新疆托里县滴灌系统设计及参数数值分析

阿衣木克孜•依布拉音

摘要：本文以托里县乌雪特乡3774亩滴灌设计为例，详细介绍了自压滴灌系统的设计和相关叁数确定，并对实际运行中出现的问题进行分析。

关键词：滴灌：系统设计：参数

S275.6

前言：

托里县位于欧亚大陆腹地，远离海洋，属大陆性中温带半干旱气候，水资源相对比较短缺，不利于草原畜牧业发展。以中央新疆工作会议精神和科学发展观为指导，《国家发展改革委、农业部关于下达西部地区天然草原退牧还草工程2010年中央预算内投资计划的通知》精神指导下在本县有规模有计划的发展滴灌灌溉，并在地形条件允许的前提下，提倡采用滴灌技术，以降低运行成本，但由于受当地气候、土质性质、作物种类以及运行管理人员素质的制约，滴灌系统的设计必须考虑周全，保证达到最好的运行效果。

1滴灌设计原则和思路

①严格按照国家颁发的节水灌溉设计规范进行规划设计，②根据作物种类、种植方式、土壤类型、当地风速、降雨以及选用的灌水器类型、结合工程施工、管理、对作物的影响及经济因素等，确定滴灌工程中滴头和毛管的布置方式，③滴灌灌水技术的灌溉保证率、灌水均匀度、灌溉水利系数均满足国家规范要求，④滴灌工程规划应综合考虑工程的经济、社会和生态效益。

2系统布置形式

灌溉系统结构为：水源（机电井）—首部装置—主干管—分水三通—分干管—薄壁支管—配水三通—毛管。

管网共分四级：干管、分管干、支管和毛管。滴灌系统干管平衡等高线布置，分干管垂直等高线布置，支管平衡等高线布置，毛管为末级管，直接向田间供水。

3滴灌工程设计主要参数确定

3.1毛管布置模式

项目区种植作物为苜蓿和玉米。根据项目目前的种植模式：苜蓿毛管布局间距为0.9m，毛管铺设于地表，置于地膜下。

3.2地灌带选型

滴管设计均匀系数不低于80%，灌水小区滴头设计允许流量偏差率不大于20%。通过现有已用滴灌带性能的研究分析，同时根据项目区作物种类、种植方式、土壤类型、当地风速、设计土壤湿润比达100%，根据《滴灌工程设计图纸》灌水器选择参数表，确定地管带选用单翼迷宫压边式滴灌带，额定流量为2L／h、满足设计要求。

3.3参数确定

3.3.1灌水定额m

①土壤湿润比P

P=60%

②灌水定额m

式中：m__设计灌水定额，mm

P__滴灌设计土壤湿润比，%

γ—土壤容重，g/cm3，取γ=1.45g/cm3；

z ——设计灌水深度，z=0.5m。

θmax、θmin—适宜土壤适宜含水量上下限，分别取田间特水率的85%、60%，田间特水率取25%；

η—灌溉水利用系数，η=90%。

计算；m=30.21mm, 20.14 m3/亩

3.3.2灌水周期T

T=（m/Ia）η

式中：T——灌水周期，d；

Ia—作物日耗水强度，E=6.2 mm/d。

η—管道输水灌溉水利用系数：η=0.90。

经计算，灌水周期为4天。

3.3.3 一次灌水延续时间

P=

式中：Se—滴头间距，0.3m；

SL—毛管间距，0.9m；

Qd—滴头平均流量，2L/h；

经计算：按苜蓿4h计算。

3.3.4 灌水周期复核

设计一次灌水延续时间运行方案设计时按4h考虑，反算灌水定额m及灌水周期T，苜蓿m=t×qd/( Se×SL）=4.07×2/(0.3×0.9)=30.14mm=20.09 m3/亩，灌水周期苜蓿为4天，轮灌时间可以满足。

3.3.5灌水小区水利计算

(1)灌水小区设计允许水头偏差[△h]

灌水时设计允许流量偏差率应不大于20%的要求，用厂方为用户提供的压力流量关系式中的流态指数0.6，计算水头偏差率：

[△h]=[hv] hd

——设计允许水头偏差率

[hv]=

将X=0.6，[qv]=20%，代入计算得： =0.34

[hv]=0.2/0.6×[1+0.15×0.2×(1－0.6)/0.6]=0.34

(2)灌水小区允许水头偏差在毛管与支（副）管间的分配

若本设计额定工作压力10m为设计工作压力。根据规范规定，水头偏差率在毛管与支（副）管间的分配比例分别为55%和45%，所以：

毛管为[△h2]=0.34×10×0.55=1.87m，

支（副）管为[△h1]=0.34×10×0.45=1.53m。

技术设计时水头损失均不能大于此值。

(3)毛管极限孔数和极限长度

本工程沿毛管铺设方向坡降为15‰，按均匀坡设计。

1）毛管极限孔数N计算：

按规范要求，按下式计算：

[△h2]=1.87m,d=16mm,k=1.15,S=0.3m,q=1.8L/h,依据下式计算：Nm=INT =INT[5.446×(3.4×0.55) ×164.75/(1.15×0.3×1.81.75)]0.364=284

2）毛管极限长度

Lm= NmSe=284×0.3=85.2m,按项目区实际情况取58m。

4 毛管上水头损失

确定毛管水头损失的计算公式：

若设：毛管顺坡为83m÷0.3=277孔

逆坡为33m÷0.3=110孔

代入公式分别计算毛管的水头损失：

顺坡为1.74-1.245=0.495m＜1.87m

逆坡为0.01+0.495=0.505m＜1.87m

以上结果判断验算：毛管水头损失顺坡、逆坡均＜[△h2]毛管极限水损1.87m。顺、逆坡的水损相近0.495m≈0.505m（设计计算总扬程时取较大值0.505m）。毛管顺、逆坡安装交接点应在支管按扣三通出口逆坡向上33m，顺坡向下83m。

5滴灌系统运行常间题及原因分析

根据本地区近年运行情况看，常见问题有：①滴水不均匀；

②部分作物缺水；③运行管理不便。

经分析，出现以上问题的主要原因为；①同一组毛管或支管

条数相差太大，导致压力不均滴水不均；②种植作物种类多，造成灌溉不能同时，从而延长了灌水周期，导致部分作物缺水；③由于材料（滴头）及技术限制，一次灌水时间太短，造成毛管支管开启频繁，增加了管理劳动量。

6结束语

随着节水灌溉技术的广泛应用和不断完善，滴灌系统实现电子化控制是必然的趋势，届时滴头可以实现低压或超低压运行，目前运行中存在的问题就可以迎刃而解了。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。