喷灌系统设计研究

2024-01-17强科东QIANGKedong

价值工程 2024年1期

关键词：干管沿程管段

强科东 QIANG Ke-dong

（会宁引洮工程建设管理局，白银 730799）

1 基本情况

在会宁县头寨镇头寨灌区内建设一块24m×780m 的喷灌试验田，采用0.06～0.3MPa 压力范围的地埋式喷灌系统，可以实现工作时喷头升起，进行灌溉作业。这样对小麦养护、设备防盗均可起到很好的作用。

1.1 水文气象资料

头寨镇属北温带大陆性半干旱季风气候，春天干旱多风，夏季炎热多雨，秋季多风少雨，冬季寒冷干燥，全年平均气温11.8℃左右。全年日照2684 小时，年平均积温4600℃，全年无霜期210 天左右。全年平均降雨量620mm，平均风速2.5m/s，冻土层深度0.5-0.8m。该地区土质均匀，均为中壤土，容重为1.4g/cm3，肥力中等，稳定入渗强度10mm/h。田间持水率为24%。

1.2 水源

水源在试验田北面的中部位置，为井水，出水量大于60m3/h，动水位10m。

2 喷灌工程设计参数

2.1 灌溉设计保证率

本设计灌溉设计保证率取值85%。

2.2 作物需水量

小麦生长高峰期耗水强度为Ea=4.0mm/d。

2.3 喷洒水利用系数

喷洒水利用系数当设计风速低于3.4m/s 时，η 为0.8-0.9，设计风速为3.4-5.4m/s 时，η 取0.7-0.8。

3 灌溉制度的拟定

3.1 设计灌水定额

湿润层深度为50cm，适宜土壤含水率上下限取田间持水量的60%～80%，土壤容重为1.4g/cm3，田间持水量为24%，因为风速为2.5m/s，低于3.4m/s，故喷洒水利用系数η=0.85，则设计灌水定额为：

3.2 设计灌水周期

通过查表得小麦的日需水量为4mm/d，则：

4 喷灌系统选型

选择在该灌区兴建地埋式固定管道式喷灌工程。

喷灌系统的管道布置图见图1。

图1 喷灌系统管道布置图

5 喷灌工程的技术设计

5.1 计算允许的喷头最大喷灌强度

喷头采用单行多喷头同时喷洒的运行方式且灌溉季节平均风速为2.5m/s，喷头组合形式为正方形，查表得Ka=Kb=1.0，按风向来角为45°这种最不利的情况考虑：

则ρsmax=10/（1.38*1.06）=6.84mm/h

喷灌用水流量：

单喷头流量q=Q/n=6.99/12=0.58m3/h

5.2 喷头的喷灌强度

5.3 选择喷头

根据地埋喷头的工作压力为0.06-0.3MPa，喷头流量为0.58m3/s，射程为8.5m 左右以及其他各项指标选用工作压力为0.20MPa，流量在0.1-3.22m3/h，射程为6.4-15.8m，全圆模式喷嘴，喷嘴直径为4mm 的美国亨特PGP 喷头。

5.4 确定喷头的组合间距

喷头的射程为8.5m，根据经验系数法选定的Ka=1.0，Kb=1.015PGP 喷头的组合间距为a=1.0*12=12.0m，b=1.015*12=12.1875m。

喷头的组合间距见图2。

图2 喷头的组合间距图（单位：m）

6 确定轮灌编组及轮灌顺序

本次轮灌将分为四组，每组两条支管。

6.1 确定喷头在一个喷点上的喷洒时间

6.2 喷头每日可工作的喷点数

6.3 每次需要同时工作的喷点数

各管段控制的支管位置见表1。

表1 各管段控制的支管位置

干管轮灌各管段有关数据见表2。

表2 干管轮灌各管段有关数据

6.4 确定轮灌顺序

轮灌顺序的布置见表3。

表3 轮灌顺序的布置

7 管道设计

7.1 支管设计

按GBJ85-85 要求支管上任意两个喷头之间的水头差应不超过喷头工作压力的20%。及h'f+ΔZ≤0.2hp，最大水头是在支管上首末两个喷头之间，即为ΔZ=1.161m，PE管水力计算的系数：指数为f=0.948*105，m=1.77，b=4.77，孔口数N=3，X=8.5/12=0.7，将其代入多口系数的一般公式

得D≥15，为安全起见，选择D=20mm 的PE 管为支管。