小型農(nóng)田滴灌工程中支管管徑的選擇

【摘要】文章以新疆焉耆縣滴灌工程為例，分析了影響支管管徑選擇的管件因素，并以實(shí)用經(jīng)濟(jì)性為原則，確定了地區(qū)不同滴灌規(guī)模條件的支管管徑確定方法。

【關(guān)鍵詞】滴灌工程；支管管徑；選擇；經(jīng)濟(jì)性

1、工程概況

新疆焉耆縣地區(qū)近年試行節(jié)水灌溉項(xiàng)目，區(qū)域內(nèi)種植作物主要為工業(yè)番茄和辣椒，種植模式為寬窄行（m+m）株距。滴灌帶布置采用一管兩行的方式，壟臺寬m。滴灌帶連接采用按扣三通和支管，雙側(cè)布置，每一側(cè)滴灌帶長度為75m。以現(xiàn)有種植模式對支管管徑進(jìn)行分析，而考慮工程施工與運(yùn)行，輪灌單元內(nèi)管徑保持不變。

2、支管管徑的選擇影響因素

2.1 控制單元水頭差

灌溉均勻的判別標(biāo)準(zhǔn)為支管單元水頭的最大值與最小值的差值復(fù)合允許水頭偏差，否之則認(rèn)為滴灌工程管路布置不理想。一般情況下，灌水器水頭與其離支管進(jìn)水口的距離成負(fù)相關(guān)，距離越遠(yuǎn)則工作水頭越小。根據(jù)工程運(yùn)行需求，支管輪灌允許水頭偏差為4.12m，毛管與支管安全水頭偏差分別為2.27m和1.85m。支管輪灌模式中，管道沿程損失計算公式為：

式2-1

式2-2

式2-3

其中：為分流孔間距，1.25m；qd為孔口流量（ L/h）；為管道內(nèi)徑，69.2（Φ75）；為摩阻系數(shù)，取0.505；為分流孔總數(shù)（孔）；L和Q為支管長度（m）和流量（m3/h）；m為流量指數(shù)，取值為1.75；為管徑指數(shù)，取值為4.75；hf為單元最大水頭偏差。

毛管長度參數(shù)相對比較固定，當(dāng)確定支管規(guī)格時，在允許范圍內(nèi)單元控制面積越大，所需支管長度與流量也就越大。當(dāng)單元控制面積為最大值時，此時的水頭也達(dá)到最大。

2.2 單元經(jīng)濟(jì)性

滴灌工程經(jīng)濟(jì)性亦是影響滴灌工程的重要因素，尤其對于小型農(nóng)田水利工程而言。以滴灌工程地面部分費(fèi)用為例，對主要部分費(fèi)用進(jìn)行計算，公式如下：

式2-4

式2-5

式2-6

其中：分別為單元面積上資金的投入，包括滴灌帶、支管、管件等費(fèi)用，元/2；p為各項(xiàng)內(nèi)容的單價，元；為出水口數(shù)量；為工程單側(cè)滴灌帶的鋪設(shè)長度，；為其他管件的費(fèi)用投入，元。

通過上式可得到，在滴灌工程滴灌帶鋪設(shè)間距與長度為定值時，其所控制滴灌帶的面積往往是固定的。同時，在固定支管管徑時，支管鋪設(shè)長度會隨著灌溉滴灌帶面積的增加而增加；支管增加一個分水孔，相應(yīng)的長度和滴灌面積會增加m和2。這也就意味著，除支管的第一個分水孔，支管使用量與輪灌面積呈一定的正相關(guān)關(guān)系，在確定支管輪灌面積的同時，單位面積支管使用量會趨向于一個常數(shù)。其他附屬管件費(fèi)用會因支管尺寸的固定而不會有太大變化。滴灌帶支管投入費(fèi)用可用下式表示：

式2-7

結(jié)合上述分析結(jié)果以及式2-8，可得到在增加支管輪灌面積時，單位面積上的資金投入費(fèi)用會降低。因此，在確定最經(jīng)濟(jì)管徑尺寸時，可通過分析管徑適宜的最大灌溉面積時工程單價進(jìn)行了解。

綜合分析得到，在管徑尺寸不超過63mm時，隨管徑的增加管材費(fèi)用增加幅度較小，而超過這一標(biāo)準(zhǔn)時，每公頃費(fèi)用投入將大大增加。

3、支管管徑的確定

綜合上述分析結(jié)果，以現(xiàn)狀地區(qū)水井出水量進(jìn)行計算，得到單井的灌溉控制面積在20hm2左右；如支管管徑較小，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性將會受到影響，且經(jīng)濟(jì)性也不合理。因此，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，確定單井控制面積較小時，管徑采用50mm；而地區(qū)采用集中化灌溉模式時，管徑采用63mm。

4、結(jié)語

一般情況下，支管控制單元愈大，相應(yīng)地在單個水源控制面積內(nèi)的灌溉單元數(shù)量也就愈小，這也就意味著滴灌工程的管理相對較為容易。但須注意的是，增加支管管徑，其管材管件的尺寸也相應(yīng)的增加，工程材料投入費(fèi)用也會升高，滴灌系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性則會降低。因此，小型農(nóng)田滴灌工程設(shè)計中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定合理支管管徑，保證系統(tǒng)運(yùn)行的簡便、經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：劉翔，男，（1983.10—），山東單縣人，畢業(yè)于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，本科，工程師，主要從事農(nóng)業(yè)水利工程。