黑河市愛輝區藍莓滴灌工程設計

劉春梅，薛　麗

(黑河市水務局，黑龍江 黑河 164300)

?

黑河市愛輝區藍莓滴灌工程設計

劉春梅，薛麗

(黑河市水務局，黑龍江 黑河 164300)

摘要：黑河市愛輝區藍莓滴灌工程項目區的水土資源條件比較優越，區內地勢平整、平緩，面積較大，加之地下水資源豐富，適合規建設模化滴灌工程。文中針對項目中的水源設計、管道設計參數與布置、輪灌分組、滴灌設備用量等確定進行了分析計算，滿足項目的灌溉要求，可為相關滴灌工程設計提供參考。

關鍵詞：藍莓；滴灌；水源；滴灌系統；工程設計

1概況

黑河市愛輝區藍莓滴灌工程項目區位于西崗子鎮東北部的西崗子林場，距黑河市43 km，地理坐標為東經126°59′05″—127°30′50″，北緯49°39′55—49°54′03″之間。項目區水土資源條件相對優越，區內地勢較為平整、平緩，面積較大，加之地下水資源豐富，適合建設規模化滴灌工程。項目區地下水資源豐富，地下水埋深6 m左右，單井涌水量20 m3/h以上，滿足藍莓的灌溉用水需求，灌溉用水保障程度較高。

項目區建設節水灌溉工程灌溉面積為160 hm2，規劃種植作物為藍莓。主要建設內容為水源機井工程20處，井房20處，配套動力工程20處。項目總投資為352.97萬元。

2水利工程現狀及存在問題

黑河市西崗子林場的大部分耕地，由于地塊相對分散和規模較小，一直沒有配備節水灌溉設施，農業生產基本處于雨養農業狀態。目前場區內僅有一口機電井，用于生活用水。農田灌溉基礎設施的缺失，影響著當地農業生產的發展，嚴重抑制農民的經濟收入，發展灌溉農業是當務之急。

3工程設計

3.1水源設計

3.1.1機井工程設計

水源機井工程應符合《機井技術規范》(GB/T 50625-2010)的技術要求[1]。

新建水源機井工程20處，新建井房20座。典型井單井涌水量20 m3/h，井深80 m，靜水位埋深6 m，動水位埋深50 m，宜井間距250 m。

(1)單井控制面積及井數的確定

(1)

式中：F0為單井控制灌溉面積，hm2；Q為單井出水量，m3/h，Q=20 m3/h；t3為灌溉期間每天開機時間，t3=18 h；T2為每次輪灌期的天數，T2=4 d；η為灌溉水利用系數，取η=0.9；η1為干擾抽水的水量削減系數，取η1=0.05；m2為每次綜合平均灌溉定額，m3/hm2，取m2=150 m3/hm2。

經計算：F0=8.21 hm2。

考慮輪灌分組盡量少，運行管理方便等因素，并結合當地林網分布特點，單井控制灌溉面積取8 hm2。

(2)井數的確定

(2)

式中：A為計劃滴灌面積，hm2，A=160 hm2；經計算N=20眼。

3.1.2配套動力

配套動力工程應符合國家有關標準的技術要求[1]。

項目區新建配套動力工程20處，初步確定潛水電泵功率為11 kW，新增配套動力242 kW。灌溉工程的配套動力為電力工程，動力工程的規劃和費用問題由收益區受益單位解決。單井及配套工程量見表1。

表1　單井及配套工程量表

3.2滴灌系統規劃布置及設計參數

滴灌系統規劃布置及設計參數應符合相應規范要求[2-5]

3.2.1系統規劃布置

干管采用0.4 MPa,Φ90PE管，支管用0.4 MPa,Φ75PE管，干支管焊接。根據土壤條件和種植作物，毛管選用內鑲式滴灌帶，一管兩行鋪設，毛管選用0.05～0.1 MPa,Φ16，滴頭間距300 mm，單孔流量1.38 L/h，其壓力流量關系式為q=0.528h0.6。各參數見表2。

3.2.2設計參數

(1)系統流量

系統流量Q按下式計算：

(3)

式中：A為可灌面積，hm2；Q為可供流量，m3/h；Ia為設計灌溉補充強度，mm/d；C為系統每日工作小時數，h/d；η為灌溉水利用系數。

表2　系統管網與滴灌帶參數表

(2)灌水小區允許水頭(流量)偏差率

(4)

式中：[hυ]為允許水頭偏差率，%；qυ為流量偏差率，%；χ為灌水器的流態指數。

(3)土壤濕潤比p

(5)

