高效节水喷灌系统计算简介

□白寅虎

高效节水喷灌系统计算简介

□白寅虎

介绍了喷灌系统的计算方法，制定了喷灌制度，对促进传统漫灌方式的改变有借鉴作用。

高效节水；节水灌溉；喷灌

喷灌作为高效节水灌溉的重要技术手段，尤其是对大田作物实现节水灌溉，有着显著效果。衡水市武邑县农业作物多为冬小麦、夏玉米等大田作物，多年平均水资源总量4637.2万m3，人均水资源占有量仅103m3，属于典型的资源型缺水地区，因此实施高效节水，采用喷灌形式进行农业灌溉，是非常必要的。此次喷灌工程项目面积8096亩，项目区农作物主要为冬小麦、夏玉米等大田作物，土容重为1.45g/cm3，田间持水量为23%。

1.计算参数

喷灌设计保证率不低于90%；喷灌设计喷洒强度≤12mm/h；喷灌的雾化指标W=3000～4000；喷灌均匀系数Cu＞0.75；管道系统水利用系数本次取0.98；田间喷洒水利用系数本次取0.85。

2.灌水定额计算

m=0.1Hrd(βmax-βmin)θ

式中m—净灌水定额(mm)；

H—计划湿润层深度(cm)，取60cm；

rd—土壤干容重(g/cm3)，取1.45g/ cm3；

βmax、βmin—作物可利用的土壤水分占土壤田间持水量百分比的上、下限（%），土壤适宜含水量上限为田间持水量的85%，土壤适宜含水量的下限为田间持水量的60%；

θ—田间土壤持水量（%），以重量百分率计，取23%；

m=0.1×60×1.45×（85%-60%）×23= 50mm

3.灌水周期计算

设计灌水周期由下式确定：

T=m/ETd

式中：T—设计灌水周期，d；

ETd—作物日蒸发蒸腾量，粮食作物取5mm；T=50/5=10d，取T=10d；

4.校核喷灌强度

雾化指标验算：雾化指标W=H/d= 300×100/8.5=3529(工作压力300kPa，喷嘴直径8.5mm)，4000＞W=3529＞3000满足作物对喷头雾化的指标要求。

喷灌强度验算：壤土允许喷灌强度为 ρ允许=12mm/h；设计喷灌强度 ρ= KWCρρs。

式中：KW—影响喷灌强度的风系数，多支管多喷头全园喷洒时，取KW= 1；

Cρ—影响喷灌强度的组合系数，按最不利情况考虑，多支管多喷头同时喷洒时，布置系数为：Cρ=πR2/（ab）=3.14× 21.62/（18.5×18.5）=4.28；

ρs—为无风情况下，单喷头全园喷洒时的计算强度：ρs=1000×1000×qηp/ (πR2)=1000×4.71×0.87/（3.14×21.62）= 2.80mm/h；

ρ=KWCρρs=1.0×4.28×2.80=11.97mm/h

喷灌强度11.97mm/h小于允许喷灌强度12mm/h，即组合喷灌强度满足土壤允许喷灌强度的要求。

5.喷灌工作制度

喷头在一个位置上的工作时间：t= mab/（1000qpηp）

t=18.5×18.5×50/（1000×4.71）/0.87= 4.18h

喷头每日需工作位置数为：nd=td/t

式中：nd—喷头每日工作位置数（次）；

td—日喷灌作业小时数（小时），取20h；

t—喷头在一个位置上的工作时间，每日工作位置为4个

nd=td/t=20/4=5次同时工作的喷头数

式中：np—同时工作的喷头数（个）；

Np—喷头总位置数（个）；

T—灌水周期（天）；

nd—喷头每日工作位置数。

以总喷头数453个为例，np=453/5/ 10=9.06，取9即该系统灌溉中，同时开启的喷头个数不能超过9个。

根据实际管道布置情况，确定轮灌顺序，每次开启的喷头个数不能大于计算所得np，同时开启的喷头不应过于分散，否则不便于管理。□

2016-11-04

白寅虎，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，工程师。