黑河市爱辉区蓝莓滴灌工程设计

刘春梅，薛　丽

(黑河市水务局，黑龙江 黑河 164300)



黑河市爱辉区蓝莓滴灌工程设计

刘春梅，薛丽

(黑河市水务局，黑龙江 黑河 164300)

摘要：黑河市爱辉区蓝莓滴灌工程项目区的水土资源条件比较优越，区内地势平整、平缓，面积较大，加之地下水资源丰富，适合规建设模化滴灌工程。文中针对项目中的水源设计、管道设计参数与布置、轮灌分组、滴灌设备用量等确定进行了分析计算，满足项目的灌溉要求，可为相关滴灌工程设计提供参考。

关键词：蓝莓；滴灌；水源；滴灌系统；工程设计

1概况

黑河市爱辉区蓝莓滴灌工程项目区位于西岗子镇东北部的西岗子林场，距黑河市43 km，地理坐标为东经126°59′05″—127°30′50″，北纬49°39′55—49°54′03″之间。项目区水土资源条件相对优越，区内地势较为平整、平缓，面积较大，加之地下水资源丰富，适合建设规模化滴灌工程。项目区地下水资源丰富，地下水埋深6 m左右，单井涌水量20 m3/h以上，满足蓝莓的灌溉用水需求，灌溉用水保障程度较高。

项目区建设节水灌溉工程灌溉面积为160 hm2，规划种植作物为蓝莓。主要建设内容为水源机井工程20处，井房20处，配套动力工程20处。项目总投资为352.97万元。

2水利工程现状及存在问题

黑河市西岗子林场的大部分耕地，由于地块相对分散和规模较小，一直没有配备节水灌溉设施，农业生产基本处于雨养农业状态。目前场区内仅有一口机电井，用于生活用水。农田灌溉基础设施的缺失，影响着当地农业生产的发展，严重抑制农民的经济收入，发展灌溉农业是当务之急。

3工程设计

3.1水源设计

3.1.1机井工程设计

水源机井工程应符合《机井技术规范》(GB/T 50625-2010)的技术要求[1]。

新建水源机井工程20处，新建井房20座。典型井单井涌水量20 m3/h，井深80 m，静水位埋深6 m，动水位埋深50 m，宜井间距250 m。

(1)单井控制面积及井数的确定

(1)

式中：F0为单井控制灌溉面积，hm2；Q为单井出水量，m3/h，Q=20 m3/h；t3为灌溉期间每天开机时间，t3=18 h；T2为每次轮灌期的天数，T2=4 d；η为灌溉水利用系数，取η=0.9；η1为干扰抽水的水量削减系数，取η1=0.05；m2为每次综合平均灌溉定额，m3/hm2，取m2=150 m3/hm2。

经计算：F0=8.21 hm2。

考虑轮灌分组尽量少，运行管理方便等因素，并结合当地林网分布特点，单井控制灌溉面积取8 hm2。

(2)井数的确定

(2)

式中：A为计划滴灌面积，hm2，A=160 hm2；经计算N=20眼。

3.1.2配套动力

配套动力工程应符合国家有关标准的技术要求[1]。

项目区新建配套动力工程20处，初步确定潜水电泵功率为11 kW，新增配套动力242 kW。灌溉工程的配套动力为电力工程，动力工程的规划和费用问题由收益区受益单位解决。单井及配套工程量见表1。

表1　单井及配套工程量表

3.2滴灌系统规划布置及设计参数

滴灌系统规划布置及设计参数应符合相应规范要求[2-5]

3.2.1系统规划布置

干管采用0.4 MPa,Φ90PE管，支管用0.4 MPa,Φ75PE管，干支管焊接。根据土壤条件和种植作物，毛管选用内镶式滴灌带，一管两行铺设，毛管选用0.05～0.1 MPa,Φ16，滴头间距300 mm，单孔流量1.38 L/h，其压力流量关系式为q=0.528h0.6。各参数见表2。

3.2.2设计参数

(1)系统流量

系统流量Q按下式计算：

(3)

式中：A为可灌面积，hm2；Q为可供流量，m3/h；Ia为设计灌溉补充强度，mm/d；C为系统每日工作小时数，h/d；η为灌溉水利用系数。

表2　系统管网与滴灌带参数表

(2)灌水小区允许水头(流量)偏差率

(4)