式中：p為設計土壤濕潤比；Sω為濕潤帶寬度，m；SL為毛管間距，m。

(4)灌溉制度的確定

(6)

(7)

(8)

式中：m為設計灌水定額，mm；γ為土壤干容重，g/cm3；z為計劃土壤濕潤層深度，m；θmax、θmin為適宜土壤含水率上、下限；T為設計灌水周期，d；t為次灌水延續時間，h；Se為滴頭間距，m；qd為滴頭設計流量，L/h。

設計參數匯總如表3所示。

表3　系統管網與滴灌帶參數表

3.2.3灌水小區的水力設計

(1) 灌水小區允許水頭偏差及其在毛管和支管上的分配

(9)

(10)

(11)

式中：[Δh]為小區允許水頭偏差，m；[hυ]為允許水頭偏差率，%；hd為孔口設計水頭，與qd相對應，m；β1、β2為允許水頭分配給毛管和支管的比例；[Δh1]、 [Δh2]為毛管和支管允許的水頭偏差，m；

(2)毛管和支管極限孔數和極限長度

(12)

(13)

式中：d為毛管內徑，mm；k為水頭損失擴大系數，k=1.1～1.2；S0為毛管進口至首孔的距離，m；Lm為毛管極限長度，m；Nm為極限孔數。

毛管和支管水力設計如表4所示。

3.2.4管網布置與系統工作制度的確定

(1) 管網布置

單行毛管沿作物種植方向直線布置。毛管的極限長度決定了支管的最大間距可為120 m，考慮到項目區地寬658 m平均劃分，支管設計間距確定為110 m，毛管雙向鋪設，單向長55 m，成對毛管長度為110 m。

(2)系統工作制度設計

輪灌組的劃分：3條支管為1個輪灌組，每眼井灌小區有12條支管，劃分為4個輪灌組，整個灌溉區20眼井共計80個輪灌組。詳見表5。

表4　毛管和支管水力設計表

表5　單井(1個灌溉區)輪灌分組表

輪灌組數的校核。

(14)

通過式(14)計算每眼井(1個輪灌區)最大輪灌組數為Nmax=14組，N輪灌組

管道設計流量的確定：

(15)

管道流量如表6所示。

表6　各級管道流量表

3.2.5管網水力計算

水力計算包括毛管、支管和干管水頭損失的計算和確定。

(16)

(17)

式中：h毛、支、干為分別為毛管、支管、干管水頭損失，m；N為毛管實際出水孔個數；k、m、f為摩阻系數、流量指數和管徑指數；L為干管長度，m。

各級管道流量、管長及總水頭損失計算結果見表7。

表7　各級管道流量、管長及總水頭損失

3.2.6首部樞紐設計

首部樞紐的設計包括過濾器、施肥罐及水泵的型號選擇。

(1)過濾器選型

滴灌系統灌溉水源為地下水，有一定的含沙量，所以選用旋流水砂分離器加篩網組合過濾器。

(2)施肥罐選型

滴灌系統規劃設計面積為8 hm2，所以選用200 L施肥罐。

(3)水泵選型

根據整個管網最大需水量選擇水泵型號，水泵型號200QJ20-108/8，具體參數見表8。

表8　滴灌系統水泵參數

3.2.7 材料設備用量

本項目區滴灌工程建設所需材料及設備用量詳見表9。

表9　滴灌工程建設材料設備用量表(160 hm2)

續表9

4結論

本滴灌工程設計后滿足項目的灌溉要求，可為相關滴灌工程設計提供參考。建設實施后給項目區帶來較好的經濟社會效益，有效提高藍霉的品質和產量，增加項目區人民群眾的經濟收入，有效拓展滴灌工程技術的應用領域，推動項目區節水灌溉事業的良好發展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 50625-2010機井技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2011.

[2]中華人民共和國建設部.GB/T 50363-2006 節水灌溉工程技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB/T 50486-2009 微灌工程技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[4]中華人民共和國水利部.SL 236-1999 噴灌與微灌工程技術管理規程[S].北京：中國水利水電出版社，2013.

[5]國家質量技術監督局，中華人民共和國建設部.GB 50288-1999灌溉與排水工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社，1999.

作者簡介：劉春梅(1979-)，女，工程師，主要從事防汛抗旱工作。E-mail:liuchunmei452@163.com

中圖分類號：S275.6

文獻標志碼：A

文章編號：2096-0506(2015)02-0038-04