【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成上 10 萬(wàn)臺(tái)的年生產(chǎn)能力，電動(dòng)中心支軸式噴灌機(jī)和滾移式噴灌機(jī)也已定型并批量生產(chǎn)。另外，我國(guó)還自行開(kāi)發(fā)了塑料管等多種地埋管材和配套管件，開(kāi)發(fā)了薄壁鋁管、鍍鋅薄壁鋼管等移動(dòng)管材，并已形成批量生產(chǎn)能力，噴頭以水平搖臂式噴頭為主體，先后開(kāi)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(guó)獨(dú)創(chuàng)的步進(jìn)式全射流噴頭。這些噴頭規(guī)格比較齊全，均已定型生產(chǎn)。我國(guó)原有水泵規(guī)格型號(hào)中 適合輕小型噴灌機(jī)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(jié)構(gòu)緊湊、體積小，“三化”程度高，配套合理等優(yōu)點(diǎn)，已普遍推廣應(yīng)用。盡管我國(guó)的噴灌專用設(shè)備的生產(chǎn)還存在質(zhì)量不穩(wěn)，綜合配套水平不高，專用材質(zhì)有待開(kāi)發(fā)等問(wèn)題，但已形成一定的生產(chǎn)能力和供應(yīng)規(guī)模，基本可以滿足當(dāng)前建設(shè)節(jié)水灌溉工程的需要。 “九五”期間是我國(guó)噴灌快速發(fā)展的時(shí)期，黨的十四屆五中全會(huì)和八屆人大四次會(huì)議上明確提出要“大力普及節(jié)水灌溉技術(shù)”， 1996 年國(guó)務(wù)院決定在全國(guó)建設(shè) 300 個(gè)節(jié)水增產(chǎn)重點(diǎn)縣，以點(diǎn)帶面，推動(dòng)全國(guó)節(jié)水灌溉的普 及。這種形勢(shì)有力地促進(jìn)了噴灌事業(yè)的發(fā)展，全國(guó)噴灌面積從 1992 年的 萬(wàn) hm2 發(fā)展到 1997 年的 萬(wàn) hm2，年平均增長(zhǎng)率超過(guò) 10％。噴灌面積的發(fā)展帶動(dòng)了噴灌材料設(shè)備生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展，不但應(yīng)用較有基礎(chǔ)的輕小型噴灌機(jī)組和金屬移動(dòng)管道的市場(chǎng)需求增加，以往應(yīng)用較少的卷盤式噴灌機(jī)和圓形噴灌機(jī)的市場(chǎng)需求也呈現(xiàn)加大趨勢(shì)。 我國(guó)噴灌面積到 1985 年已達(dá)到 萬(wàn) hm2，此后因農(nóng)村生產(chǎn)體制的變革以及對(duì)節(jié)水灌溉的認(rèn)識(shí)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(guó)噴灌技術(shù)開(kāi)發(fā)公 司 (1987 年更名為中國(guó)灌排技術(shù)開(kāi)發(fā)公司 )負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)和引進(jìn)噴灌技術(shù)，并向發(fā)展噴灌的基層單位發(fā)放專項(xiàng)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(wàn)hm2 耕地都使用了噴灌，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，為我國(guó)在糧食作物上大規(guī)模發(fā)展噴灌提供了很有說(shuō)服力的例證和成功經(jīng)驗(yàn)。 2 蘋果樹(shù)地噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 峪口有一塊果樹(shù)地，南北長(zhǎng) 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(diǎn)：地塊形狀比較規(guī)則，東西坡度大約為 10176。此地原無(wú)灌溉設(shè)施。離地不遠(yuǎn)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(dòng)力線，變壓器容量為 10 kVA。水質(zhì)良好可灌溉果樹(shù)地?，F(xiàn)計(jì)劃投資利用該水源向此片果樹(shù)地鋪設(shè)噴灌系統(tǒng)，以滿足果樹(shù)生長(zhǎng)對(duì)水分的要求。經(jīng)勘測(cè)、規(guī)劃后，確定建設(shè)半固定管道式噴灌工程，投資按 2021 年最低貸款利率 6%計(jì)息。 蘋果樹(shù)地噴灌設(shè)計(jì)基本資料 果樹(shù)地水源情況 水源位置：地塊西部不遠(yuǎn)處的水井。水的 pH 值： 。水質(zhì)情況：見(jiàn)表 1，礦化度1500mg/L，此處水質(zhì)適用于灌溉。 