喷灌规划设计的勘测调查与系统选型

2012-06-26苏军阳

黑龙江水利科技 2012年7期

苏军阳

(双鸭山市水务局，黑龙江双鸭山 155100)

在农业节水灌溉中，发展喷灌是其中的一项优先选择，据权威部门统计，近年以来我省农田喷灌面积发展较快，2010年达到115.7万hm2，2011年达到115.7万hm2，计划“十二五”达到245万hm2上下，年平均增长27万hm2上下。因此，在全省分区域不同情况搞好喷灌发展规划和不断完善已有规划甚为重要。

喷灌系统规划的内容大体包括:勘测调查、喷灌系统选型、田间规划、水力计算和结构设计五项内容，设计中均需优化考虑。

1 规划地区的勘测调查

为了要设计一个喷灌系统首先要在灌区范围内进行调查，收集地形、气象、土壤、水文、农作、动力机械、行政区划、经济规划等有关资料，并进行实地踏勘取得和线性的材料，如果地形、土壤等必要的资料不足，还要预先进行测量，实地观测等工作，为要进行喷灌系统设计所必需的基本资料有以下几类:

1.1 地形资料

最好能获得全灌区1/500～1/2 000的地形图，地形图上应有灌区范围的边界线以及现有沟渠、塘堰、井泉、泵站、涵闸等的位置，在已经实现园田化的地区，则应将园田化工程标于图上，以便尽量结合现有园田化工程进行喷灌系统的规划设计，在非常平坦的地区，至少也应有平面位置图和田块的地面高程，作为与水源水位比较确定水泵扬程及布置田间管道和渠道的依据。

1.2 气象资料

包括气温、降雨、风速风向，空气湿度等与喷灌密切有关的农业气象资料，主要作为确定作物需水量和制定灌溉制度的依据，而几向风速资料则是确定支管布置方向和确定喷灌系统有效工作时间所必需的。

1.3 土壤资料

土壤的持水能力和透水性是确定灌水量和喷灌强度的重要依据，为喷灌设计的需要应了解土壤的质地、土层厚度、土壤田间持水量和土壤渗吸速度等，如果缺乏现成的资料可现场进行测试或参照表1估算。

表1 几种土壤渗吸速度的近似值

其它还要收集区域水文周围水文，农作物种植比例及高产灌溉经验以及动力设备与能源分布与供应情况。

2 喷灌系统的选型和田间规划

规划设计需反复的进行经济技术比较最后确定的方案需征得建设单位、设计单位和受益区群众代表的同意。

2.1 喷灌系统形式

首先根据当地地形、作物、经济及设备条件、考虑各种形式喷灌系统的优缺点，选定适当的喷灌系统的形式，在喷灌次数多，经济价值高的作物种植区(如蔬菜区)可多采用固定式喷灌系统，大田作物喷灌次数少宜多采用移动式和半固定式喷灌系统，以提高设备利用率，在有10～20 m以上自然水头的地方尽量选用自压喷灌系统以降低动力设备投资和运行费用。自压喷灌系统一般均为固定式或半固定式系统。在地形坡度太陡的丘陵山区，移动喷灌设备困难可优先考虑采用固定式。

2.2 喷洒方式和喷头组合形式

喷头的喷洒方式有全圆喷洒两种，一般在固定式和半固定式系统以及多喷头移动式机组中多采用全圆喷洒，全圆喷洒允许喷头有较大的间距，而且喷灌强度低，但在以下几种情况要采用扇形喷洒:

1)固定式喷灌系统的地边田角要作180°、90°或其它角度的扇形喷洒，以避免喷到界外和道路上造成水量甚至肥料和农药(在喷肥和喷药时)的浪费。

2)在地面坡度比较陡的山丘区常需要向坡下扇形喷酒，以免当向坡上喷洒时冲刷坡土。

3)在风较大时作顺风方向扇形喷洒以减少风的影响。

4)不带管道和带管道单喷头移动式机组一般都作扇形喷洒以便给机组和移动管道留一条干燥的退路。

对于定点喷灌的喷灌系统，存在着各喷头之间如何组合的问题(即喷头组合形式)。在设计射程相同的情况下喷头组合形式不同，支管和竖管或喷点的间距也就不同。喷头组合的原则是保证喷洒不留空白，并有较高的均匀度(如有条件时可按照获得最高均匀度的原则来布置喷头位置)。

2.3 喷头或喷灌机与工作压力

工作压力是喷灌系统的重要参数，它直接决定喷头的射程，并关系到设备投资、运行成本、喷灌质量和工程占地等。采用高压、射程远对固定式系统管道用量和投资少，对移动式系统占地少，但是一般运行成本高、喷头水滴粗，并由于打得高受风影响大，喷灌质量不容易得到保证，采用中低压，一般水滴细，喷灌质量容易得到保证，而且运行成本低，但是固定式系统的管道用量大、投资高。移动式系统占地多，移动次数频繁，劳动强度大，选定时要根据农业上的要求及现在设备条件，可采用的喷阔大型号综合考虑确定。

选择喷头首先要考虑喷头的水力性能应适合喷灌作物和土壤的特点，根据作物来选择水滴大小，蔬菜、幼嫩作物要选用具有细小水滴的喷灌(一般是压力与流量之比值较大)，而玉米、高粱、茶叶等中采用水滴稍粗的喷头，而且要根据土壤透水性来选定喷头使系统的组合的喷灌强度小于土壤的渗吸速度，对于黏性土要选用低喷灌强度的喷头，而砂性土则可选用灌强度稍高的喷头，对于水平的地面允许喷灌强度即如表1所示，而在斜坡地上，水在地面上流动的可能性更大，因此允许喷灌强度应小一些，对于不同坡度和不同的土壤减少的数值也不同，表2列出了不同情况下表1所列数值应打折扣的系数，设计中应先在表1中查出渗吸速度再乘上在表2中查出的打折系统。例如:在地面坡度为15%的表面良好的黏土地上的允许喷灌强度应为5×0.55=2.75 mm/h，选择喷头时就应使该喷阔大的组合喷灌强度小于这一数值。其次，应考虑喷洒方式，在需要作扇形喷洒时应选用带有扇形机构的喷头，一般固定式系统选用的喷头带有扇形机构的应占有一定的比例，以供田块边角使用，第三，应考虑喷头的生产与供应情况。