滴灌工程规划设计与管理

2017-03-01傅强

黑龙江水利科技 2017年11期

傅强

(新疆维吾尔自治区草原畜牧工程勘察规划设计院，乌鲁木齐 830049)

0 引言

在目前节水灌溉工作中，滴灌是较为先进、且应用较为广泛的灌溉方式。在灌溉过程中，在地埋毛管的情况下使灌溉水通过灌水器进入到附近土壤，在以该方式灌溉过程中，土壤结构在整个过程中受到的影响较小，不仅能够有效降低水分蒸发速度，且能够疏松作物根部。如果能够在我国西北等干旱区域使用该技术，不仅能够对田间杂草的生长形成有效抑制，且在省工、干旱区域方面也具有较好的表现。

1 灌区情况

我国西北部城市，为典型大陆性气候，昼夜温差较大，夏季初以及春季整体降雨量偏少，区域降水具有较大的差异，光照长，少雨，年降水量在100mm以下。

2 工程设计方案

2.1 滴灌工程参数

根据节水灌溉规范以及区域实际情况，可以将不同技术参数制定为：

1)土壤湿润比P在41%-45%；

2)微灌水利用系数η=0.91%-0.94；

3)均匀度Eμ=91%-94%；

4)设计湿润深度Z=0.78m；

5)设计日耗水强度Ea=5-6mm/d。

2.2 工程设计目标

该工程的设计目标主要有：

1)对合理的滴灌形式进行选择，做好灌溉制度的制定；

2)以典型设计方式对各级管道以及灌水小区进行合理布局；

3)做好轮灌区划分以及水利计算，做好压力、流量需求的给出；

4)做好滴灌系统枢纽设计。

2.3 滴灌管线布置

2.3.1 内镶式滴灌管

管线所使用的滴头为内镶结构，在生产过程中，其以直接焊接的方式处于滴灌管内壁上，能够有效避免其受到来自机械的损伤。

2.3.2 管上式滴灌管

管线方面，使用了0.5mm以上壁厚的PE管，在具体施工中，直接打孔处理，并在管线上插入滴头。

2.3.3 滴灌管线规格

壁厚在0.3-1mm之间，具有均匀的管壁厚。毛管外径为20mm，能够有效避免滴头发生堵塞情况。

2.3.4 保证设计偏差系数在0.03以下

2.4 管线布置形式

在该项工作中开展前，需要对较多的影响因素进行考虑，包括有种植方式、滴头类型、作物种类、管理便利性、经济因素、对农作物影响以及施工便利性等。对于大部分作物如蔬菜、瓜果以及玉米等，其都属于条播密植植物，在湿润比方面具有较高的要求。滴灌管布置方面，要按照行向布置，一膜布置一到两根。根据其需水需求以及根系发育规律，为了在操作管理以及灌溉湿润方面具有较好的表现，则可以在地上进行滴灌管线的铺设。

3 大田设计实例

3.1 设计参数选择

根据大田特征调查，对以下参数进行选择：P=40%；Eu=90%-94%；z=8.0m；η=0.91-0.94；Z=0.78m；Ea=5-6mm/d。最大田间持水量为21%，灌水周期T=5d，一次灌水时间3.2h。

3.2 管网布置

3.2.1 轮灌组划分

1)管网的布置原则。在该项工作中，其主要内容有：①根据植物要求以及生产中所使用的灌溉技术，要保证灌溉形式能够同输水干管间相符合；②严格按照因地制宜原则开展工作，在对作物种植方向、首部位置要求进行充分结合的基础上使其尽可能穿越更少的地块、且总长度最短。同时，保证能够对作物的用水要求满足，在调水、维修以及管理方面具有便利的提升；③要按照较高地势位置做好输配水干管的布设，按照分干管或者垂干管的方式布置；④管道纵剖面方面，需要具有平顺的应力，为了对冬季冻害以及夏季的热胀冷缩情况进行防止，则需要以地埋方式做好输配水干管的布置，其深度为1.5m。同时，在低洼处与分干管、干管以及支管末端位置做好排水井的修建，以此实现管道积水的排除。

