滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

謝龍緣

摘要：滲灌、噴灌和滴灌是農(nóng)田灌溉系統(tǒng)中最常見的三種灌溉方式，與其他灌溉方式相比，滴灌具有節(jié)水保肥效果好、水肥一體化管理水平高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，以滴灌為代表的自動(dòng)化灌溉技術(shù)應(yīng)用水平不斷提高;本文通過對(duì)滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要論述，旨在對(duì)農(nóng)業(yè)工作者開展田間滴灌提供理論上的技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田灌溉;滴灌;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.??? 農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的現(xiàn)狀

我國(guó)的農(nóng)田灌溉工程，大部分始建于建國(guó)初期，且以灌水效率較低的漫灌為主，不僅嚴(yán)重浪費(fèi)水資源，而且隨著時(shí)間推移，灌溉渠道的滲漏、淤積和雜草等問題日益凸顯。隨著農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興政策的逐步實(shí)施，灌溉系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的制約作用越發(fā)明顯，亟需大面積推廣以滴灌和噴灌為代表的現(xiàn)代高效節(jié)水農(nóng)業(yè)。

1.1? 管護(hù)力度不足

現(xiàn)階段，大多數(shù)建成投入使用的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)在出現(xiàn)渠系老化、管道淤塞和雜草蔓延等問題后，沒有得到及時(shí)的清理和維護(hù)，很難適應(yīng)現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。灌溉系統(tǒng)使用過程中也，偷水、搶水現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，原因歸根結(jié)底，一方面在于地方政府缺乏足額的專項(xiàng)資金對(duì)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行工程維護(hù)，另一方面在于基層缺乏足夠的科技人員對(duì)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行常態(tài)化管理。

2.??? 滴灌技術(shù)原理及特點(diǎn)

2.1? 滴灌技術(shù)的原理

滴灌是將具有一定壓力的水，過濾后經(jīng)供水管網(wǎng)（滴灌管、滴灌帶或滴頭）以水滴的形式緩慢均勻地滲入作物根部附近土壤的灌水方式。滴灌技術(shù)主要使用與直徑管道較小的匹配噴頭，在機(jī)械化配套設(shè)備的協(xié)作下工作，。同時(shí)輔以自動(dòng)控制技術(shù)持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化，以減少水分的蒸發(fā)損失。滴灌技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)在于精準(zhǔn)灌溉，可以極大限度地提高農(nóng)作物的成活率和生長(zhǎng)質(zhì)量，但是在使用過程中極易發(fā)生污物堵塞問題，對(duì)水質(zhì)有較高的要求。

2.2? 滴灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1????? 節(jié)水保肥效果好

滴灌僅需濕潤(rùn)作物根部附近土壤，其他區(qū)域土壤水分含量較低，一方面不會(huì)產(chǎn)生地面徑流，減少了水分的蒸發(fā)，還容易掌握精確的施水深度，另一方面干燥的株間土壤環(huán)境還能有效抑制雜草的蔓延，水肥盡數(shù)被作物吸收，養(yǎng)分利用率高。

2.2.2????? 水肥一體化管理水平高

滴灌可以借助壓力系統(tǒng)，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點(diǎn)，配兌成的肥液與灌溉水一起，通過管道和滴頭形成對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育區(qū)域均勻、定時(shí)和定量的灌溉，使作物根系土壤始終保持疏松和含水量適宜;同時(shí)根據(jù)不同的土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況，作物不同生長(zhǎng)期需水需肥規(guī)律情況進(jìn)行不同灌溉差異化設(shè)計(jì)，把水分和養(yǎng)分按比例直接提供給作物，空前提高水肥一體化管理水平。

2.2.3????? 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

滴灌對(duì)地形和土壤的適應(yīng)能力較強(qiáng)。一方面，由于滴頭能夠在較大的壓力范圍內(nèi)工作且出流均勻，適宜于地形有起伏的地塊和不同形狀的土壤。另一方面，因?yàn)橹觊g灌水不夠充分，雜草不易存活，中耕除草的頻率隨之大大降低，不會(huì)引發(fā)地面土壤板結(jié)。

3.??? 滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1? 管網(wǎng)布置

在滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，布設(shè)管網(wǎng)的目的是為了對(duì)水進(jìn)行加壓，使水源從主管道均勻流向支管，然后順利流入滴灌管內(nèi)。由于每個(gè)地區(qū)的地形不同，在地形復(fù)雜的地區(qū)布設(shè)管網(wǎng)時(shí)，可以采用魚骨式施工方法以節(jié)約水資源;同時(shí)應(yīng)對(duì)干管進(jìn)行深埋處理，埋深在1m左右，支管可以布置在地面。管道系統(tǒng)可根據(jù)地形、水源和用戶用水情況，采用環(huán)狀管網(wǎng)或樹枝狀管網(wǎng)。各用水單位應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的配水口，配水口的位置、給水栓的型號(hào)和規(guī)格尺寸，必須與相應(yīng)的灌溉方法和移動(dòng)管道連接方式一致。各級(jí)管道進(jìn)口必須設(shè)置節(jié)制閥，分水口較多的輸配水管道，每隔3～5個(gè)分水口應(yīng)設(shè)置一個(gè)節(jié)制閥;管道最低處應(yīng)設(shè)置排水溝閥;水泵出口逆止閥或壓力池放水閥下游，以及可能產(chǎn)生水錘負(fù)壓或水柱分離的地方應(yīng)安裝進(jìn)氣閥;管道的駝峰處或長(zhǎng)度大于3km但無明顯駝峰的管道中段安裝排氣閥;水泵出口處（逆止閥下游或閘閥上游）安裝水錘防護(hù)裝置;在適當(dāng)位置設(shè)置壓力、流量計(jì)量裝置。

