卷盤式噴灌系統設計在實際生產中的應用

趙桂芳，徐長華

(1.鶴崗市東山區人民政府，黑龍江鶴崗154106;2.樺南縣水利勘測設計隊，黑龍江樺南154400)

噴灌是利用水泵加壓或自然落差將水通過壓力管道送到田間，經噴頭噴射到空中，形成細小的水滴，均勻噴灑在農田上，為作物正常生長提供必要水分條件的一種先進灌水方法。下面將鶴崗市東山區所轄的三鄉一鎮幾年來卷盤式噴灌系統布置的應用情況介紹如下:

1 典型區選擇

旱田灌溉典型區選在團結灌區梧桐河二排干控制的部分面積。該區地形平坦，地勢北高南低，地面高程在74.5～78 m，土壤為中黏壤土。典型區地形和土壤條件與整個灌區相似，自然比降為1/2 000左右，具有一定的代表性。

典型區南北長約4.46 km，東西長約1.53 km，總面積為673.3 hm2，設計凈灌溉面積為533.3 hm2種植作物為大豆、玉米。

2 典型區方案

旱田典型區灌溉方式選擇卷盤式噴灌形式，灌溉水源為地下水，規劃旱田節灌典型區內利用及配套灌溉水源井32～38眼。

3 卷盤式噴灌設計

3.1 工程布置

作物以種植玉米、大豆為主。在灌溉區內每隔560 m布置1眼水源井，配套1臺潛水泵。工程布置如圖1。

圖1 卷盤式噴灌布置圖

3.2 工程設計

3.2.1 灌水定額設計計算

式中:H為作物土壤計劃濕潤層厚度，取40 cm;γd為土壤干容重，g/cm3，中壤土γd=1.40 g/cm3;β為土壤田間持水量，β=25%;β1、β2為適宜土壤含水量上下限(重量百分比)。分別為85%和65%;η為灌溉水的利用系數，取η=0.9。經計算，m設=31.11mm。

3.2.2 設計灌水周期T設

計算公式為:

式中:e為作物耗水最旺時期的日平均耗水量4.0 mm/d。經計算，T設=7.0，取7 d。

3.2.3 機組的選擇

本次設計選用機組型號為單噴槍式75－300TX卷盤噴灌機，其工作性能參數見表3。

表3 噴灌機工作性能參數表

3.2.4 田間布置

將田塊分成長條形地塊，地塊長度確定考慮軟管長度和噴頭射程，地塊長度為490 m，地塊寬度應考慮作業濕潤圖形在適當的搭接來確定，地塊長度為70 m。

3.2.5 確定工作制度

1)機組牽引速度，計算公式為:

式中:V為機組牽引速度，m/h;Q為機組的流量，m3/h，采用Q=32.2 m3/h;B為條田的寬度，m;m為灌水定額，大豆灌水定額為31.11 mm。

2)灌水時間計算公式為:

式中:t1為一條條田所需灌水時間，h;L為條田長度，PE軟管長度270 m。經計算t1=18 h。

按工作20 h/d計算，作物灌水周期為7 d，在1個灌水周期內每個條田需灌1次，故1臺機組在1個灌水周期內可控制8個條田，面積為16.67 hm2。

3.2.6 輸水管的水頭損失計算

干管管材為高壓軟管，輸水管最長 L=300 m，Q=32.2 m3/h。

局部損失的加大系數，k=1.1，△H1=khf=4.4，泵管為高壓軟管，泵管長L=45 m，Q=32.2 m3/h。

局部損失的加大系數，k=1.1，△H1=khf=4.5

3.2.7 總揚程計算及泵的選擇

1)總揚程計算公式為:

式中:H為噴灌系統設計水頭，m;H0為噴灌機連接壓力，72 m;hf為干、泵管水頭損失和;Hs為井動水位與地面高差，30m;過濾器水頭損失5 m;逆止閥損失系數1.70，閘閥損失系數0.20。

2)泵的選擇。1臺泵控制1臺卷盤機，Q=32.2 m3/h，揚程116.03 m。根據流量及所需揚程選泵，型號如下200QJ32－130/10，配套動力22 kW，沈陽潛水電泵股份有限公司生產。

3.2.8 首部樞紐

灌溉水源為區內水源井，地下水質滿足農業灌溉用水要求，首部樞紐包括潛水電泵、閘閥、壓力表、逆止閥等。詳見表2。水源工程為每套噴灌系統對應1眼機電井。

表4 旱田噴灌設備匯總表

鶴崗市東山區噴滴灌工程的發展，經過幾年的實踐是比較成功的。黑龍江省連續幾年春季大旱，噴滴灌都發揮了巨大的作用，為東山區國民經濟發展發揮了巨大的作用。

［1］水利部農村水利司.噴灌工程技術［M］.北京:中國水利水電出版社，1998.