2)管网布置形式。在实际布置中，要按照水源、加压泵、干管、分干管以及滴灌管的方式布置，根据地形情况，按照鱼骨形对干管、分干管进行布置，并以此对沿程水头的损失进行减少。此外，将支管按照地面方式布置，而干管与分干管均为地埋管。

3)输配管管道材质及规格。干管与支干管方面，要根据不同灌区设计流量，在经过严密经济方案比选之后对支管以及干管的材质与规格进行布置。滴灌管方面，其制作材料为低密度聚乙烯，该材质具有较好的环境应力破坏抵抗能力，且其中具有抗老化添加剂，能够在避免管线发生老化情况的基础上对其使用寿命进行延长。滴灌管铺设方面，就需要严格按照具体地形变化以及地块情况确定，通常情况下，其敷设长度在80-110m之间。

3.2.2 灌水小区设计

为了保证不同灌水小区在灌水方面具有较好的均匀水平，需要在充分联系项目投资以及实际情况的基础上尽可能在小区域首部位置做好调节功能减压阀的设置，并可以将其统一设置为相同的压力，以此在保证滴灌管线压力数值能够满足要求的基础上均匀的实现不同校区的灌水处理。

3.3 轮灌组划分及水力计算

3.3.1 轮灌组划分

根据滴灌均匀度控制、运行合理性以及水源供水能力等内容的全面分析考虑，最终将工作制度确定为轮灌方式。

3.3.2 系统水力计算

在该项工作中，其主要计算内容有支管水力设计以及毛管水力设计，最后获得阀门的工作流量以及设计压力。由不同轮灌组阀门工作压力，在对支管压力以及流量需求进行满足的情况下试算系统管道，通过对不同管径、最为合理经济的管道选择形成最终的主管道系统。扬程方面，则由最不利轮灌组工作压力，同干管系统局部压力损失、沿程压力损失相结合的基础上加入有关设备节点高程差以及局部水力损失获得。之后，再根据该轮灌组流量做好其扬程参数以及水泵流量的获得。

3.4 首部枢纽设计

3.4.1 水泵机组

根据水源特点，选择使用国产井用潜水泵。

3.4.2 过滤系统

该设备是保障滴灌系统安全、长期运行的重要设备，通过对该项目区藻类、漂浮物、泥沙以及化学物质含量的考虑，最终选择过滤系统组合，并保证该系统具有可靠的过滤性能，良好的维护水平以及坚固耐用特征。目前，有两种过滤系统在我国发展的较为成熟，即介质过滤器网同离心砂石分离器网这两种类型。

对于前一种系统类型，其在河流、水库当中的漂浮物、微生物过滤效果较好，如水源水质较好，那么则可以直接应用网式过滤器处理，前者则适合应用在泥沙量较大、且不存在漂浮物、藻类的水源当中。如果为化学堵塞情况，则可以通过酸洗的方式进行解决。而无论使用哪一种类型的过滤系统，也不能够彻底、完全的对滴头堵塞情况进行解决，通常仅仅将问题降低到能够接受的水平为止。通常情况下，可以使用能够滤除直径大于滴头直径1/7至1/10的颗粒当中，并以M对过滤精度表示。其计算公式为：

M=1/(D+d)

(1)

式中：d为孔径；D为线径。经过试验，在大田滴灌系统中，当过滤器为120目时能够对滴灌需求进行满足。

3.4.3 施肥系统

在该设计当中，在每一灌溉系统首部位置通过压差式施肥罐的应用施肥，非常适合应用在果园以及大田滴灌施肥系统当中。

3.4.4 量测设备

在该系统首部位置，具有水表的配置，以此对灌溉以及量水的精确性进行实现，更好的满足节水计算精确性要求。

3.4.5 安全保护装置

在不同灌溉系统的首部位置，需要做好快速空气阀以及释压阀的设置，其中，释压阀的作用是实现管道泵站以及系统的保护，能够避免轮灌组轮换以及系统运行当中形成超高压。空气阀的作用即在系统启闭时实现其保护。