300 m，Q=32.2 m3/h。

局部损失的加大系数，k=1.1，△H1=khf=4.4，泵管为高压软管，泵管长L=45 m，Q=32.2 m3/h。

局部损失的加大系数，k=1.1，△H1=khf=4.5

3.2.7 总扬程计算及泵的选择

1)总扬程计算公式为:

式中:H为喷灌系统设计水头，m;H0为喷灌机连接压力，72 m;hf为干、泵管水头损失和;Hs为井动水位与地面高差，30m;过滤器水头损失5 m;逆止阀损失系数1.70，闸阀损失系数0.20。

2)泵的选择。1台泵控制1台卷盘机，Q=32.2 m3/h，扬程116.03 m。根据流量及所需扬程选泵，型号如下200QJ32－130/10，配套动力22 kW，沈阳潜水电泵股份有限公司生产。

3.2.8 首部枢纽

灌溉水源为区内水源井，地下水质满足农业灌溉用水要求，首部枢纽包括潜水电泵、闸阀、压力表、逆止阀等。详见表2。水源工程为每套喷灌系统对应1眼机电井。

表4 旱田喷灌设备汇总表

鹤岗市东山区喷滴灌工程的发展，经过几年的实践是比较成功的。黑龙江省连续几年春季大旱，喷滴灌都发挥了巨大的作用，为东山区国民经济发展发挥了巨大的作用。

［1］水利部农村水利司.喷灌工程技术［M］.北京:中国水利水电出版社，1998.