果樹(shù)地 氣侯狀況 平均氣溫：年平均氣溫 ℃，無(wú)霜期 177 天，≥ 0℃積溫 4600℃，年日照時(shí)數(shù) 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(xiàn)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(duì)濕度： 60％；主風(fēng)向：西北。 表 1 水質(zhì)情況表 序號(hào) 種類 含量 (mg/L) 序號(hào) 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(wú) 硬度 279 8 苯酚類 無(wú) 鋅離子 無(wú) 鐵離子 鋁離子 311 碳酸鹽 306 葉綠素 A 無(wú) 水溫 20℃ 硫酸鹽 9 氯化物 10 磷酸鹽 17 細(xì)菌總數(shù) 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(zhǎng)方形；地 10 勢(shì)東高西低。坡度大約為 10176。； 南北長(zhǎng) 280m，東西寬 130m。 果樹(shù)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(shè)計(jì)。土層厚度 1m 左右，以下是破碎基巖。計(jì)劃濕潤(rùn)層深度為 60cm；土壤容重為 。 作物種植情況 果樹(shù)株距 ，行距 ，果樹(shù)進(jìn)入盛果期平均樹(shù)冠直徑 。作物走向：延梯田方向平均種植。以往地面灌溉實(shí)測(cè)結(jié) 果表明，作物耗水高峰期為 7 月，該月日均耗水量 。 現(xiàn)有灌溉方式： 部分漫灌，大部分靠自然降雨。 動(dòng)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(dòng)機(jī)；本地區(qū)的供電在灌溉季節(jié)基本有保證；電費(fèi)按 2021 年收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn) 元 /kwh； 其他資料 噴灌系統(tǒng)的設(shè)備購(gòu)置、安裝等均委托噴灌工程公司進(jìn)行 灌區(qū)的交通狀況良好，運(yùn)輸較為方便。 灌水定額與灌水周期的制定 灌水定額制定 設(shè)計(jì)灌水定額和灌水周期是確定噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的依據(jù)，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(jù)資料分析蘋果樹(shù)的濕潤(rùn)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(shè)計(jì)。砂壤土的容重為 ，其田間持水量為 22(重量 %)，因風(fēng)速低于，噴灑水利用系數(shù)取 ?? ，則灌水定額按公式計(jì)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(shè)計(jì)灌水定額 ； 11 h— 計(jì)劃濕潤(rùn)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(shù) 灌水周期制定 灌水周期指灌區(qū)一次灌水所需要的天數(shù)。 根據(jù)上述資料，高峰期蘋果樹(shù)日均需水量為 ，則現(xiàn)階段蘋果樹(shù)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(shè)計(jì)灌水定額 w — 作物日需水量 ? — 噴灑水利用系數(shù) 管道規(guī)劃設(shè)計(jì)方案 灌區(qū)地勢(shì)東高西低，自上而下分為 5 塊梯田，平均每塊地塊長(zhǎng) 280m，寬 26m，面積為 7280m2。再將整個(gè)地塊延南北方向平均分為 5個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng) 56m，寬 130m。即將每塊梯田都分為 56 26? 的 5個(gè)地塊。在灌水周期的 7 天內(nèi)，各小區(qū)內(nèi)部可進(jìn)行單支管輪灌。此方案的優(yōu)點(diǎn)是支管沿等高線布置，無(wú)逆坡支管，輸水管雖有兩級(jí)，但干管已經(jīng)分流，可以 適當(dāng)減小管徑，輸水配水管道的總長(zhǎng)度也較短。此種方案的投資較低，比較經(jīng)濟(jì)合理，適用于現(xiàn)階段此種植地的現(xiàn)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(shè)計(jì)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?yàn)椴捎眯^(qū)的輪灌方式，所以用單支管的運(yùn)行方式。如遇到特殊的情況，則另行處理。 確定控制噴灌質(zhì)量的參數(shù) 砂壤土 的允許噴灌強(qiáng)度為 ? ? hmm/15?? ，因平均坡度小于 5%，所以不用折減。