【文章內容簡介】 成上 10 萬臺的年生產能力，電動中心支軸式噴灌機和滾移式噴灌機也已定型并批量生產。另外，我國還自行開發(fā)了塑料管等多種地埋管材和配套管件，開發(fā)了薄壁鋁管、鍍鋅薄壁鋼管等移動管材，并已形成批量生產能力，噴頭以水平搖臂式噴頭為主體，先后開發(fā)了 PYl、 PY2及 ZYl、 ZY2 等 4種系列的金屬搖臂式噴頭以及 PYS 系列塑料搖臂式噴頭，此外，還有我國獨創(chuàng)的步進式全射流噴頭。這些噴頭規(guī)格比較齊全，均已定型生產。我國原有水泵規(guī)格型號中 適合輕小型噴灌機組的并不多，且效率偏低，體積、重量偏大。為此研制了噴灌專用系列水泵，具有結構緊湊、體積小，“三化”程度高，配套合理等優(yōu)點，已普遍推廣應用。盡管我國的噴灌專用設備的生產還存在質量不穩(wěn)，綜合配套水平不高，專用材質有待開發(fā)等問題，但已形成一定的生產能力和供應規(guī)模，基本可以滿足當前建設節(jié)水灌溉工程的需要。 “九五”期間是我國噴灌快速發(fā)展的時期，黨的十四屆五中全會和八屆人大四次會議上明確提出要“大力普及節(jié)水灌溉技術”， 1996 年國務院決定在全國建設 300 個節(jié)水增產重點縣，以點帶面，推動全國節(jié)水灌溉的普 及。這種形勢有力地促進了噴灌事業(yè)的發(fā)展，全國噴灌面積從 1992 年的 萬 hm2 發(fā)展到 1997 年的 萬 hm2，年平均增長率超過 10％。噴灌面積的發(fā)展帶動了噴灌材料設備生產制造業(yè)的發(fā)展，不但應用較有基礎的輕小型噴灌機組和金屬移動管道的市場需求增加，以往應用較少的卷盤式噴灌機和圓形噴灌機的市場需求也呈現加大趨勢。 我國噴灌面積到 1985 年已達到 萬 hm2，此后因農村生產體制的變革以及對節(jié)水灌溉的認識比較膚淺，噴灌面積發(fā)展不快，各地區(qū)的發(fā)展也很不平衡。 1985 年原水利電力部組建了中國噴灌技術開發(fā)公 司 (1987 年更名為中國灌排技術開發(fā)公司 )負責開發(fā)和引進噴灌技術，并向發(fā)展噴灌的基層單位發(fā)放專項貼息貸款，有力地支持了各地發(fā)展噴灌、微灌的積極性。如北京市順義縣 1985～ 1988 年推廣半固定式噴灌，全縣 萬hm2 耕地都使用了噴灌，取得了顯著的經濟效益和環(huán)境效益，為我國在糧食作物上大規(guī)模發(fā)展噴灌提供了很有說服力的例證和成功經驗。 2 蘋果樹地噴灌系統(tǒng)設計 峪口有一塊果樹地，南北長 280m，東西寬 130m，共 36400m2。約 公頃， 54 畝。 9 地塊中全部種植蘋果。地形特點：地塊形狀比較規(guī)則，東西坡度大約為 10176。此地原無灌溉設施。離地不遠處有一口深 25 m 的水井，流量為 25 m3/h，可連續(xù)抽水 4～ 6 h，已有 380V 動力線，變壓器容量為 10 kVA。水質良好可灌溉果樹地。現計劃投資利用該水源向此片果樹地鋪設噴灌系統(tǒng)，以滿足果樹生長對水分的要求。經勘測、規(guī)劃后，確定建設半固定管道式噴灌工程，投資按 2021 年最低貸款利率 6%計息。 蘋果樹地噴灌設計基本資料 果樹地水源情況 水源位置：地塊西部不遠處的水井。水的 pH 值： 。水質情況：見表 1，礦化度1500mg/L，此處水質適用于灌溉。 果樹地 氣侯狀況 平均氣溫：年平均氣溫 ℃，無霜期 177 天，≥ 0℃積溫 4600℃，年日照時數 2600 h；多年平均降雨量為 700mm， 80％集中在 8 兩月，春旱和秋旱頻率為 55％；月最大日平均水面蒸發(fā)量： ，出現在 5月，日最大水面蒸發(fā)量 12mm/d，出在 7 月上旬；月最高溫度： ℃；月最低溫度： ℃；相對濕度： 60％；主風向：西北。 