3.2? 管道的選材

管道的選材應(yīng)符合以下條件：所選管材的工作壓力應(yīng)大于或等于灌溉管道系統(tǒng)分區(qū)或分段的設(shè)計(jì)工作壓力;固定管道宜優(yōu)先選用硬塑料管、鋼絲網(wǎng)水泥管或鋼筋混凝土管，選用鋼管、鑄鐵管時(shí)，應(yīng)進(jìn)行防腐蝕處理;所選管材外形、規(guī)格、尺寸、公差配合和技術(shù)性能指標(biāo)必須符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，管材使用年限應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。所選管材必須經(jīng)國(guó)家計(jì)量認(rèn)證的質(zhì)檢機(jī)構(gòu)抽檢合格。由于管道材料根據(jù)不同壁厚價(jià)格區(qū)別較大，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)水壓分段設(shè)計(jì)不同承壓材料。

3.3? 首部樞紐設(shè)計(jì)

系統(tǒng)首部設(shè)計(jì)方案由以下幾部分構(gòu)成：（1）過濾裝置，滴灌系統(tǒng)的水源為地表水，通過將過濾裝置安裝在主管道中，并配備用于安裝和固定的配件。該過濾裝置可自動(dòng)過濾水質(zhì)，以確保流出水的純凈度，防止發(fā)生污垢堵塞管道等問題;（2）結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求對(duì)施肥流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過查閱相關(guān)滴灌設(shè)計(jì)圖集中的微灌肥料設(shè)計(jì)參數(shù)，要求在每個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)配備300L容量肥料箱1 個(gè);

3.4? 配套工程設(shè)計(jì)

滴灌系統(tǒng)中的配套工程由以下幾部分構(gòu)成：（1）管溝，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)要求，開挖后，需保證溝槽底部具備較高平整度，并且可以將管溝橫斷面設(shè)計(jì)為梯形，使其具備較高的安全穩(wěn)定性。開挖溝槽坡度一般為1：0.5，并且使用原土進(jìn)行均勻回填，在回填時(shí)，應(yīng)保證距管壁20厘米以內(nèi)的土壤層中不應(yīng)含有尖銳的礫石，管溝的深度和寬度應(yīng)通過可以科學(xué)計(jì)算確定;（2）泵房，由磚和混凝土砌成泵房，在設(shè)計(jì)泵房大小時(shí)，應(yīng)結(jié)合安裝設(shè)備的尺寸確定大小，將過濾裝置安裝在系統(tǒng)首部，結(jié)合電機(jī)、控制閥和配電設(shè)備的使用和維護(hù)要求確定安裝尺寸;（3）管道交叉建筑物，為避免管道出現(xiàn)老化，應(yīng)將抗老化材料纏繞在鋼筋混凝土上，然后安裝鋼筋混凝土套管;如主、干管道需要穿越溝渠或道路時(shí)，應(yīng)加設(shè)鋼筋混凝土套管，其套管規(guī)格為DN600;（4）鎮(zhèn)墩，結(jié)合靜態(tài)（動(dòng)態(tài)）水壓計(jì)在各個(gè)位置顯示的數(shù)據(jù)，在管道轉(zhuǎn)角位置、管道變徑位置和終端排水位置設(shè)置鎮(zhèn)墩，并嚴(yán)格計(jì)算其具體尺寸，以滿足建筑物穩(wěn)定性要求;（5）閥門井和排水井，將閥門井的位置設(shè)置在裝有進(jìn)排氣裝置或閥門等主管或干管上，并將排水井設(shè)置在分干管末端，在設(shè)計(jì)井尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)井內(nèi)放置設(shè)備的大小進(jìn)行確定，并要保證后期維保方便。

3.5? 水泵的選型

在進(jìn)行水泵設(shè)計(jì)的過程中，如果在揚(yáng)程選擇上過于保守，則有很大的可能造成水泵選擇功率過大，使得水泵的實(shí)際運(yùn)行效率降低，增加運(yùn)行過程中電能的損耗量，而且還可能引起葉輪氣蝕、輔助電機(jī)超載的問題出現(xiàn)。因此，在實(shí)際的水泵設(shè)計(jì)選型過程中，首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求情況繪制出對(duì)應(yīng)的管道特性曲線，然后在此基礎(chǔ)上挑選出相對(duì)較為適合的水泵規(guī)格型號(hào)，根據(jù)水泵的運(yùn)行參數(shù)繪制不同揚(yáng)程、不同流量狀態(tài)下水泵的運(yùn)行效率曲線，再將其與前期繪制的管道特性曲線進(jìn)行比較，從中找出運(yùn)行效率較高的水泵規(guī)格型號(hào)，最后綜合對(duì)比挑選出來的水泵型號(hào)，從中找出最優(yōu)的水泵設(shè)計(jì)選型方案。

4.??? 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，在我國(guó)農(nóng)田水利工程中，滴灌技術(shù)得到了廣泛的推廣與使用。從實(shí)踐來看，這項(xiàng)技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，并且適合在大多數(shù)地區(qū)的農(nóng)田灌溉工程中推廣應(yīng)用，但是該技術(shù)也有其弊端，因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，還應(yīng)對(duì)滴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改良，以提高滴灌系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，為加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程奠定更好的基礎(chǔ)。

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