灌溉系統的防凍措施

胡長林　吳　超

灌溉系統的防凍保護,實際上是在冷凍出現以前,把管道、閥門、噴頭里的水排出,以防凍害對灌溉系統造成破壞。在不同的氣候條件下,灌溉系統的防凍措施不一樣,但一般不外乎以下四種措施:

1、采用手動泄水措施,釋放灌溉系統里的水;

2、采用自動泄水措施,釋放灌溉系統里的水;

3、采用壓縮空氣法,吹出灌溉系統里的水;

4、采用管道外包裹防凍材料(一般用于地面管道)。

目前國內灌溉工程多采用管路埋入當地凍土層以下,這樣的結果是:系統比較安全,管理比較簡單,但工程量大、投資加大,如北京凍土層深在50cm～80cm,一般工程溝開挖深度在1m左右,新疆地區管路系統埋深一般在1.8m左右。

對于灌溉系統來說,防凍的基本步驟是關閉主閥、切斷水源,然后排泄管路里的水,從而達到防凍的目的。

一、采用手動泄水措施

使用這種辦法,必須確信灌溉系統設計合理、能滿足排水要求。手動泄水閥應安裝在主管路最低洼的地方,假若系統有多處低洼地,都應該設置手動泄水閥,一般采用球閥、閘閥或帶有堵頭的一段管子,而且應保證施工過程中有一定的坡度條件,方便管道內的水匯集到泄水井。若泄水井安裝在室外,應保證泄水井的干燥(可以采用井底放置礫石);若在室內應確保排泄的水量不致于溢出水井。方法是:關閉系統主閥,切斷水源,依次打開各輪灌區的控制閥(如電磁閥),減少管路系統水壓力,然后慢慢手動開啟泄水閥。

二、采用自動泄水措施

在灌溉系統主管路最好安裝手動泄水閥,而不要去采用自動裝置。自動泄水裝置一般安裝在支管路或與噴頭安裝在一起(如采用側面進水的埋藏噴頭)。原理是:每次系統關閉后,自動泄水閥就會泄走噴頭或管路里的水(如雨鳥16A-FDV自動泄水閥,開閥壓力2m、關閥壓力4m)。自動泄水閥若安裝在主管路系統會造成灌溉水的大量浪費。

自動泄水閥(1/2″、3/4″陽螺紋接口)應安裝在分區電磁閥的下游低洼地,一般每條支管安裝1～2個。在管理過程中,應定時檢查,以防自動泄水閥堵塞而影響工作。

三、采用壓縮空氣法

采用壓縮空氣的方法,一定要注意安全。目前,國外在一些大的灌溉工程中都采用這種做法,如高爾夫球場、公園等。主要采用租賃設備或請當地的工程承包商提供這種服務,且價格比較合適,目前國內還沒有這種服務商。在技術不成熟以前,建議采用職業技術人員操作。壓縮空氣(壓力0.35MPa以上)能破壞閥門、管路或由于一些飛濺物引起物理性傷害。在進行過程中,不要站在灌溉管路、噴頭或電磁閥的周圍。

采用壓縮空氣法,選擇和使用適當的壓縮空氣流量(17～42.5m3/h)是非常重要的,對于3″的主管,壓縮空氣流量可能需要212m3/h、對于4″的主管,壓縮空氣流量可能需要424m3/h。壓縮空氣壓力不要超過0.35Mpa、最好采用壓力調節閥以防止壓力過高,若采用空氣體積大、壓力低的壓縮空氣,可消除一些潛在的隱患。不要試圖用高壓力、低容量的壓縮空氣來排空水,這非常危險。

設計上,需要預留壓縮空氣入口,一般采用在主管路上安裝快速連接閥、手動閘閥或預留一些三通接口,這些預留口應緊挨著工程水源處。安裝以后請及時檢測一下安裝情況和連接情況。使用壓縮空氣法時,采用定時器操作比手動操作安全,假如系統有定時器,請根據其提供的操作步驟進行。

1、在自動控制系統中使用壓縮空氣排空

首先關閉系統主閥,通過控制器設置循環,開啟各站電磁閥,減少主管路水壓力,持續一段時間,利于水的排泄和空氣的充分進入管路。連接壓縮機與主管路的連接,注意調節閥門,使壓縮空氣壓力不要超過0.35MPa。

打開壓縮機,持續增加空氣流量直到所有的噴頭升起,壓縮空氣的流量或體積取決于管路的長短和噴頭的數量。注意:每個輪灌區持續的時間不要超過2分鐘,因為壓縮空氣持續的熱量有可能破壞管路和噴頭的傳動機構(主要為水潤滑和冷卻)。在空氣壓縮系統關閉以前一定不能關閉控制器。為了確保排空,可重復操作,直到噴頭噴出的是霧汽。

減少熱破壞的方法:可以適當延長壓縮機與灌溉系統之間連接管的距離,以便降低壓縮空氣溫度;每個輪灌區排空以后,稍休息一段時間。注意:以后的輪灌區工作時間應小于第一輪灌區,因為主管路系統已在第一次排空。

2、在手動控制系統中使用壓縮空氣排空

使用這種方法是僅當系統里沒有安裝自動控制系統。

首先關閉系統主閥,手動開啟某站閥門,減少主管路水壓力,持續一段時間。連接壓縮機與主管路的連接,注意調節閥門,使壓縮空氣壓力不要超過0.35MPa。

打開壓縮機,持續增加空氣流量直到所有的噴頭升起,每個輪灌區持續的時間不要超過2分鐘,為了確保排空,可重復操作,直到噴頭噴出霧汽。2分鐘后,關閉壓縮機,讓壓縮空氣從管路和儲氣罐里徹底散開。在關閉剛排空輪灌區前,請先打開另外一組輪灌區(需要排空的),重復上述步驟。

四、采用管道外包裹防凍材料

主要適合南方溫暖、濕潤地區,這個地區一般不會出現冰凍天氣或可能出現過典型冰凍,但持續的時間較短。

對于主閥、電磁閥、泄水閥應該做防凍的保護工作,安裝在凍土層以下或安裝室內作防凍保護(如包裹防凍層等)。地埋管路系統一般不用排水,因為安裝時一般都在凍土層以下。對于地面上的管路系統,采用包裹防凍材料或在低洼地設置排水閥。