节水灌溉典型区实例设计

王 洋，姜晓冬

(佳木斯市水务局，黑龙江佳木斯154002)

绥滨于1964年建县，现共有9个乡镇和二九○、普阳、绥滨3个国营农场。县属总土地面积1 789 km2，耕地面积8万hm2，其中水田2.27万hm2，旱田5.73万hm2。总人口13.42万人，农业总产值 5.81亿元，农民人均纯收入1 239元。

在2010年政府工作报告中，温总理将“建设高标准农田”列为水利工作的重要内容，对水利工作提出了新的要求、明确了新的任务。因此建设高产稳产粮食生产基地越来越受到国家及农民群众的重视。

2009年绥滨县建设移动式滴灌工程灌溉面积1 667 hm2，配备移动式滴灌设备250套。旱田喷灌节水灌溉面积1 353 hm2，配备新打机电井92眼，喷灌设备92套，新打机电井92眼，喷灌泵及配套柴油机92台，干管采用65 mm涂塑移动式软管73 760 m，铝合金喷头2 590个。以下将工程设计与典型工程设计介绍如下。

1 总体工程设计

对具有机电井水源工程和小四轮、水罐等设备并且地块比较集中连片的村屯，采用移动式滴灌措施。该项目总面积1 667 hm2。1套移动式滴灌设备，按1个轮灌周期(10 d)控制面积以6.67 hm2/套计算，需滴灌设备250套。

对地块较为平整、规模较大，村屯农户对旱田喷灌积极性高，而且当地经济较好，有较强自筹资金能力的村屯采用旱田节水喷灌措施。旱田节水喷灌项目总面积1 353 hm2。需新打机电井92眼，喷灌泵及配套柴油机92台，干管采用65 mm涂塑移动式软管73 760 m，铝合金喷头2 590个，干管垂直垄向布置、支管平行垄向布置。为了提高工作效率，每眼井配备两根支管，每根支管喷灌时间为4 h/次，移动4次/d，工作16 h/d。

2 典型工程设计

2.1 喷头选型与组合

在两个喷灌区内选择最具代表性的永丰村北玉米种植区作为典型区，典型区长560 m，宽280 m，面积为15.67 hm2。根据地块面积、形状和垄向在地块中间打直径150 mm机电井1眼，成井深度为30 m。干管垂直垄向布置，支管平行垄向布置。查表确定砂壤土的允许喷灌强度ρ允为15 mm/h。雾化指标应3 000～4 000，选择铝合金喷头。其基本性能为:喷头工作压力hp为350 kPa，喷嘴直径d为6.5 mm，流量q为4.5 m3/h，射程10 m，ρ为14.3 mm/h ＜ ρ允，支管长度为270 m，每根支管安装14个喷头，支管入口流量为63 m3/h。

2.2 运行方式

根据该区的风力、风向状况，采用全圆喷灌、方形组合，喷头运行方式为一行多喷头同时喷洒，喷头组合间距为20 m，支管顺垄向布设。

2.3 灌溉制度

设计灌水定额:计划湿润层深度h为40 cm;适宜土壤含水量上下限取田间持水量的60% ～80%;土壤容重 γ为1.4 g/cm3;田间持水量β为31%(重量的%);平均风速为4～5 m/s，故喷洒水利用系数η为0.8。则设计灌水定额:m为43.4 mm，m0为28 m3/666.7 m2。

2.4 喷灌工作制度

2.4.1 每个喷头在喷点上的喷洒时间

1个喷头在1个喷点上的工作时间t的计算公式为:

式中:a为喷头间距，m;b为支管间距，m;m为设计灌水定额，mm;q为喷头流量，m3/h。经计算，t为3.86 h。即每个喷头在每个喷点上的喷洒时间为3.86 h。

2.4.2 1个喷头每天可喷洒的喷点数

为充分利用每天可能的喷灌时间，也避免在刚喷灌过的湿地上拆装支管，确定配置两套移动支管，因此支管的拆装不占用喷洒作业时间。规定连续工作16 h，所以n为4.15，取4，即每条支管移动4次/d。

2.5 管道系统设计

2.5.1 管材及管径的选择

输水管选用φ65 mm涂塑软管，喷头选用铝合金喷头。

2.5.2 管道的布设

由于各区面积基本相等、地块相差不大，因此各区的布置方式基本相同。均在地垅中间打井，垂直垄向布设干管，支管方向顺垄布置。干管长度为260 m，支管长度为270 m，单井控制面积为15.67 hm2。

2.5.3 确定竖管高度

根据作物情况选择竖管高度，为了操作方便，竖管高度为1.2 m，并设置竖管支架，以保证喷头工作的稳定性。竖管与支管间用方便体连接，干管每20 m设置1个分水口。

2.6 管道水力计算

2.6.1 管道沿程水头损失的计算

式中:hf为沿程水头损失，m;f为摩阻系数，铝管f=0.861×105;L为管长，m;Q为流量，m3/h;d为管内径，mm;m为流量指数，铝管m为1.7;b为管径指数，铝管b为4.74。

2.6.2 管道局部水头损失的计算

式中:hj为局部水头损失，m;ξ为局部阻力系数;V为管道水流速，m/s。

2.6.3 喷灌系统设计水头的计算

式中:H为喷灌系统设计水头，m;Zd为典型喷点的地面高程，m;Zs为水源水泵吸水管底阀高程，m;hs为典型喷点竖管高度，m;hp为典型喷点喷头的工作压力水头，m;∑hf为由水泵吸水管至典型喷点的喷头进水口处之间管道的沿程水头损失，m;∑hj为由水泵吸水管至典型喷点的喷头进水口处之间管道的局部水头损失，m。

图1 节水灌溉工程典型设计图

2.7 水泵与动力机选配

选择B80－65－200型高压喷灌泵1台，Q为65 m3/h，扬程h为58 m，选择1台13 kW柴油机与之配套。

项目区的建成，将在全县范围内起到示范带头作用，进一步提高群众的科技意识，使农民收入增加，生活水平提高，从而提高农民的生产积极性和生活标准。另外其节水增产灌溉农业模式的轰动效应，将带动其它地区发展节水灌溉的积极性，为今后大面积高质量的推广节水灌溉技术提供经验和技术措施。