表 1 水質情況表 序號 種類 含量 (mg/L) 序號 種類 含量 (mg/L) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PH 6 氟化物 濁度 7 7 氰化物 無 硬度 279 8 苯酚類 無 鋅離子 無 鐵離子 鋁離子 311 碳酸鹽 306 葉綠素 A 無 水溫 20℃ 硫酸鹽 9 氯化物 10 磷酸鹽 17 細菌總數 19 pice／ ml 18 含砂量 5107 ?? 19 鈣離子 46． 1 20 地理位置與地形 灌區(qū)面積： 36400m2 ，約合 公頃， 畝；地塊形狀為比較規(guī)則的長方形；地 10 勢東高西低。坡度大約為 10176。； 南北長 280m，東西寬 130m。 果樹地土壤資料 土壤類型為砂壤土，土壤田間持水量 22(重量 %)，土壤含水量上下限按持水量的 85%與 65%設計。土層厚度 1m 左右，以下是破碎基巖。計劃濕潤層深度為 60cm；土壤容重為 。 作物種植情況 果樹株距 ，行距 ，果樹進入盛果期平均樹冠直徑 。作物走向：延梯田方向平均種植。以往地面灌溉實測結 果表明，作物耗水高峰期為 7 月，該月日均耗水量 。 現有灌溉方式： 部分漫灌，大部分靠自然降雨。 動力系統(tǒng)資料 用水泵抽水，并使水具有規(guī)定的水頭；配備與水泵相配套的電動機；本地區(qū)的供電在灌溉季節(jié)基本有保證；電費按 2021 年收費標準 元 /kwh； 其他資料 噴灌系統(tǒng)的設備購置、安裝等均委托噴灌工程公司進行 灌區(qū)的交通狀況良好，運輸較為方便。 灌水定額與灌水周期的制定 灌水定額制定 設計灌水定額和灌水周期是確定噴灌系統(tǒng)設計流量的依據，直接影響著噴灌工程 的投資。灌水定額是指一次灌水的水層深度或一次灌水單位面積的水量。 根據資料分析蘋果樹的濕潤層深度 h=60cm；土壤的含水量上下限按田間持水量的85%與 65%設計。砂壤土的容重為 ，其田間持水量為 22(重量 %)，因風速低于，噴灑水利用系數取 ?? ，則灌水定額按公式計算為： ? ?? ? ? ?1210 .110 .1 1 .4 5 6 0 0 .8 5 0 .6 5 2 2 4 50 .8 5m h p pmm?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? (1) 式中： m— 設計灌水定額 ； 11 h— 計劃濕潤層深度，取 60cm 1p 、 2p — 適宜土壤含水量的上下限（重量百分比） ? — 噴灑水利用系數 灌水周期制定 灌水周期指灌區(qū)一次灌水所需要的天數。 根據上述資料，高峰期蘋果樹日均需水量為 ，則現階段蘋果樹的灌水周期為： 4 5 0 . 8 5 6 . 8 3 ( )5 . 6mTdw ? ?? ? ? ? (2) 取灌水周期為 7天。 式中： m — 設計灌水定額 w — 作物日需水量 ? — 噴灑水利用系數 管道規(guī)劃設計方案 灌區(qū)地勢東高西低，自上而下分為 5 塊梯田，平均每塊地塊長 280m，寬 26m，面積為 7280m2。再將整個地塊延南北方向平均分為 5個小區(qū)，每個小區(qū)長 56m，寬 130m。即將每塊梯田都分為 56 26? 的 5個地塊。在灌水周期的 7 天內，各小區(qū)內部可進行單支管輪灌。此方案的優(yōu)點是支管沿等高線布置，無逆坡支管，輸水管雖有兩級，但干管已經分流，可以 適當減小管徑，輸水配水管道的總長度也較短。此種方案的投資較低，比較經濟合理，適用于現階段此種植地的現狀。 地塊1地塊2地塊3地塊4地塊5干1干2干3水源 12 圖 21干管布置示意圖 另，初步確定本設計采用“豐”字型管道布置?！柏S”字型布置的示意圖，如圖 22所示。 井 1井； 2泵站； 3干管； 4分干管； 5支管； 6噴頭 噴頭選型和布置間距組合 因為采用小區(qū)的輪灌方式，所以用單支管的運行方式。如遇到特殊的情況，則另行處理。 確定控制噴灌質量的參數 砂壤土 的允許噴灌強度為 ? ? hmm/15?? ，因平均坡度小于 5%，所以不用折減。