式中：[hυ]为允许水头偏差率，%；qυ为流量偏差率，%；χ为灌水器的流态指数。

(3)土壤湿润比p

(5)

式中：p为设计土壤湿润比；Sω为湿润带宽度，m；SL为毛管间距，m。

(4)灌溉制度的确定

(6)

(7)

(8)

式中：m为设计灌水定额，mm；γ为土壤干容重，g/cm3；z为计划土壤湿润层深度，m；θmax、θmin为适宜土壤含水率上、下限；T为设计灌水周期，d；t为次灌水延续时间，h；Se为滴头间距，m；qd为滴头设计流量，L/h。

设计参数汇总如表3所示。

表3　系统管网与滴灌带参数表

3.2.3灌水小区的水力设计

(1) 灌水小区允许水头偏差及其在毛管和支管上的分配

(9)

(10)

(11)

式中：[Δh]为小区允许水头偏差，m；[hυ]为允许水头偏差率，%；hd为孔口设计水头，与qd相对应，m；β1、β2为允许水头分配给毛管和支管的比例；[Δh1]、 [Δh2]为毛管和支管允许的水头偏差，m；

(2)毛管和支管极限孔数和极限长度

(12)

(13)

式中：d为毛管内径，mm；k为水头损失扩大系数，k=1.1～1.2；S0为毛管进口至首孔的距离，m；Lm为毛管极限长度，m；Nm为极限孔数。

毛管和支管水力设计如表4所示。

3.2.4管网布置与系统工作制度的确定

(1) 管网布置

单行毛管沿作物种植方向直线布置。毛管的极限长度决定了支管的最大间距可为120 m，考虑到项目区地宽658 m平均划分，支管设计间距确定为110 m，毛管双向铺设，单向长55 m，成对毛管长度为110 m。

(2)系统工作制度设计

轮灌组的划分：3条支管为1个轮灌组，每眼井灌小区有12条支管，划分为4个轮灌组，整个灌溉区20眼井共计80个轮灌组。详见表5。

表4　毛管和支管水力设计表

表5　单井(1个灌溉区)轮灌分组表

轮灌组数的校核。

(14)

通过式(14)计算每眼井(1个轮灌区)最大轮灌组数为Nmax=14组，N轮灌组

管道设计流量的确定：

(15)

管道流量如表6所示。

表6　各级管道流量表

3.2.5管网水力计算

水力计算包括毛管、支管和干管水头损失的计算和确定。

(16)

(17)

式中：h毛、支、干为分别为毛管、支管、干管水头损失，m；N为毛管实际出水孔个数；k、m、f为摩阻系数、流量指数和管径指数；L为干管长度，m。

各级管道流量、管长及总水头损失计算结果见表7。

表7　各级管道流量、管长及总水头损失

3.2.6首部枢纽设计

首部枢纽的设计包括过滤器、施肥罐及水泵的型号选择。

(1)过滤器选型

滴灌系统灌溉水源为地下水，有一定的含沙量，所以选用旋流水砂分离器加筛网组合过滤器。

(2)施肥罐选型

滴灌系统规划设计面积为8 hm2，所以选用200 L施肥罐。

(3)水泵选型

根据整个管网最大需水量选择水泵型号，水泵型号200QJ20-108/8，具体参数见表8。

表8　滴灌系统水泵参数

3.2.7 材料设备用量

本项目区滴灌工程建设所需材料及设备用量详见表9。

表9　滴灌工程建设材料设备用量表(160 hm2)

续表9

4结论

本滴灌工程设计后满足项目的灌溉要求，可为相关滴灌工程设计提供参考。建设实施后给项目区带来较好的经济社会效益，有效提高蓝霉的品质和产量，增加项目区人民群众的经济收入，有效拓展滴灌工程技术的应用领域，推动项目区节水灌溉事业的良好发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 50625-2010机井技术规范[S].北京：中国计划出版社，2011.

[2]中华人民共和国建设部.GB/T 50363-2006 节水灌溉工程技术规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB/T 50486-2009 微灌工程技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[4]中华人民共和国水利部.SL 236-1999 喷灌与微灌工程技术管理规程[S].北京：中国水利水电出版社，2013.

[5]国家质量技术监督局，中华人民共和国建设部.GB 50288-1999灌溉与排水工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，1999.

作者简介：刘春梅(1979-)，女，工程师，主要从事防汛抗旱工作。E-mail:liuchunmei452@163.com

中图分类号：S275.6

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2015)02-0038-04