微噴灌溉技術(shù)在大棚灌溉系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

1、微噴灌溉技術(shù)在大棚灌溉系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用點(diǎn)擊：603 日期：2012-11-7 15:01:12李家振徐州市山區(qū)節(jié)水灌溉示范基地，徐州，摘要：微噴灌溉技術(shù)是節(jié)水灌溉的主要灌溉形式，大棚灌溉采用微噴系統(tǒng)非常普遍，微噴技術(shù)在大棚灌溉系統(tǒng)中應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用，才能達(dá)到要求，筆者通過銅山縣王莊溫室大棚節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)此問題進(jìn)行了研究探討。關(guān)鍵詞：大棚微噴灌節(jié)水灌溉 應(yīng)用 1 基本情況 微噴灌是通過低壓管道系統(tǒng)，以小的流量將水噴灑到土壤表面進(jìn)行局部灌溉，微噴灌的特點(diǎn)是灌水流量小，一次灌水延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，灌溉周期短，需要的工作壓力較低，能夠較精確地控制灌水量，能把水和養(yǎng)分直接輸送到作物根部附近的土壤

2、中去。該系統(tǒng)具有：灌溉均勻度高；施服方便；省水；適應(yīng)性強(qiáng)；操作簡(jiǎn)單，管理方便等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)特別適合于蔬菜大棚、苗圃、花卉等灌溉。 王莊溫室大棚節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目位于徐州市銅山縣王莊村境內(nèi)，整個(gè)大棚灌溉區(qū)南北長(zhǎng)198米，東西寬190米，總面積55畝，該灌區(qū)共有日光能溫室大棚36棟，主要種植蔬菜等高經(jīng)濟(jì)作物。大棚沿東西方向布置，每棟棚長(zhǎng)90米，寬7米，棚內(nèi)蔬菜沿南北方向種植。灌區(qū)地勢(shì)平坦，土質(zhì)主要為砂壤土，區(qū)內(nèi)交通便利，供電有保證?？紤]到大棚蔬菜灌水較為頻繁，同時(shí)為方便種植和灌溉，灌區(qū)設(shè)計(jì)擬采用微噴節(jié)水灌溉技術(shù)模式。 2 工程設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)情，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用如下設(shè)計(jì)

3、參數(shù)：工程設(shè)計(jì)保證率85%；蔬菜設(shè)計(jì)日耗水量Ea=6mm/d；土地濕潤(rùn)比P=90%；設(shè)計(jì)灌水均勻度Cu=90%；灌溉有效利用系數(shù)=0.9。2.2 灌水器選擇 灌水器選用北京綠源產(chǎn)懸掛式微噴頭。微噴頭在20m工作水頭時(shí)的流量為40l/h，噴頭流態(tài)指數(shù)X=0.5。2.3 工程規(guī)劃與布置2.3.1 水源及首部工程。設(shè)計(jì)灌溉水源取自灌區(qū)內(nèi)的機(jī)井，水泵采用潛水電泵，進(jìn)出水口主要設(shè)有閘閥、止回閥等控制保護(hù)裝置。2.3.2 管網(wǎng)布置。東西向主管道鋪設(shè)長(zhǎng)度為95m，從水源處向西沿地塊中間布設(shè)；南北向支管道沿生產(chǎn)路東側(cè)，對(duì)稱布設(shè)在主管兩側(cè)，南北兩根支管總鋪設(shè)長(zhǎng)度為176m；南北方向相鄰兩個(gè)大棚共用1個(gè)供水通道，

4、即通過40UPVC短管與支管相接取水。2.3.3 棚內(nèi)微噴灌布置。設(shè)計(jì)棚內(nèi)噴頭間距1.5m，行間距為2.3m，每座大棚沿東西向各布設(shè)三條毛管，單根毛管鋪設(shè)長(zhǎng)度為90m，毛管采用32PE黑管，微噴頭與毛管之間采用直徑4mmPE管相連接。 3 微噴灌溉制度的確定3.1 設(shè)計(jì)灌水定額 I=(Fd- Wo) Z P式中：I：一次灌溉用水量，mm； ：土壤中允許消耗量，以占地土壤有效含水量的比例計(jì)，取40%； Fd：田間持水量，占土體12%； Wo:土壤凋萎含水量，占土體4%； Z：計(jì)劃濕潤(rùn)深度，取0.3m； P：土壤濕潤(rùn)比，為90%。代入數(shù)據(jù)求得：I=40（12-4）0.390/1000 =8.64(

5、mm)3.2 設(shè)計(jì)灌水周期計(jì)算 T=I/Ea式中：Ea - 微噴灌日耗水強(qiáng)度，Ea=5mm/d；T - 輪灌周期，d將I 、Ea值代入公式算得 ： T=8.64/5= 1.73(d) 取T=2d3.3 一次灌水延續(xù)時(shí)間計(jì)算 t=ISeSL/q式中：t：一次灌水延續(xù)時(shí)間，h； I：一次灌溉用水量（mm）,取8.64mm； Sl：毛管間距（m），取2.3m; Se：灌水器間距（m），取1.5m； ：灌溉水利用系數(shù)，=0.9； q：灌水器（微噴頭）流量（l/h），取40 l/h；代入以上數(shù)據(jù)算得：t=8.641.52.3/（0.940）=0.83h 取t=1h3.4 輪灌組數(shù)的確定 為了使每個(gè)輪灌組