風向多為西北風與西南風，相當于與支管成 ?45 和 ? ，當風速為 m/s 時，選 ?ak ，?bk ，因風向夾角為 ?45 ~ ? ，所以調整為： ?aK ?bK 考慮到本設計中最不利情況為風向夾角為 ?45 的情況?？刹榈墓接嬎泔L系數 ? ? ????WK 圖 22 “豐”字形布置 13 ? ? ????WK 則 ? ? ? ? ????WK 當 1?aK ，可查得間距系數 ??C 。 將 ?C 、 WK 、 ??? 帶入公式： ? ???? CKWs ??max得 ? ?hmms / 15m a x ???? (3) 噴頭選型及其參數確定 查表可知，蘋果樹的噴灌系統(tǒng)霧化指標不應低于 3000~4000hp/d。一般取上限較為妥當。 根據分析，應選擇 shPY151 噴頭，此噴頭工作壓力 為 300kpa,嘴徑為 6 3 ㎜ ，此時流量 hmq / 3? ，射程 R=,允許噴灌強度 hmms /?? 。選擇本組參數主要考慮兩個因素，一是噴頭的射程合適，一個 26m 寬的地塊只需一個噴頭就可將其寬度全面覆蓋；另一個是按布置方案，支管的流量在 15m3/h左右，按噴頭的流量 hmq / 3? ，差不多是 5 個噴頭。管長也大致合適。 根據上述指標計算霧化指標與噴灌強度 霧化指標 ： / 10 0 30 0 / 7 42 85 40 00ppw h d? ? ? ? ? 滿足《噴灌工程技術規(guī)范》要求。 噴灌強度 ：2 1000 /3( ) 1823q m m hA? ??? ? ??? ? ?4. 33 5. 21 /m m h? ?? 故霧化程度和設計噴灌強度均滿足要求。 確定間距組合 根據所確定的 aK 和 bK ，現在已知 R= ma ??? 14 mb ??? 移動鋁管的節(jié)長有 6m三種，現選用 3 節(jié) 5m管，則 ma 15? ；鋼絲水泥管等節(jié)長均為 3m，支管間距可為 15m，考慮到風向為西北時，理應取 ba? ，所以選定 mb 15? 。 最后確定 mba 15?? ；噴頭選用 shPY151 型，工作參數 KPap 300? ， mmd 6? ；性能參數 hmq / 3? ， R=， hmm /?? 。 按設計風速，根據《噴灌工程技術規(guī)范》規(guī)定選取的布置間距，其組合的均勻度 ? 滿足《噴灌工程技術規(guī)范》要求。 噴點的組合布置設計 確定噴頭工作點及支管位置 參考 圖 紙 1，在圖中標出一、二、三干管的位置，再由東邊界開始，間隔 15m 布置第一條支管，以后每隔 15m 布置一條，一、二、三干兩側均如此布置，再由每條支管入口后 8m 處布置噴頭工作點，再沿支管每隔 15m 布置一個噴頭工作點 ，最后將支管編號，整個灌區(qū)有 25個支管工作位置，有 125 個噴頭工作點。 計算噴頭在工作點上噴灑的時間 ? ?1 5 1 5 4 53 . 7 41 0 0 0 1 0 0 0 2 . 7 1abmthq ??? ? ?? (4)式中： a — 噴頭間距，取 15m； b— 支管間距，取 15m； m— 設計灌水定額， 45mm； q— 單噴頭灌水量， 。 即噴頭在工作點上噴灑時間為 ， 約等 于 3小時 45 分。 計算支管每 日 可噴灑的工作位置數 為充分利用每天可能的噴灌時間，也避免在剛剛噴灌過的濕地上拆裝支管，確定配置兩套備用移動支管，因此支管的拆裝不占用噴灑作業(yè)時間。根據基本資料提供的情況，噴灌不在夜間作業(yè)，白天則有 13h 可以工作，所以 15 圖 23兩根支管同時工作時的輪灌方式 13 3 .4 83 .7 4Tn t? ? ? (5) 式中： n— 每天可噴灑位置數； T— 每天的工作時間； t— 噴頭在工作點上的噴灑時間。 取 3n? ，即支管每天可噴灑 3 個位置，由布置示意圖可知，相應的噴頭每天可噴15 個工作點。 2. 5. 4 計算每根干管每次同時噴灑的支管數 3 6 0 4 5 21 3 1 5 3 . 1 7 1 3 1 3slmn bT? ?? ? ?? ? ? ? (6) 即每根干管每次同時噴灑的支管數為 2。 輪灌編