大田噴灌工程設計與施工應注意的問題

段樂毅 ，王 明 ，盧法林

（1.萊蕪市水利與漁業局，山東 萊蕪 271100；2.萊蕪市萊城區水務局，山東 萊蕪 271100）

自上世紀90年代以來，萊蕪市先后在萊城區、鋼城區10個鄉鎮、65個行政村推廣應用噴灌技術，取得了預期效果。是促進節水農業發展的重要措施之一。

1 設計應注意的問題

1.1 設計標準

根據《噴灌工程技術規范》（GBJ85-85）要求，噴灌設計保證率一般不應低于85%。但有些大田噴灌工程在設計時，忽略當地的自然條件（地形條件、土壤結構、作物布局、水源種類等）及生產條件（水利工程現狀、生產規模、經濟條件、當地材料供應、動力和機械設備等），工程設計標準較低，達不到規范要求。

1.2 土壤入滲能力與允許噴灌強度

土壤入滲能力以土壤入滲速率為指標，它與土壤質地、結構狀況、孔隙率、耕作條件以及土壤原始含水量等因素密切相關，在噴灌的過程中是變化的。允許噴灌強度是在土壤含水量為田間持水量60%～70%時，等于或略小于在一定噴水量（灌水定額）所需噴灑歷時末的土壤入滲能力的噴灌強度，是噴灌時允許地表在短歷時內有少量水洼積水但不產生徑流的最大噴灌強度。除了與土壤入滲能力有關外，還與噴水量、噴灑歷時、噴頭特性、噴灑水滴直徑等有關。在設計時，應充分考慮土壤質地、灌水定額、水滴粒徑影響的各類土壤允許噴灌強度，詳見表1。

1.3 作物需水量與灌溉制度

作物需水量是制定灌溉制度的重要數據，它受氣候條件、土壤質地、肥力、含水量、作物品種與特性、生育階段以及其他農業技術措施等眾多因素的影響，各地區差異很大。萊蕪市根據不同作物種植狀況及雪野灌溉試驗站歷年實測資料，確定符合設計年的作物平均日需水量，詳見表2。作物灌溉制度是指播前及全育期內的灌水次數、灌水日期、灌水定額和灌溉定額。利用豐產試驗及相關資料,作為制定灌溉制度的主要依據。

表1 不同土壤質地與灌水定額的允許噴灌強度

表2 不同作物平均日需水量mm/d

1.4 噴灌用水量與用水流量

噴灌各次灌水的用水量計算采用直接換算法，對于不同作物的某次灌水，其用水量可按下列公式計算：

式中：Wj為凈噴灌用水量 （m3），Wm為毛噴灌用水量（m3），m 為灌水定額（m3/hm2）；A 為該作物的噴灌面積（hm2）；ηc為噴灌管系利用系數，一般取 0.9。

噴灌各次灌水的用水流量，在單一作物時，可根據設計洪水定額和設計灌溉周期，按下列公式計算：

式中：Qj、Qm分別為噴灌系統設計凈流量和毛流量（m3/h）；m 為設計灌水定額（m3/hm2）；A 為噴灌面積（hm2）；T 為設計灌溉周期（d）；t為每日凈噴時間（h）；ηc為噴灌管系利用系數，一般可取0.9。

1.5 噴灌形式與噴頭選定

噴灌形式，應根據受益單位經濟條件、噴灌作物類型的不同予以選定。一般情況下，對于經濟作物宜采用固定式管道噴灌系統，對于糧食作物宜采用行走式絞盤噴灌機、半固定管道式、移動管道式噴灌系統或小型噴灌機組形式。

噴頭選定，不宜選用大流量、大射程的噴頭，以確保達到噴灌均勻度和霧化指標。一般情況下，淺層地下水（20～25m）可滿足時，噴頭流量以 20～25m3/h為宜；在中層地下水（60～90m）時，噴頭流量以 25～28m3/h為宜。

1.6 設計中其他問題

設計中應充分考慮風的影響，其因是噴灑作業受風的影響較大。噴灌工程的輸水管道均為壓力管道，要按國家標準進行必要的水錘壓力驗算。在設計中，應進行管網優化、噴頭優化組合方案的比較，從中選優。在管材選擇時，應在滿足工程要求的前提下，為降低工程成本和減輕農民負擔。對于固定管，能用PE管的不用PVC管，盡量不用鋼管；對于移動支管，盡量采用薄壁鋁管或涂塑軟管。對管道式噴灌系統，還應設置安全調壓保護裝置，以確保噴灌工程質量、安全運行。

2 施工應注意的問題

2.1 施工要求

施工前應深入現場、全面踏勘，完全調查、施工區域情況，認真分析施工條件，編寫施工組織設計、計劃。務必按批準的設計方案組織施工，需要修改設計或變更工程材料時，應提前與設計單位、人員協商研究，必要時還需經上級主管部門審批。噴灌工程施工涉及工種較多，必須加強各工種間的緊密協作，按照工序有組織、有計劃地安排施工。噴灌工程工作壓力較高、隱蔽工程多、精密化施工項目多，施工和設備安裝質量的好壞，直接關系工程能否正常運行，故應由專業化施工隊來承擔，嚴禁盲目安裝。

2.2 施工前的準備

施工人員應全面熟悉設計文件，包括地形、供水、首部樞紐、管網組成等全部設計圖及噴灌形式選定方案。建立施工組織，確定分管技術人員，明確職責，擬定放樣、定線各項施工順序，依照各工種工作特點，編擬工種勞力組合及全部工程所需勞力計劃，編制工程材料與設備供應計劃。確定施工的進度，檢查質量的方法和有關加強施工的各項措施。

2.3 首部安裝

噴灌工程首部樞紐設備一般由水泵、電機、蓄水調節池、控制閥門、調壓閥、過濾器、壓力表、量測儀表等組成。為保證正常運行，在組織安裝中，應全面了解各系統組裝結構及設備技術性能，精心安裝；詳細核查各類設備的規格、數量、質量，達到系統完整；噴灌系統是有壓輸水，各種設備必須安裝嚴緊，膠墊孔口應與管口對準，法蘭盤螺絲應平衡緊固，螺紋連接絲口需加鉛油上緊；電機、水泵組裝必須達到同一軸線，用螺絲平穩緊固于混凝土基座上，同時按電機安裝說明接通地線。

2.4 管道安裝

噴灌工程常用均為塑料管，在管道安裝中，一般采用承插連接，其深度不宜低于2倍管徑。鑒于塑料管對溫度變化反應靈敏，熱應力易引起熱脹冷縮變化，應安裝伸縮節予以補救。在便于施工作業條件下，調壓控水閥、螺紋接頭、分水三通、活動接頭等附件應與管道安裝一起組裝，達到位置準確、連接牢靠、不漏水的預期效果。

2.5 沖洗與試運行

對已安裝好的噴灌系統，應當及時沖洗、并進行試水檢測，一般順序是先沖洗后試壓，發現質量問題，立即責成返工。當全系統所有設備沖洗干凈、試水正常后，則可進行系統試運行，使各級管道、相應附屬設備、噴頭全系統處于工作狀態，持續運轉4h以上。對運行時的水壓、噴灑水量、強度、均勻性、霧化指標等進行全面觀測、記錄，并將結果進行對比、評價。