灌溉系统的防冻措施

胡长林　吴　超

灌溉系统的防冻保护,实际上是在冷冻出现以前,把管道、阀门、喷头里的水排出,以防冻害对灌溉系统造成破坏。在不同的气候条件下,灌溉系统的防冻措施不一样,但一般不外乎以下四种措施:

1、采用手动泄水措施,释放灌溉系统里的水;

2、采用自动泄水措施,释放灌溉系统里的水;

3、采用压缩空气法,吹出灌溉系统里的水;

4、采用管道外包裹防冻材料(一般用于地面管道)。

目前国内灌溉工程多采用管路埋入当地冻土层以下,这样的结果是:系统比较安全,管理比较简单,但工程量大、投资加大,如北京冻土层深在50cm～80cm,一般工程沟开挖深度在1m左右,新疆地区管路系统埋深一般在1.8m左右。

对于灌溉系统来说,防冻的基本步骤是关闭主阀、切断水源,然后排泄管路里的水,从而达到防冻的目的。

一、采用手动泄水措施

使用这种办法,必须确信灌溉系统设计合理、能满足排水要求。手动泄水阀应安装在主管路最低洼的地方,假若系统有多处低洼地,都应该设置手动泄水阀,一般采用球阀、闸阀或带有堵头的一段管子,而且应保证施工过程中有一定的坡度条件,方便管道内的水汇集到泄水井。若泄水井安装在室外,应保证泄水井的干燥(可以采用井底放置砾石);若在室内应确保排泄的水量不致于溢出水井。方法是:关闭系统主阀,切断水源,依次打开各轮灌区的控制阀(如电磁阀),减少管路系统水压力,然后慢慢手动开启泄水阀。

二、采用自动泄水措施

在灌溉系统主管路最好安装手动泄水阀,而不要去采用自动装置。自动泄水装置一般安装在支管路或与喷头安装在一起(如采用侧面进水的埋藏喷头)。原理是:每次系统关闭后,自动泄水阀就会泄走喷头或管路里的水(如雨鸟16A-FDV自动泄水阀,开阀压力2m、关阀压力4m)。自动泄水阀若安装在主管路系统会造成灌溉水的大量浪费。

自动泄水阀(1/2″、3/4″阳螺纹接口)应安装在分区电磁阀的下游低洼地,一般每条支管安装1～2个。在管理过程中,应定时检查,以防自动泄水阀堵塞而影响工作。

三、采用压缩空气法

采用压缩空气的方法,一定要注意安全。目前,国外在一些大的灌溉工程中都采用这种做法,如高尔夫球场、公园等。主要采用租赁设备或请当地的工程承包商提供这种服务,且价格比较合适,目前国内还没有这种服务商。在技术不成熟以前,建议采用职业技术人员操作。压缩空气(压力0.35MPa以上)能破坏阀门、管路或由于一些飞溅物引起物理性伤害。在进行过程中,不要站在灌溉管路、喷头或电磁阀的周围。

采用压缩空气法,选择和使用适当的压缩空气流量(17～42.5m3/h)是非常重要的,对于3″的主管,压缩空气流量可能需要212m3/h、对于4″的主管,压缩空气流量可能需要424m3/h。压缩空气压力不要超过0.35Mpa、最好采用压力调节阀以防止压力过高,若采用空气体积大、压力低的压缩空气,可消除一些潜在的隐患。不要试图用高压力、低容量的压缩空气来排空水,这非常危险。

设计上,需要预留压缩空气入口,一般采用在主管路上安装快速连接阀、手动闸阀或预留一些三通接口,这些预留口应紧挨着工程水源处。安装以后请及时检测一下安装情况和连接情况。使用压缩空气法时,采用定时器操作比手动操作安全,假如系统有定时器,请根据其提供的操作步骤进行。

1、在自动控制系统中使用压缩空气排空

首先关闭系统主阀,通过控制器设置循环,开启各站电磁阀,减少主管路水压力,持续一段时间,利于水的排泄和空气的充分进入管路。连接压缩机与主管路的连接,注意调节阀门,使压缩空气压力不要超过0.35MPa。

打开压缩机,持续增加空气流量直到所有的喷头升起,压缩空气的流量或体积取决于管路的长短和喷头的数量。注意:每个轮灌区持续的时间不要超过2分钟,因为压缩空气持续的热量有可能破坏管路和喷头的传动机构(主要为水润滑和冷却)。在空气压缩系统关闭以前一定不能关闭控制器。为了确保排空,可重复操作,直到喷头喷出的是雾汽。

减少热破坏的方法:可以适当延长压缩机与灌溉系统之间连接管的距离,以便降低压缩空气温度;每个轮灌区排空以后,稍休息一段时间。注意:以后的轮灌区工作时间应小于第一轮灌区,因为主管路系统已在第一次排空。

2、在手动控制系统中使用压缩空气排空

使用这种方法是仅当系统里没有安装自动控制系统。

首先关闭系统主阀,手动开启某站阀门,减少主管路水压力,持续一段时间。连接压缩机与主管路的连接,注意调节阀门,使压缩空气压力不要超过0.35MPa。

打开压缩机,持续增加空气流量直到所有的喷头升起,每个轮灌区持续的时间不要超过2分钟,为了确保排空,可重复操作,直到喷头喷出雾汽。2分钟后,关闭压缩机,让压缩空气从管路和储气罐里彻底散开。在关闭刚排空轮灌区前,请先打开另外一组轮灌区(需要排空的),重复上述步骤。

四、采用管道外包裹防冻材料

主要适合南方温暖、湿润地区,这个地区一般不会出现冰冻天气或可能出现过典型冰冻,但持续的时间较短。

对于主阀、电磁阀、泄水阀应该做防冻的保护工作,安装在冻土层以下或安装室内作防冻保护(如包裹防冻层等)。地埋管路系统一般不用排水,因为安装时一般都在冻土层以下。对于地面上的管路系统,采用包裹防冻材料或在低洼地设置排水阀。