微噴灌技術在上虞區(qū)規(guī)?；街]灌溉工程中的應用

沈金潮 婁武軍

【摘 要】以上虞區(qū)規(guī)?；?jié)水灌溉增效示范項目海涂農(nóng)業(yè)園片區(qū)為例，介紹了微噴灌技術及其優(yōu)點，以及微噴灌的工程設計方法，可為微噴灌技術在規(guī)?；?jié)水灌溉工程中的應用提供借鑒。

【關鍵詞】微噴灌；節(jié)水灌溉；應用推廣

【中圖分類號】TV93

【文獻標識碼】B

Applications of Micro-sprinkling Irrigation on Large-scale Water-saving Irrigation in Shangyu

Shen Jin-chao，Lou Wu-jun

（Shangyunongfa water conservancy construction company Shaoxing Zhejiang 312300）

【Abstract】This paper introduces applications of micro-sprinkling irrigation on large-scale water-saving irrigation in shangyu， then analysis this technology and it's benefit，which can provide experience for large-scale water-saving irrigation projects.

【Key words】Micro-sprinkling irrigation Water-saving irrigation；Application

1. 工程背景

（1）為推進實施《規(guī)?；?jié)水灌溉增效示范項目“十二五”總體建設方案》，作為浙江省的兩個試點地區(qū)之一，上虞區(qū)于2014年度開展了浙江省紹興市上虞區(qū)規(guī)?；?jié)水灌溉增效示范項目。按照項目規(guī)劃，項目區(qū)總面積16610畝，包括虞北平原區(qū)的海涂農(nóng)業(yè)園片區(qū)，共10080畝，其中276畝大棚微噴灌；四十里河平原區(qū)的豐惠鎮(zhèn)片區(qū)，共6530畝。以下主要介紹筆者所在的海涂農(nóng)業(yè)園片區(qū)概況。

（2）海涂農(nóng)業(yè)園片區(qū)位于杭州灣南翼的上虞海涂九六丘，紹興濱海新城北部，東至團農(nóng)河，西、南靠九一丘直河，北瀕杭州灣，園區(qū)總面積12418畝，區(qū)內(nèi)土地平坦，地勢開闊。園區(qū)四周有寬約50m的人工河道，為園區(qū)灌溉水源和排水通道。河道與九六丘分丘閘相連，可在雨季及時將洪水拍向杭州灣?，F(xiàn)狀部分河道存在堤岸坍塌，河床抬高的情況，不利河道蓄水和排水。

（3）目前園區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式粗放，以傳統(tǒng)的露地栽培為主，園區(qū)土地均由農(nóng)業(yè)經(jīng)營戶承租，灌溉用水均由各經(jīng)營戶自行抽水灌溉，灌溉方式大多采用大水漫灌，大棚、滴噴灌等農(nóng)業(yè)設施的應用率低，這種灌溉方式不僅水資源浪費嚴重，而且耗費大量的勞動力，直接影響到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和單位面積的產(chǎn)出。園區(qū)土地由農(nóng)業(yè)經(jīng)營戶承租，由于各經(jīng)營主體的科技水平存在差異，導致農(nóng)業(yè)機械化應用水平低下，在一定程度上削弱了園區(qū)的發(fā)展?jié)摿褪痉稁幽芰Α?/p>

2. 微噴灌技術簡介

微噴灌是利用折射、旋轉(zhuǎn)、或輻射式微型噴頭將具有一定壓力的水，噴到距離地面不高的空中，散布成微小的水滴，均勻地噴撒到農(nóng)作物上和農(nóng)作物根區(qū)的地面上，實現(xiàn)節(jié)水灌溉的一種新技術。微噴灌是一種介于噴灌和滴灌之間的節(jié)水灌溉技術（微噴灌技術示意圖見圖1），與它們相比，其優(yōu)點如下：

2.1 節(jié)約用水。微噴灌的節(jié)水主要體現(xiàn)在減少含水土壤面積、控制灌水深度，減少蒸發(fā)和滲漏損失。由于一個微噴灌頭噴灑的面積僅幾平方米，可以實現(xiàn)局部灌溉，所以比噴灌更節(jié)水，一般比溝灌節(jié)水50%～70%。

