劉春梅，薛　麗

(黑河市水務(wù)局，黑龍江 黑河 164300)

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黑河市愛輝區(qū)藍(lán)莓滴灌工程設(shè)計(jì)

劉春梅，薛麗

(黑河市水務(wù)局，黑龍江 黑河 164300)

摘要：黑河市愛輝區(qū)藍(lán)莓滴灌工程項(xiàng)目區(qū)的水土資源條件比較優(yōu)越，區(qū)內(nèi)地勢(shì)平整、平緩，面積較大，加之地下水資源豐富，適合規(guī)建設(shè)模化滴灌工程。文中針對(duì)項(xiàng)目中的水源設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)參數(shù)與布置、輪灌分組、滴灌設(shè)備用量等確定進(jìn)行了分析計(jì)算，滿足項(xiàng)目的灌溉要求，可為相關(guān)滴灌工程設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：藍(lán)莓；滴灌；水源；滴灌系統(tǒng)；工程設(shè)計(jì)

1概況

黑河市愛輝區(qū)藍(lán)莓滴灌工程項(xiàng)目區(qū)位于西崗子鎮(zhèn)東北部的西崗子林場(chǎng)，距黑河市43 km，地理坐標(biāo)為東經(jīng)126°59′05″—127°30′50″，北緯49°39′55—49°54′03″之間。項(xiàng)目區(qū)水土資源條件相對(duì)優(yōu)越，區(qū)內(nèi)地勢(shì)較為平整、平緩，面積較大，加之地下水資源豐富，適合建設(shè)規(guī)模化滴灌工程。項(xiàng)目區(qū)地下水資源豐富，地下水埋深6 m左右，單井涌水量20 m3/h以上，滿足藍(lán)莓的灌溉用水需求，灌溉用水保障程度較高。

項(xiàng)目區(qū)建設(shè)節(jié)水灌溉工程灌溉面積為160 hm2，規(guī)劃種植作物為藍(lán)莓。主要建設(shè)內(nèi)容為水源機(jī)井工程20處，井房20處，配套動(dòng)力工程20處。項(xiàng)目總投資為352.97萬(wàn)元。

2水利工程現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

黑河市西崗子林場(chǎng)的大部分耕地，由于地塊相對(duì)分散和規(guī)模較小，一直沒(méi)有配備節(jié)水灌溉設(shè)施，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本處于雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)狀態(tài)。目前場(chǎng)區(qū)內(nèi)僅有一口機(jī)電井，用于生活用水。農(nóng)田灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的缺失，影響著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，嚴(yán)重抑制農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)是當(dāng)務(wù)之急。

3工程設(shè)計(jì)

3.1水源設(shè)計(jì)

3.1.1機(jī)井工程設(shè)計(jì)

水源機(jī)井工程應(yīng)符合《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50625-2010)的技術(shù)要求[1]。

新建水源機(jī)井工程20處，新建井房20座。典型井單井涌水量20 m3/h，井深80 m，靜水位埋深6 m，動(dòng)水位埋深50 m，宜井間距250 m。

(1)單井控制面積及井?dāng)?shù)的確定

(1)

式中：F0為單井控制灌溉面積，hm2；Q為單井出水量，m3/h，Q=20 m3/h；t3為灌溉期間每天開機(jī)時(shí)間，t3=18 h；T2為每次輪灌期的天數(shù)，T2=4 d；η為灌溉水利用系數(shù)，取η=0.9；η1為干擾抽水的水量削減系數(shù)，取η1=0.05；m2為每次綜合平均灌溉定額，m3/hm2，取m2=150 m3/hm2。

經(jīng)計(jì)算：F0=8.21 hm2。

考慮輪灌分組盡量少，運(yùn)行管理方便等因素，并結(jié)合當(dāng)?shù)亓志W(wǎng)分布特點(diǎn)，單井控制灌溉面積取8 hm2。

(2)井?dāng)?shù)的確定

(2)

式中：A為計(jì)劃滴灌面積，hm2，A=160 hm2；經(jīng)計(jì)算N=20眼。

3.1.2配套動(dòng)力

配套動(dòng)力工程應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求[1]。

項(xiàng)目區(qū)新建配套動(dòng)力工程20處，初步確定潛水電泵功率為11 kW，新增配套動(dòng)力242 kW。灌溉工程的配套動(dòng)力為電力工程，動(dòng)力工程的規(guī)劃和費(fèi)用問(wèn)題由收益區(qū)受益單位解決。單井及配套工程量見表1。

表1　單井及配套工程量表

3.2滴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置及設(shè)計(jì)參數(shù)

滴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置及設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范要求[2-5]

3.2.1系統(tǒng)規(guī)劃布置

干管采用0.4 MPa,Φ90PE管，支管用0.4 MPa,Φ75PE管，干支管焊接。根據(jù)土壤條件和種植作物，毛管選用內(nèi)鑲式滴灌帶，一管兩行鋪設(shè)，毛管選用0.05～0.1 MPa,Φ16，滴頭間距300 mm，單孔流量1.38 L/h，其壓力流量關(guān)系式為q=0.528h0.6。各參數(shù)見表2。

3.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)系統(tǒng)流量

系統(tǒng)流量Q按下式計(jì)算：

(3)

式中：A為可灌面積，hm2；Q為可供流量，m3/h；Ia為設(shè)計(jì)灌溉補(bǔ)充強(qiáng)度，mm/d；C為系統(tǒng)每日工作小時(shí)數(shù)，h/d；η為灌溉水利用系數(shù)。

表2　系統(tǒng)管網(wǎng)與滴灌帶參數(shù)表

(2)灌水小區(qū)允許水頭(流量)偏差率

(4)