風(fēng)向多為西北風(fēng)與西南風(fēng)，相當(dāng)于與支管成 ?45 和 ? ，當(dāng)風(fēng)速為 m/s 時(shí)，選 ?ak ，?bk ，因風(fēng)向夾角為 ?45 ~ ? ，所以調(diào)整為： ?aK ?bK 考慮到本設(shè)計(jì)中最不利情況為風(fēng)向夾角為 ?45 的情況?？刹榈墓接?jì)算風(fēng)系數(shù) ? ? ????WK 圖 22 “豐”字形布置 13 ? ? ????WK 則 ? ? ? ? ????WK 當(dāng) 1?aK ，可查得間距系數(shù) ??C 。 將 ?C 、 WK 、 ??? 帶入公式： ? ???? CKWs ??max得 ? ?hmms / 15m a x ???? (3) 噴頭選型及其參數(shù)確定 查表可知，蘋果樹(shù)的噴灌系統(tǒng)霧化指標(biāo)不應(yīng)低于 3000~4000hp/d。一般取上限較為妥當(dāng)。 根據(jù)分析，應(yīng)選擇 shPY151 噴頭，此噴頭工作壓力 為 300kpa,嘴徑為 6 3 ㎜ ，此時(shí)流量 hmq / 3? ，射程 R=,允許噴灌強(qiáng)度 hmms /?? 。選擇本組參數(shù)主要考慮兩個(gè)因素，一是噴頭的射程合適，一個(gè) 26m 寬的地塊只需一個(gè)噴頭就可將其寬度全面覆蓋；另一個(gè)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(gè)噴頭。管長(zhǎng)也大致合適。 根據(jù)上述指標(biāo)計(jì)算霧化指標(biāo)與噴灌強(qiáng)度 霧化指標(biāo) ： / 10 0 30 0 / 7 42 85 40 00ppw h d? ? ? ? ? 滿足《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》要求。 噴灌強(qiáng)度 ：2 1000 /3( ) 1823q m m hA? ??? ? ??? ? ?4. 33 5. 21 /m m h? ?? 故霧化程度和設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度均滿足要求。 確定間距組合 根據(jù)所確定的 aK 和 bK ，現(xiàn)在已知 R= ma ??? 14 mb ??? 移動(dòng)鋁管的節(jié)長(zhǎng)有 6m三種，現(xiàn)選用 3 節(jié) 5m管，則 ma 15? ；鋼絲水泥管等節(jié)長(zhǎng)均為 3m，支管間距可為 15m，考慮到風(fēng)向?yàn)槲鞅睍r(shí)，理應(yīng)取 ba? ，所以選定 mb 15? 。 最后確定 mba 15?? ；噴頭選用 shPY151 型，工作參數(shù) KPap 300? ， mmd 6? ；性能參數(shù) hmq / 3? ， R=， hmm /?? 。 按設(shè)計(jì)風(fēng)速，根據(jù)《噴灌工程技術(shù)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(shù)規(guī)范》要求。 噴點(diǎn)的組合布置設(shè)計(jì) 確定噴頭工作點(diǎn)及支管位置 參考 圖 紙 1，在圖中標(biāo)出一、二、三干管的位置，再由東邊界開(kāi)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(cè)均如此布置，再由每條支管入口后 8m 處布置噴頭工作點(diǎn)，再沿支管每隔 15m 布置一個(gè)噴頭工作點(diǎn) ，最后將支管編號(hào)，整個(gè)灌區(qū)有 25個(gè)支管工作位置，有 125 個(gè)噴頭工作點(diǎn)。 計(jì)算噴頭在工作點(diǎn)上噴灑的時(shí)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(shè)計(jì)灌水定額， 45mm； q— 單噴頭灌水量， 。 即噴頭在工作點(diǎn)上噴灑時(shí)間為 ， 約等 于 3小時(shí) 45 分。 計(jì)算支管每 日 可噴灑的工作位置數(shù) 為充分利用每天可能的噴灌時(shí)間，也避免在剛剛噴灌過(guò)的濕地上拆裝支管，確定配置兩套備用移動(dòng)支管，因此支管的拆裝不占用噴灑作業(yè)時(shí)間。根據(jù)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(shí)工作時(shí)的輪灌方式 13 3 .4 83 .7 4Tn t? ? ? (5) 式中： n— 每天可噴灑位置數(shù)； T— 每天的工作時(shí)間； t— 噴頭在工作點(diǎn)上的噴灑時(shí)間。 取 3n? ，即支管每天可噴灑 3 個(gè)位置，由布置示意圖可知，相應(yīng)的噴頭每天可噴15 個(gè)工作點(diǎn)。 2. 5. 4 計(jì)算每根干管每次同時(shí)噴灑的支管數(shù) 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(shí)噴灑的支管數(shù)為 2。 輪灌編