2.2 系統(tǒng)組合性能強，使用方便。通過調(diào)整噴嘴和分水器，可以形成多種噴灑直徑和降雨強度的組合，從而適應了不同農(nóng)作物的用水需要。某些情況下微噴灌系統(tǒng)還可以很容易地轉(zhuǎn)化成滴灌系統(tǒng)。此外，微噴頭可隨時調(diào)整其工作位置，如樹上、行間或株間等。

2.3 節(jié)省能源。微噴頭的設計工作壓力一般在15～20m水頭之間，又是局部供水，與噴灌相比大大減少了系統(tǒng)的供水量和揚程，節(jié)省能源的作用十分明顯。

2.4 受風的影響小于噴灌系統(tǒng)。因微噴頭工作位置低，噴灑仰角小，在多風季節(jié)仍可作業(yè)。

2.5 降低系統(tǒng)投資。因為采用了低壓小流量的供水方式，對系統(tǒng)供水能力的要求降低了，從而使各級管道的口徑減小，并降低了管材的壓力等級，減少了系統(tǒng)的動力功率，使系統(tǒng)的總投資大大下降。

2.6 有助于開發(fā)利用鹽堿土壤。對鹽堿土壤上的作物，可利用微噴灌在作物根系區(qū)創(chuàng)造一個低鹽濃度的區(qū)域，保證作物的正常生長。

2.7 對田間作業(yè)的干擾小。因管道和微噴頭便于移動，不影響田間農(nóng)機作業(yè)。

2.8 可用于施肥、噴灑除草劑等。

圖1 微噴灌技術示意圖

3. 微噴灌工程設計實例

3.1 水源選擇。

以海涂農(nóng)業(yè)園片區(qū)微噴灌區(qū)灌片18中微灌片1為例，該地塊長約282m，寬約236m，面積約100畝。系統(tǒng)水源為河道水，采用固定泵站提水，水源選用4寸疊片過濾器過濾，過濾精度120目。

3.2 作物、土壤。

該典型地塊面積約100畝，主要種植蔬菜（毛豆、西蘭花、大白菜等）。項目區(qū)土壤為壤土。

3.3 微噴水帶。

根據(jù)工程實際情況，工程選擇40 3～5孔增強型微噴水帶，其工作壓力為60KPa，流量為40L/（h·m），噴灑寬度為4m。

灌水器流量偏差率取qv=20%，灌水器工作水頭偏差率：

hv= qv x（1+0.15×1-xx×qv） x=0.5，hv=0.41

工作水頭偏差Δh=6×0.41=2.46m。根據(jù)毛支管水頭差分配比，Δh毛=0.5Δh=1.23m，Δh支=0.5Δh=1.23m，微噴帶極限長度100m。

3.4 微噴灌工作制度擬定。

3.4.1 設計灌水定額。

最大凈灌水定額mmax=0.001γzp（β1-β2）

Mmax——最大凈灌水定額（mm）；

γ——土壤干容重（g/cm），取1.37g/cm；

p——設計土壤濕潤比，取90%；

h——計劃濕潤層深度（cm），取25cm；

β1——適宜土壤含水量上限（重量百分比），取22.5%；

β2——適宜土壤含水量上限（重量百分比），取17.5%；

計算得mmax=0.001×1.37×90×25×（22.5-17.5）=15.4mm。

3.4.2 設計灌水周期。

設計日耗水強度取Ia=4mm，設計灌水周期Tmax=mmax/Ia=3.85d，設計灌水周期T取3.5天，設計灌水定額md=T×Ia=4×3.5=14mm。

3.4.3 每次同時噴灑長度。

典型區(qū)總面積66600m2，微噴水帶布置間距為4m（考慮大棚的四周間距1m，計算微噴帶間距取4.5m），共布置噴水帶長約14400m，為節(jié)省勞動，考慮田塊實際情況，典型區(qū)塊劃為24個輪灌組，即每次同時噴灑長度為600m，微噴帶平行大棚布置，每個大棚內(nèi)布置2根。