式中：[hυ]為允許水頭偏差率，%；qυ為流量偏差率，%；χ為灌水器的流態(tài)指數(shù)。

(3)土壤濕潤(rùn)比p

(5)

式中：p為設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比；Sω為濕潤(rùn)帶寬度，m；SL為毛管間距，m。

(4)灌溉制度的確定

(6)

(7)

(8)

式中：m為設(shè)計(jì)灌水定額，mm；γ為土壤干容重，g/cm3；z為計(jì)劃土壤濕潤(rùn)層深度，m；θmax、θmin為適宜土壤含水率上、下限；T為設(shè)計(jì)灌水周期，d；t為次灌水延續(xù)時(shí)間，h；Se為滴頭間距，m；qd為滴頭設(shè)計(jì)流量，L/h。

設(shè)計(jì)參數(shù)匯總?cè)绫?所示。

表3　系統(tǒng)管網(wǎng)與滴灌帶參數(shù)表

3.2.3灌水小區(qū)的水力設(shè)計(jì)

(1) 灌水小區(qū)允許水頭偏差及其在毛管和支管上的分配

(9)

(10)

(11)

式中：[Δh]為小區(qū)允許水頭偏差，m；[hυ]為允許水頭偏差率，%；hd為孔口設(shè)計(jì)水頭，與qd相對(duì)應(yīng)，m；β1、β2為允許水頭分配給毛管和支管的比例；[Δh1]、 [Δh2]為毛管和支管允許的水頭偏差，m；

(2)毛管和支管極限孔數(shù)和極限長(zhǎng)度

(12)

(13)

式中：d為毛管內(nèi)徑，mm；k為水頭損失擴(kuò)大系數(shù)，k=1.1～1.2；S0為毛管進(jìn)口至首孔的距離，m；Lm為毛管極限長(zhǎng)度，m；Nm為極限孔數(shù)。

毛管和支管水力設(shè)計(jì)如表4所示。

3.2.4管網(wǎng)布置與系統(tǒng)工作制度的確定

(1) 管網(wǎng)布置

單行毛管沿作物種植方向直線布置。毛管的極限長(zhǎng)度決定了支管的最大間距可為120 m，考慮到項(xiàng)目區(qū)地寬658 m平均劃分，支管設(shè)計(jì)間距確定為110 m，毛管雙向鋪設(shè)，單向長(zhǎng)55 m，成對(duì)毛管長(zhǎng)度為110 m。

(2)系統(tǒng)工作制度設(shè)計(jì)

輪灌組的劃分：3條支管為1個(gè)輪灌組，每眼井灌小區(qū)有12條支管，劃分為4個(gè)輪灌組，整個(gè)灌溉區(qū)20眼井共計(jì)80個(gè)輪灌組。詳見表5。

表4　毛管和支管水力設(shè)計(jì)表

表5　單井(1個(gè)灌溉區(qū))輪灌分組表

輪灌組數(shù)的校核。

(14)

通過(guò)式(14)計(jì)算每眼井(1個(gè)輪灌區(qū))最大輪灌組數(shù)為Nmax=14組，N輪灌組

管道設(shè)計(jì)流量的確定：

(15)

管道流量如表6所示。

表6　各級(jí)管道流量表

3.2.5管網(wǎng)水力計(jì)算

水力計(jì)算包括毛管、支管和干管水頭損失的計(jì)算和確定。

(16)

(17)

式中：h毛、支、干為分別為毛管、支管、干管水頭損失，m；N為毛管實(shí)際出水孔個(gè)數(shù)；k、m、f為摩阻系數(shù)、流量指數(shù)和管徑指數(shù)；L為干管長(zhǎng)度，m。

各級(jí)管道流量、管長(zhǎng)及總水頭損失計(jì)算結(jié)果見表7。

表7　各級(jí)管道流量、管長(zhǎng)及總水頭損失

3.2.6首部樞紐設(shè)計(jì)

首部樞紐的設(shè)計(jì)包括過(guò)濾器、施肥罐及水泵的型號(hào)選擇。

(1)過(guò)濾器選型

滴灌系統(tǒng)灌溉水源為地下水，有一定的含沙量，所以選用旋流水砂分離器加篩網(wǎng)組合過(guò)濾器。

(2)施肥罐選型

滴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)面積為8 hm2，所以選用200 L施肥罐。

(3)水泵選型

根據(jù)整個(gè)管網(wǎng)最大需水量選擇水泵型號(hào)，水泵型號(hào)200QJ20-108/8，具體參數(shù)見表8。

表8　滴灌系統(tǒng)水泵參數(shù)

3.2.7 材料設(shè)備用量

本項(xiàng)目區(qū)滴灌工程建設(shè)所需材料及設(shè)備用量詳見表9。

表9　滴灌工程建設(shè)材料設(shè)備用量表(160 hm2)

續(xù)表9

4結(jié)論

本滴灌工程設(shè)計(jì)后滿足項(xiàng)目的灌溉要求，可為相關(guān)滴灌工程設(shè)計(jì)提供參考。建設(shè)實(shí)施后給項(xiàng)目區(qū)帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，有效提高藍(lán)霉的品質(zhì)和產(chǎn)量，增加項(xiàng)目區(qū)人民群眾的經(jīng)濟(jì)收入，有效拓展滴灌工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)項(xiàng)目區(qū)節(jié)水灌溉事業(yè)的良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 50625-2010機(jī)井技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB/T 50363-2006 節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB/T 50486-2009 微灌工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[4]中華人民共和國(guó)水利部.SL 236-1999 噴灌與微灌工程技術(shù)管理規(guī)程[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2013.

[5]國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50288-1999灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1999.

作者簡(jiǎn)介：劉春梅(1979-)，女，工程師，主要從事防汛抗旱工作。E-mail:liuchunmei452@163.com

中圖分類號(hào)：S275.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2015)02-0038-04