6、灌水時(shí)水泵出水量基本相等，壓力比較均勻，縮小管徑，降低工程投資，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用輪灌工作制度。即根據(jù)實(shí)際毛管布設(shè)情況，對(duì)毛管實(shí)行分組輪流供水，即每次灌溉有2條毛管同時(shí)工作。輪灌組數(shù)計(jì)算如下： N = CT / t 式中：C 每天灌溉時(shí)間，取C=9h； 將以上數(shù)據(jù)代入上式，則輪灌組數(shù)目： N = 92 /1 =18(組) 4 灌溉系統(tǒng)流量推算4.1 毛管流量推算 一條毛管的進(jìn)口流量為 ： Q毛 = qL毛/S 式中：q毛管出水口流量，q=40L/h；L毛毛管長(zhǎng)度，L毛=90m；S毛毛管上出水口（微噴頭）間距，S=1.5m。 將以上數(shù)據(jù)代入上式，計(jì)算出各條毛管的流量為： Q毛 = 4090/1.5

7、= 2400(L/h) 4.2 連接管、支管流量計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)灌溉制度可知，1條支管僅控制1條連接管，因此其流量相同，每條支管為單向控制3條毛管（即一次灌溉一個(gè)大棚）。故Q支 = Q連=3Q毛=32400=7200（l/h）。4.3 干管流量推算 干管流量Q干 =2Q支 =27200=14400(L/h)。5 管網(wǎng)水力計(jì)算5.1 毛管水力計(jì)算5.1.1 毛管管徑的選擇 根據(jù)規(guī)定，毛管選用柔性好的PE黑管。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)大棚微噴毛管選用32PE黑管。5.1.2 毛管進(jìn)口水頭計(jì)算 毛管進(jìn)口水頭根據(jù)下式計(jì)算 ho=hmax+ka（Nqd）mso式中：hmax - 灌水器最大工作水頭； s0 - 毛

8、管進(jìn)口到第一個(gè)出水口距離,0.75m； a-系數(shù) , a =1.00610-5D-（0.123lgD+4.885）=0.3210-7； L-灌水器與毛管連接管的距離,取0.3m； m=指數(shù), m =1.753（D/2.5）0.018 =1.761；k -局部損失加大系數(shù)，取1.1； s-出水口間距，1.5m； qd-微噴頭流量，取40l/h； N- 一條毛管出水口數(shù)量,N=60個(gè)； hd -微噴頭設(shè)計(jì)工作水頭,取20 m； qv - 流量偏差率，0.2； x- 流態(tài)指數(shù)，0.5；將以上數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得 hmax =（1+0.62qv）1/xhd+8.4510-4qd1.696L+1.3410

9、-5qd2 =（1+0.620.2）1/0.520+8.4510-4401.6960.3+1.3410-5402 =25.3+0.09+0.02 =25.41（m） ho =hmax+Ka（Nqd）mso =25.41+1.10.3210-7(6040)1.7610.75 =25.43(m)5.2 連接管水頭損失 將Q棚=7.2m3/h代入經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算公式，計(jì)算連接管經(jīng)濟(jì)管徑應(yīng)為：D連=13Q棚0.5=137.20.5=34.9mm，故設(shè)計(jì)連接管選用40UPVC管，由于連接管沿程多孔出流，其沿程水頭損失用下式計(jì)算： h干= KfSqdm/db（N+0.48)m+1/ （m+1） - Nm(1-

10、 So/S)式中：h干等距多孔管沿程水頭損失，m；S孔口間距,m，為2.3m；So多孔管進(jìn)口至首孔的間距,m，取1.2m； N分流孔總數(shù)，取3個(gè)； qd單孔設(shè)計(jì)流量l/h，取2400L/h； m流量指數(shù)，取1.77； b管徑指數(shù)，取4.77； f摩阻系數(shù)，取0.464； d管內(nèi)徑，mm，取d=36mm。 把以上數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得： h干=1.10.4642.324001.77/ 364.77(3+0.48)1.77+1/（1.77+1）- 31.77(1-1.2/2.3)=0.34(m)5.3 干、支管水頭損失計(jì)算5.3.1 支管水頭損失計(jì)算假定支管用63PVC管，則支管內(nèi)徑d=58mm，用下

11、式計(jì)算支管水頭損失。 h支=1.1fQ支m/dbL式中：h支支管水頭損失，m；Q支支管設(shè)計(jì)流量l/h，取7200L/h；m流量指數(shù)，取1.77；b管徑指數(shù)，取4.77； f摩阻系數(shù)，取0.464；L支管最大長(zhǎng)度，m，取L=95mm。 把以上數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得： H支=1.10.46474001.77/ 584.7795=1.33(m)5.3.2 干管水頭損失計(jì)算 假定干管用90PVC管材，則干管內(nèi)徑d=84mm，干管水頭損失計(jì)算如下： h干=kf Q干m/ db L式中k=1.1，f=0.464，m=1.77，b=4.77，Q干=14400L/h，L=95m。 將以上數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得： h干=1.10.464.77/ 844.7795=0.74(米)5.4 系統(tǒng)總揚(yáng)程 H總=h干+h支+h連+ho+H+h動(dòng)水位式中：H總 -系統(tǒng)總揚(yáng)程 H-水泵、吸水管及首部設(shè)備的水頭損失，假定5.0m； h動(dòng)水位 -水源動(dòng)水位,取7m代入數(shù)據(jù)得： H總 =0.74+1.33+0.34+25.43+5+7=39.84(m）5.5 水泵選型及動(dòng)力配套 根據(jù)系統(tǒng)揚(yáng)程H總 =39.84m，流量14.4m3/h，查水泵性能表，擬選用200QJ20-54/4型潛水泵，配套功率為5.5KW。6.小結(jié)工程設(shè)計(jì)方案結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用