3.4.4 濕潤比校核。

單個大棚尺寸8m×60m，單根微噴帶噴灑寬度4m，每個大棚內(nèi)布置2根，噴灑寬度8m，可滿足設計要求。

3.5 水力計算。

3.5.1 系統(tǒng)設計流量。

由于所選微噴水帶每米流量為40L/h·m，最大同時噴灑米數(shù)為600m，則設計流量：

Q=40×600=24000L/h =24m3/h

3.5.2 管道水力計算及管徑選擇。

根據(jù)《微灌工程技術規(guī)范GB/T 50485-2009》，沿程水頭損失計算式

hf=fL（Qgm）/Db

根據(jù)規(guī)范，管道局部水頭損失按沿程水頭損失的10%～15%估算，這里按12%計取。

3.5.3 分干管管徑選擇。

一個輪灌組同時工作的微噴帶600m，可得流量Q=24m3/h，由經(jīng)驗公式D=13√Q=63.7mm，分干管選擇De75×4.5（1.0MPa），即約5個大棚（9m×60m）同時灌溉。

式中：D——分干管管徑（mm）；

Q——分干管流量（m3/h）。

3.5.4 干管管徑選擇。

同時向三個典型片供水，流量24×276/100=66.24m3/h，由經(jīng)驗公式得管徑105.6mm，由于干管較長干管選用De160×7.7（0.8MPa），最多控制約1800m的微噴帶，即約15個大棚同時灌溉。

3.5.5 管網(wǎng)水力計算。

微噴帶長60m，視為沿程均勻泄流，開孔數(shù)較大時，開口系數(shù)取0.36，微噴帶水頭損失h1=1.15×0.36×（1+0.12）=0.46m<1.23m，滿足微噴帶工作水頭偏差要求。

分干管最長120m，工作的輪灌組支管40m，可視為沿程均勻泄流，開孔數(shù)10個，開口系數(shù)0.374，另80m為輸水段，分干管水頭損失：h2=（2.20×0.374+2.2×2）×（1+0.12）=5.85m。分干管從中點處接入干管，水頭損失0.46m<1.23m，滿足工作水頭偏差要求；干管最長652m，水頭損失：h=5.83m，合計管網(wǎng)水頭損失為12.91m。

3.6 水泵選型。

（1）典型區(qū)塊噴灌系統(tǒng)的設計流量為66.24/0.95=69.72m3/h；

（2）噴灌系統(tǒng)設計水頭。

H=ΔZ+Σhf+Σhj+hp

式中：ΔZ——水源水面至噴點的高差（m）；

Σhf——沿程水頭損失（m）；

Σhj——局部水頭損失（m）；

hp——微噴工作水頭；（m）。

由上式計算得H=0+12.91+6=18.91m

根據(jù)計算所得的設計流量及揚程，泵站至各典型區(qū)塊的主管選用De160×7.7（0.8MPa）同時向3個典型區(qū)塊供水，流量為69.72m3/h，考慮泵站內(nèi)的管道水頭損失2m和疊片過濾器水頭損失4m，水泵至微噴帶的最大水頭損失為：

H=0+12.91+6=18.91m

選用噴灌離心泵IS80-65-125二臺，配套電機功率5.5KW，Q=30m3/h，H=22.5m，效率64%，氣蝕余量3.0m。

4. 結語

通過微噴灌等節(jié)水灌溉技術的實施，對海涂農(nóng)業(yè)園片區(qū)水資源進行優(yōu)化配置，提高灌溉水利用率，必將大幅度降低海涂農(nóng)業(yè)園區(qū)灌溉用水量，縮短灌溉周期，提高灌溉保證率，提升蔬菜品質(zhì)，增加蔬菜產(chǎn)量，使農(nóng)業(yè)生態(tài)處于良性循環(huán)狀態(tài)。此外，微噴灌還能適應復雜地形，不破壞土壤結構，可減少和控制雜草生長，減少作物病蟲害發(fā)生，調(diào)節(jié)和改善田間小氣候，易于實現(xiàn)灌溉自動化，特別適合作為規(guī)?；?jié)水灌溉措施加以應用。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2015）05-25-337