全滴灌区渠道规模计算方法浅析

王忠智

【摘要】滴灌乃至灌水技术的发展应与农业农村生产相适应，因地制宜地选择和发展滴灌技术是发挥其优势的前提. 当前中国农业现代化进程加快，原有的耕作生产模式和农业生产理念正逐渐被冲击颠覆，土地流转、集约化农业、职业农民等农业新事物不断涌现，在此背景下，未来滴灌技术与装备将如何发展方能满足农业灌溉需求，值得灌溉行業尤其是滴灌工作者思考总结。本文分析了全滴灌区渠道规模计算方法。

【关键词】全滴灌区；渠道规模；计算方法

滴灌通过滴头直接将水或水肥混合液均匀、精确的输送到作物根部，是一种进行局部控制性灌溉的节水灌溉技术。滴灌带是滴灌的配水装置，部分学者就滴灌带主要技术参数对作物生长发育的影响进行了研究并取得了一些成果。

一、全滴灌区渠道规模计算方法

1、设计参数。一是计算流程：作物类型和种植方向确定之后，首先选定毛管类型、毛管内径、滴头流量等参数。根据地形条件和作物种植模式确定毛管间距和滴头间距 ，再计算毛管极限长度，确定毛管实际铺设长度。毛管实际铺设长度除于滴头距再乘滴头流量，从而获得一条毛管的流量。根据地形条件确定支管长度支计算相应的支管流量，然后同时工作支管与调节流量集进行校核，直至满足平衡式为止。二是灌水定额的计算。根据当地种植作物的要求，计划湿润层深度H=40cm；土壤密度λ=1.4 g/cm3；田间持水量θ=28%；土壤含水量上下限（β1 和β2 ）以占田间持水量的60%～40%计；灌水定额由式计算确定：，随后集水池的水位上升，断面流态为有压非恒定淹没出流，进水管流量逐渐降低，最终使调水池和集水池的水位齐平。由于自压滴灌无法控制地形落差提供的压力，因此毛管进水口处安装滴水调节器时，毛管每个滴水孔出流量与压力无关的等流多孔管。关闭排气阀打开系统供水阀后，集水桶内流出的水量由调水池提供，调水池内流入的水量大于等于系统所需水量，集水桶内的水量保持稳定状态。节省滴灌工程沉淀池的投资，根据自压灌溉面积的大小适当加大集水桶的尺寸，可持续利用。

2.由于膜下滴灌属于精准灌溉，少灌勤灌，使土层中的水分一直保持在最优含水量，所以在作物需水高峰期，多次灌溉的时间是连续的，在用水时，各系统首部几乎是同时运行，所以各级渠道（一般取水首部设在斗渠上）均为续灌渠道，渠道设计流量为各首部流量之和。由于在渠道设计时，滴灌系统一般还没有开始设计，所以利用滴灌系统最小供水流量作为设计值。由于滴灌系统的流量是一定的，所以渠道的流量也是一定的，可不需要加大流量。根据灌溉与排水工程设计规范，万亩以上灌区的干渠、支渠应按照续灌方式设计，斗渠、农渠应按轮灌方式设计。续灌渠道应按设计流量、加大流量和最小流量进行水力计算，轮灌渠道可只按设计流量进行水力计算。续灌渠道规模由灌水率、灌溉面积、灌溉水利用系数确定。

3.地下和地表滴灌灌水器压力流量关系。用一元线性回归方法， 可得到某个压力下地下滴灌灌水器累计出水量和时间的关系为：，式中 W—地下滴灌灌水器累计出水量， Lt—时间， h。地表滴灌试验采用与地下滴灌相同型号和规格的内镶式滴灌管， 用容积法实测地表滴灌灌水器压力和流量关系 得到地表滴灌灌水器流量和压力的关系为：，式中 Q—地表滴灌灌水器流量， L/hH —地表滴灌灌水器压力， kPa。滴灌灌水器敏感性指标随压力变化的，压力较低时两类滴灌灌水器敏感性指标均较高， 压力的变化对灌水器流量影响较大， 随着压力的增加， 两类滴灌灌水器敏感性指标降低， 压力的变化对灌水器流量大小影响程度逐渐减弱。但两类滴灌灌水器在相同的压力条件下，即地下滴灌灌水器流量对压力变化的敏感程度高于地表滴灌。这是由于灌水器埋在土壤中， 流量除受到灌水器本身流道构造影响外， 还受到周围土壤性质的影响， 如灌水器周围土壤含水率、土壤容积密度和土壤结构等。另外， 在压力较低时 两者差值逐步增加， 表明随着压力的增加， 地下滴灌灌水器流量对压力变化的敏感程度明显高于地表滴灌。

二、趋势分析

1.滴灌智能化。目前中国的滴灌技术已可轻松实现自动化，但却不是真正意义的智能化，自动化强调的是控制，对灌溉作业时序控制，而智能化强调了决策，通过墒情等实时监测，制定合理的灌溉策略进而交由灌溉系统自动实现，不仅仅是工业自动化在农业中的简单应用，而是农业灌溉学者在基于灌溉原理及测控方式下的技术消化与探讨，是未来滴灌发展的趋势。

2.装备研发与制造。为支持以上的理论技术，滴灌装备需做如下研制和改进。一是大流量、低能耗过滤装置过滤装置是滴灌系统正常运行的关键设备之一，研制大流量过滤器以提供足够的灌溉水量是适应滴灌系统大规模化趋势的必然要求，大流量过滤装置应满足过滤精度要求，同时不单单是简单地增大过滤面积，而作为灌溉系统中水头损失最大的首部装置，降低过滤能耗也必然被考虑。能耗降低的途径，包括通过技术措施和不同过滤装置的优化组合，延长过滤时间，缩短或取消反冲洗过程，降低反冲洗。二是滴灌系统回收与铺设。大规模的田间作业必然用到大型机械，滴灌管网对大型机械的田间运作有一定阻碍作用，如收获、旋耕时必须将滴灌管网收回. 因此，实用的卷管机应进一步研制使用，卷管机不仅能收获一次性滴灌带，而且应利于多年用滴灌带的回收和重新铺设。与此同时，滴灌系统快速连接件等利用回收与连接的相关管件也将有巨大的应用空间.

渠道进水流量、调水池的调节流量、集水桶的供水流量及系统流量间建立平衡关系，阐述了系统流量的计算方法，解决了无电灌区水源的过滤、过滤网的自行冲洗、排沙等问题。为牧业灌区实现节水灌溉技术提供依据。本文分析了全滴灌区渠道规模计算方法，可满足试验要求。

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