微喷灌技术在马迹岭灌区中的应用

2012-11-15钟志强

黑龙江水利科技 2012年10期

钟志强

(江西省赣抚平原水利工程管理局，南昌330096)

1 工程概况

马迹岭中型灌区位于湖口县东北部，涉及流泗镇、大垅乡、张青乡、凰村乡4个乡镇。灌区设计灌溉面积3 520 hm2，有总干渠1条，长6.53 km，支渠8条，长37.53 km，斗渠37条长59.51 km，农渠67条，长57.29 km，是一座集灌溉、排涝、养殖、供水为一体的中型综合水利工程。

2011年湖口县马迹岭灌区王斯村蔬菜高效节水示范基地建设项目区位于大垅乡王斯村，约距湖口县城20.1 km，建设规模为26.7 hm2。

项目所在地王斯村有较多的旱地，当地村民因地制宜大规模种植蔬菜、油菜、棉花等多种经济作物，其中蔬菜种植已经初步形成产业，占当地农业收入较大比重。为了提高耕地面积的利用率，达到真正提高农民收入的目的，结合节水灌溉技术发展高效农业是很有必要的。

2 技术设计方案

2.1 水量平衡分析

项目区位于马迹岭灌区干渠王斯斗渠的范围，灌溉水源主要由陡壁水库供给。根据水文计算，马迹岭灌区陡壁水库的最枯月平均流量为0.406 m3/s，即1461.6 m3/h，而马迹岭灌区王斯斗渠的设计流量为0.085 m3/h，故灌区水源可以满足要求。

2.2 设计灌溉制度

2.2.1 最大灌溉定额

根据有关资料，当地蔬菜的需水量的高峰时期为7—9月，日需水量为5～8 mm/d，且风速低于3.4 m/s。设计灌水定额一般由当地试验资料确定，缺乏试验资料的可按下式计算:

经计算，得出设计最大灌溉定额:m=40 mm或26.67 m3/666.7m2

2.2.2 设计灌水周期

设计灌水周期按下式样计算:

2.2.3 微喷头选型与组合强度校核

经分析，该项目宜选用弓形双侧轮喷头，该喷头不仅能减少单位面积的喷头个数，而且雾化指标同样可以达到灌溉的要求。

根据项目区10 m高平均风速为3.4 m/s，而支管布置与主风向垂直，故采用矩形组合形式，依据大棚内作物间距、土壤，和选择的弓形双侧轮喷头间距取3 m，一个大棚内铺设4条毛管，毛管间距为3 m。

查表可得红壤土的允许喷灌强度为ρ允=12 mm/h，因喷灌区地面平均坡度小于5%，不用折减。喷头采用单行多喷头同时喷洒的方式，支管与主风向基本垂直布置。弓形双侧轮喷头喷出的水滴极细，能达到增加湿度的目的，指标符合要求。

考虑到灌水与其他农业技术相结合的问题，并使系统有足够的时间停水维修，将全灌区分为46个灌水小区，23个轮灌组，一个轮灌组控制2个灌水小区，灌水小区内支管长度为114 m，双向控制48条毛管。

2.3 微喷灌工程设计

2.3.1 设计原则

管道系统应根据水源位置，灌区地形，作物分布，耕作方向及主要风向等条件进行布置设计，设计时要掌握以下原则:

1)管道总长度最短，水头损失最小，造价最低。

2)干管沿主坡方向布置，支管与之垂直并尽量平行等高线布置，以便各个喷头得工作压力基本一致，不至于压差太大而灌水不均。

3)充分考虑灌区的地块形状，力求各个支管长度基本保持一致、规格统一，以便于设计、施工和运行管理。

4)泵站应尽量布置在灌区的中心，以缩短管道输水长度，减少水头损失，降低工资投资和运行费用。

2.3.2 布置形式

根据灌区的地理形式，本设计喷灌系统中的喷灌管道布置形式采用“丰”字形，干管布置在中央，支管垂直布置在其两侧，毛管垂直于支管布置。

2.3.3 管道设计

2.3.3.1 毛管实际水头损失

鉴于毛管的实际铺设长度为25 m，经计算，毛管的实际的水头损失为1.10 m，毛管与灌水器连接管的水头损失为1.46 m。因此，毛管进水口水头为:

连接管水差为11.21m。

2.3.3.2 实际分配给支管的水头差

2.3.3.3 支管管径与支管进水口水头计算(本刊略)

2.3.4 过滤器选型

根据水质情况选用旋流水砂分离器加筛网组合过滤器，规格为LW-100，其水头损失取5 m。

2.3.5 施肥罐选型

喷灌施肥采用随水施肥，可溶性肥料通过施肥设施注入喷灌管道中，随灌溉水一起施给作物，常用的施肥装置中，施肥罐结构简单、造价低、适用范围广、无需外加动力，因而在大田喷灌中被广泛应用。

2.3.6 计算系统流量和扬程

1)系统的设计流量。

根据轮灌组的设计喷灌系统工作时，喷头的总流量为61.44(m3/h)，管道系统的水利系数取0.97，可确定水泵的设计流量为61.44/0.97=63.34 m3/h。

2)系统的设计扬程

设计扬程=沿程水头损失+局部水头损失+设计超高水头。

2.4 管网布置

干、支管网呈树状分布，见图1。干管沿道路(或机耕道)布置，埋深0.7 m;支管垂直于作物种植行布置，埋深0.6 m;毛管顺作物布置，灌溉期铺设于地面，灌溉期结束，收回库房。

管材选用考虑经济适用性、抗老化性和抗裂性。埋地干、支管选用PVC管，公称压力1 MPa;与毛管连接的软管选用水头损失小、抗老化能力及抗裂性能强的PE管，管径φ12 mm，工作压力1.25 MPa。

图1 喷灌系统管网平面布置图

3 工程效益

3.1 社会效益

微喷灌采用管道输水，靠近地面喷洒，大大减少了蒸发损失和输水过程中的损失。加之微喷是局部灌溉，减少了部分土壤无效耗水，因而节水。通过节水灌溉项目的实施，既节省了灌溉用水量，提高了灌溉保证率，又改善了农业生态环境，为农作物种植结构的调整和年产量和品质的提高创造条件，优化了产业结构，促进了农业综合开发，从而增加了农民收入，并可带动包装、运输、贮藏、加工等相关行业的发展，可为社会解决就业问题，减轻社会压力。