黑龍江省西部地區優質高產玉米大型噴灌工程典型設計

于海英，孫東偉

(1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080;2.黑龍江省農墾總局水務局，哈爾濱 150090)

黑龍江省西部地區優質高產玉米大型噴灌工程典型設計

于海英1，孫東偉2

(1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080;2.黑龍江省農墾總局水務局，哈爾濱 150090)

在西部地區齊齊哈爾市、大慶市、綏化市、哈爾濱市所屬縣區集中連片的玉米種植區域內，利用當地地表水及土地資源為保證，將4個城市以地表水為水源的大型噴灌灌區建設成為優質、高產、高新技術節水灌溉農業項目，引導傳統農業向現代農業的轉變。

節水灌溉;噴灌;地表水;平移式噴灌機;圓形噴灌機

目前黑龍江省以地下水為水源的旱田節水灌溉工程技術相對成熟，本次首先提出在本區玉米集中連片種植的部分地市，建設以地表水為水源的優質高產玉米大型噴灌灌區，為西部地區今后大面積發展大型旱田節水灌區起到引領和帶動作用。西部地區地下水資源缺乏，利用地表水進行旱田節水灌溉是本區今后一個時期的發展方向。在大面積種植的大田作物中玉米是高桿作物，利用地表水對玉米噴灌是本區需要認真研究的新課題。

針對噴灌各項目區工程現狀及存在的問題，工程建設的主要任務分別為：噴灌項目區是對初擬的各種噴灌模式，對各項目區進行取水工程、輸配水工程、田間工程、噴灌設備、輸變電線路的配套建設;將項目區建設成為西部地區乃至優質高產玉米生產基地，為西部地區農村經濟可持續發展創造條件。本文內容主要論證噴灌工程的典型設計。

1 噴灌工程布置原則

1)按照農業現代化的發展目標，針對選定項目區的自然地理條件及工程現狀，本著因地制宜的原則，合理布置噴灌工程，建成現代化的高效益的大型噴灌工程體系。

2)噴灌工程的布置要與項目區的社會經濟條件及勞動力狀況相結合，在社會經濟條件較好，勞動力文化水平較高的地方優先發展噴灌工程建設。

3)充分利用現有水利工程，發揮現有灌溉工程作用，工程措施和非工程措施相結合，同時保護生態環境。

4)噴灌工程的布置要與項目區的道路、林帶、供電系統及材料供應狀況相結合。做到運輸便利，電力通暢，農業建設與生態環境保護相結合。

5)噴灌工程的布置要與項目區的地形、土壤、風速、水源類型相結合，種植高效的農作物，便于規模經營，利于機械化耕作。

6)噴灌工程的布置要綜合考慮項目區的面積、地塊形狀及水源類型等因素，選配不同形式的噴灌機進行方案比較，實施優化配置，選擇經濟合理的方案作為設計方案。

7)噴灌工程的布置要做到輸水暢通，配水方便，便于管理;盡量照顧行政區劃及聯營經營，以便項目區建成后，發揮群眾管理的優勢，減少社會矛盾。

2 噴灌工程典型設計

2.1 平移式噴灌系統典型布置

2.1.1 平移式噴灌工程總體布置

齊齊哈爾市梅里斯莽格吐項目區、綏化紅旗鄉項目區全部采用平移式噴灌機，依安新興項目區6個地塊采用平移式噴灌機。

本次設計平移式噴灌工程總體設計分為兩種型式：

第一種型式：渠首為提水泵站，骨干供水工程為管道，田間噴灌機用喂水渠為明渠。它由骨干供水管道、喂水渠(田間明渠)、噴灌機3部分組成。工作原理：水量由骨干供水管道送至喂水渠(田間明渠)，噴灌機從喂水渠(田間明渠)取水進行灌溉。梅里斯莽格吐項目區、依安新興項目區、大慶大同項目區2個地塊采用第一種型式。工作原理見圖1。

圖1 平移機骨干供水管道工作原理示意圖

第二種型式：渠首為自流引水閘，骨干供水工程為渠道、田間噴灌機用喂水渠也為渠道。它由骨干供水明渠、田間喂水渠、噴灌機3個部分組成。

工作原理：水量由骨干供水渠道送至田間喂水渠道，噴灌機從田間喂水渠道取水進行灌溉。這種形式適用于已有工程，沒有新占用土地。綏化紅旗鄉項目區采用第二種型式。工作原理見圖2。

2.1.2 平移式噴灌工程典型設計

本次典型設計1種規格的噴灌系統：設備長度890 m，單跨長49.12 m、60.63 m，控制面積253.3 hm2的噴灌系統。

根據平移式噴灌機特性，地塊設計為長方形，最大行走長度3 500 m，系統入機流量640 m3/h，入機壓力0.25 MPa。系統由地塊中間輸水明渠供水，明渠中心線與噴灌機軸線垂直。輸水明渠采用混凝土襯砌，渠道挖深＜0.71 m，上口寬＜2 m的渠道兩側用混凝土鋪設，兼做噴灌機中心車的行車道。平移式噴灌機采用地溝導向，動力采用電力驅動系統，電纜采用地埋式沿田間明渠鋪設，每400 m設一插樁。平移式噴灌系統典型設計平面布置見圖3、圖4。

圖2 平移機骨干供水渠道工作原理示意圖

圖3 萬能平移(機)噴灌系統平面總體布置示意圖

圖4 平移(機)噴灌系統平面總體布置示意圖

2.2 圓形噴灌系統典型布置

雙城友誼灌區項目區7套噴灌設備全部采用圓形噴灌機，依安新興項目區5個地塊、大慶大同項目區8個地塊采用圓形噴灌機，項目區渠首泵站即供水又做為圓形噴灌機加壓泵。

2.2.1 圓形噴灌系統總體布置

圓形噴灌系統為調蓄供水式，它由供水管道、蓄水池、噴灌機3部分組成。工作原理為：水量由供水管道進入蓄水池，經過蓄水池調節后，再送入噴灌機進行灌溉，這種型式適用于灌溉面積較大，需通過蓄水池調節的情況，工作原理見圖5。

