滴头流量和间距的优化选择

滴头流量和间距的优化选择

张 慧，时志宇

(新疆农牧区水利规划总站，新疆乌鲁木齐 830000)

摘要探讨了滴灌滴头流量、间距的选择，研究了滴头流量、间距与土壤湿润比、一次灌水时间、轮灌组数、小区设计流量及管网设计流量、田间灌水量的关系。结果表明，滴头流量首先应满足湿润比的要求，在满足湿润比的前提下，尽量选择小流量滴头；滴头间距不应大于理想滴头间距，在满足理想滴头间距的条件下，尽量选择大间距，并通过调整滴头间距取得合理的轮灌工作制度。

关键词滴灌；滴头流量和间距；理想滴头间距；湿润比

中图分类号S274

作者简介张慧 (1989- )，女,新疆沙湾人，助理工程师，硕士，从事节水灌溉方面的研究。

收稿日期2015-06-09

The Optimal Selection of Dripper Discharge and Spacing of Irrigation Dripper

ZHANG Hui, SHI Zhi-yu(The Water Conservancy Planning Terminal of Agricultural and Pastoral Areas in Xinjiang, Urumqi, Xinjiang 830000)

AbstractThis paper discusses the choice of dripper discharge and spacing, studies the relationship between the dripper discharge and spacing with soil moisture ratio, a number of sets of irrigation time, irrigation group, plot design flow and the pipe network design flow. The results showed that dripper flow should meet the requirements of moisture ratio at first. On the premise of this, the small flow drippers should be selected. Dripper spacing should not be greater than the ideal dripper spacing. Under the condition of meeting the ideal dripper spacing, the larger spacing should be selected, then the reasonable rotation irrigation system can be obtained by adjusting the dripper spacing.

Key words Drip irrigation; Drip irrigation dripper flow and the spacing; The ideal dripper spacing; Moisture ratio

新疆干旱少雨，滴灌工程能有效解决干旱地区灌溉农业用水问题，能更好地利用水资源。滴灌是目前最先进的灌溉方式之一，近几年来在新疆推广较为广泛[1-2]。滴灌工程的灌水器是滴头，滴头的主要技术参数为滴头流量和滴头间距，滴头流量和滴头间距与土壤类型、管网结构、工作制度、管网设计流量等主要因素直接相关，是管网优化设计的主要技术指标。另外，滴头流量和间距的选择，对土壤湿润均匀度、水分入渗过程和作物生长等均有较大的影响[3-5]，最终会影响农业生产中作物的产量。在滴灌设计中，滴头流量的选择关系着灌水质量和滴灌工程的造价问题。因此，选择合适的滴头流量和间距是滴灌系统设计和管理的重要依据。笔者选取相同的设计毛灌水定额、作物行距、轮灌周期、毛管长度及支管长度等参数，研究了滴头流量、间距与土壤湿润比、一次灌水时间、轮灌组数、小区设计流量及管网设计流量、田间灌水量的关系。

1滴头流量、间距与土壤湿润比的关系

(1)

式中,Np为每棵作物的滴头数；Se为滴头沿毛管上的间距，m；W为湿润宽度，m；Sp、Sr分别为作物的株距、行距，m。若用Se代替Sp，则上式变为：

(2)

2滴头流量、间距与灌溉制度的关系

灌溉制度是滴灌规划设计及其运行管理的重要依据，滴灌灌溉制度设计包括全生育期内各阶段的灌水定额、灌水周期、灌水时间、灌水次数、一次灌水延续时间等。

2.1滴头流量、间距与一次灌水时间的关系灌水期的灌水时间与灌水定额和滴头流量、间距有关，一次灌水时间t的计算公式为：

(3)

式中,m′为设计灌水定额，mm；Se为滴头间距，m；Sr为作物行距，m；qd为滴头流量，m3/h。在设计灌水定额不变的条件下，一次灌水时间与滴头间距成正比，与滴头流量成反比。设m′=36 mm=360.18 m3/hm2，Sr=0.7 m,采用常用滴头流量计算不同滴头间距下的一次持续灌水时间。由表2可知，作物种植模式、灌水定额确定的条件下，欲延长一次灌水时间，滴头流量、间距应采用小滴头、大间距。

表2　滴头流量、间距与灌水时间的关系

2.2滴头流量、间距与轮灌组数的关系轮灌组数不是一成不变的，是要根据实际铺设滴灌带的情况、各分干管所带支管、支管所带毛管情况、滴灌带间距、滴头间距、滴头流量和作物种植情况复核调整的。一个轮灌区内轮灌组数N的计算公式为：

(4)

式中,C为灌水系统一天工作的时间，C=20 h；T为轮灌周期，取T=4 d；t为一次灌水时间。由表3可知，在滴头流量相同的条件下，滴头间距越大，轮灌组数越少；反之，轮灌组数越多。在滴头间距相同的条件下，滴头流量越小，轮灌组数越少；反之，轮灌组数越多。总之，欲使轮灌组数少，支管条数少，滴头流量、间距应选择小滴头、大间距。

表3　滴头流量、间距与轮灌组数的关系

3滴头流量、间距与管网设计流量的关系

在滴灌工程规划设计中，一般是根据灌区灌溉面积大小，或支、毛管的轮灌方式，由下至上逐级推算滴灌系统中各级管道的设计流量。毛管流量Q毛、支管流量Q支计算公式分别为：

(5)

(6)

式中，L毛为毛管长度，L毛=60 m;L支为支管长度，L支=40 m;SL为毛管间距，SL=0.7 m。可见，支管流量与滴头流量成正比，与滴头间距成反比。由表4可知，管网支管间距、分干管间距按等距离布置的条件下，滴头流量不变，滴头间距越大，支管流量越小，管网设计流量越小；反之，流量亦大。在滴头间距相同的条件下，滴头流量越小，支管流量越小，管网流量越小；反之，亦大。总之，欲减小支管流量和管网流量，应采用小滴头、大间距。

表4　滴头流量、间距与支管流量的关系

4滴头流量、间距与田间灌水量的关系

支管不设压力调节装置的条件下，将轮灌组视为一个灌水小区，即支管及其毛管为一个灌水小区。以一个灌水小区的面积来计算各种滴头流量、间距条件下的灌水量，计算公式为：

W=Q支t

(7)

式中,W为一个灌水小区一次持续灌水量，m3；Q支为支管设计流量，m3/h；t为一次灌水时间，h。由表5可知，在轮灌制度确定的条件下，滴头流量、间距不影响田间灌水量。

表5　滴头流量、间距与田间灌水量的关系

5结论

滴头流量首先应满足湿润比的要求，在满足湿润比要求的前提下，尽量选择小流量滴头，以达到一次灌水时间长，轮灌组数少，优化管网设计的目标。滴头间距不应大于理想滴头间距，保证滴头间不出现干区，为均匀连续的湿润带，满足作物充分灌溉的要求。在满足理想滴头间距的条件下，尽量选择大间距，并通过调整滴头间距取得合理的轮灌工作制

度。因此，在滴灌工程设计中，选择合适的滴头流量和间距是十分重要的。

参考文献

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[4] 王舒,李光永,孟国霞,等.日光温室滴灌条件下滴头流量和间距对黄瓜生长的影响[J].农业工程学报,2005,21(10):167-170.

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