圖5 圓形機工作原理示意圖

2.2.2 圓形噴灌系統典型設計

本次典型設計1種規格的圓形噴灌系統，其設備長度450 m，控制面積63.47 hm2的圓形噴灌系統。

根據圓形噴灌機特性，地塊設計為圓形，半徑長450 m。按圓形噴灌機工作流量，系統流量230 m3/h供水。水流至系統中心處經緩沖罐匯水后利用加壓泵一套向系統供水，實施噴灌作業。在主管道最低處設置泄水井，用以冬天生產停止后管道泄水。為保證輸水管道的正常使用，便于維護和管理，在輸水管道首部上需配置各種必要的管件和設置一些附屬設施。系統中心處設置動力房，并配置控制監測設備。灌區采用8120型時圓形噴灌機用于灌溉，系統性能見表1。圓形噴灌系統典型設計平面布置見圖6。

表1 8120型(450 m)圓形噴灌機組性能表

圖6 圓形噴灌系統典型設計平面布置示意圖

3 噴灌機配置

3.1 平移式噴灌機的適用范圍

平移式噴灌機是支承在若干個可以自動行走的塔架上作平行移動。平移式噴灌機由垂直于噴灌管道的明渠供水，噴灌管道順著渠道的方向平移，一邊行走一邊噴灑，噴灌面積呈矩形。由于噴灌管道各點的行走速度都相同，噴灌管道和噴頭的配置等距布置，風及地形變化對其噴灌均勻度的影響也較小。

平移式噴灌機的主要優點：能灌溉矩形地塊，沒有澆不上水的地角，土地利用率可高達98%。灌溉方向與傳統的農業耕作措施和耕作方向相適應，沿機長方向噴灑均勻，受風的影響小，噴灌質量高，適于低壓噴灑，減少能耗。結構簡單，噴灌管道可用不同直徑的管子組成，噴頭采用同一型號等距布置。每一塔車電控設備完全相同，裝配、保養、維修方便。自動化程度高，噴灌機長度可長可短，控制面積可大可小，而且比同一機長的中心支軸式噴灌機控制面積大，降低了單位面積投資和耗能指標。運行速度調節范圍大，能滿足各種作物不同生育期的灌水需要。可用于噴施化肥、殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長調節劑等，還可部分代替中耕、植保等農業機械，做到一機多用。

平移式噴灌機的缺點主要是適應地坡能力較差，要求地面較平;增加了導向系統，使造價提高。

3.2 圓形噴灌機的適用范圍

圓形噴灌機是電力驅動中心支軸式全自動噴灌機，又稱時針式噴灌機。它的噴水管(支管)是一根由一節一節的薄壁金屬連接成的長管道，其上按一定要求布置有許多噴頭。長管道高架在間距差不多相等的若干個搭車上，它的一端與被灌地塊中央的固定中心支軸座連接，支軸處的井泵和中心控制箱供給壓力水并起控制作用，以保證管道繞中心支軸按預先調好的速度保持近于直線的連續緩慢旋轉噴灌。

圓形噴灌機的主要優點是：自動化程度高，可晝夜工作，一人就可管理8～12臺噴灌機，一個灌水周期可噴灌約600 hm2土地，工作效率很高;節約水量、勞力和土地;噴灑均勻度高，可適時適量地滿足作物需水要求，增產效果顯著;適應性很強，爬坡能力可達30°左右，幾乎適宜灌溉所有的土壤和高矮桿大田作物(地隙2.75 m)，但要求一臺噴灌機控制范圍內種植同一種作物;能一機多用，可用來噴施化肥、農藥、除草劑等。其不足之處是4個地角不易灌溉(加上末端遠射程噴槍，土地利用率87%左右)，耗能較多，運行費較高。凡土地連片，作物種類統一、地面上無障礙物的干旱缺水地區均可適用。

3.3 噴灌機配置

根據平移式噴灌機和圓形噴灌機的特點和適用條件，結合5個項目區水源情況、土地平整程度、面積、地塊形狀、供電系統等條件，本著因地制宜、充分利用水土資源的原則，合理選配不同類型的噴灌機進行配置，以達到最大限度發展灌溉面積的目的。

梅里斯莽格吐項目區、綏化紅旗鄉項目區、依安新興項目區緊鄰水源，土地平整(地面坡度在1.0%左右)、連片，地塊基本為矩形，供電系統有保障，田間利用明渠可供水給噴灌機恒定水深。因此，這3個項目區選擇平移式噴灌機。

大慶大同項目區、雙城友誼灌區項目區緊鄰水源，土地相對平整，連片，但局部地快地面坡度＞7.0%，地塊形狀不為矩形，這2個項目區比較適合圓形噴灌機。

5個項目區設計噴灌機42臺，其中平移式噴灌機22臺，圓形機20臺。

［1］黑龍江省發改委，黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省千億斤糧食生產能力建設規劃［R］.哈爾濱：黑龍江省發改委，黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2008.

［2］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.尼爾基水利樞紐配套項目黑龍江省引嫩擴建骨干一期工程可研灌區配套工程報告［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2005.

［3］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.西部地區水資源開發利用規劃［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2008.

［4］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.西部地區旱澇保收田規劃［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2008.

S275.5

B

1007-7596(2011)06-0138-03

2011-03-04

于海英(1978-)，女，黑龍江齊齊哈爾人，工程師;孫東偉(1978-)，男，黑龍江大興安嶺人，工程師。