滴灌技術(shù)在農(nóng)田水利建設(shè)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

【摘要】隨著新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水資源緊缺問題十分突出，在此背景下，人們逐漸提升了對(duì)滴灌技術(shù)的重視程度。本文主要通過介紹新疆兵團(tuán)滴灌設(shè)計(jì)與運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題，對(duì)該技術(shù)在農(nóng)田水利建設(shè)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】節(jié)水灌溉；滴灌技術(shù)；農(nóng)田水利建設(shè)；滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

滴灌屬于一種現(xiàn)代化、先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，灌水均勻是滴灌技術(shù)最為突出的特點(diǎn)，滴灌技術(shù)能夠在新疆缺水環(huán)境下創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。滴灌技術(shù)成功與否關(guān)鍵在于前期設(shè)計(jì)和后期運(yùn)行管理，在新疆已實(shí)施滴灌技術(shù)存在諸多問題。

1、滴灌技術(shù)存在的問題

1.1系統(tǒng)低壓運(yùn)行

新疆兵團(tuán)滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)常存在低壓運(yùn)行情況：運(yùn)行管理人員未按照設(shè)計(jì)輪灌運(yùn)行；管件制造標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，按扣三通規(guī)格不標(biāo)準(zhǔn)，直徑入口7.5-9mm不等；管網(wǎng)設(shè)計(jì)漏算管件局部水頭損失等。

1.2首部設(shè)備運(yùn)行不良

滴灌水泵長期不在高效期運(yùn)行，造成水泵檢修頻繁；過濾器選型不當(dāng)、水質(zhì)復(fù)雜等因素，造成過濾器濾網(wǎng)堵塞、反沖洗頻繁影響灌水時(shí)間；啟動(dòng)設(shè)備操作不當(dāng)，造成電路短路影響灌溉；灌水高峰期管理人員操作不當(dāng)造成變電設(shè)備負(fù)荷較大，經(jīng)常停電維修。

1.3滴灌首部沉沙池淤積嚴(yán)重

新疆兵團(tuán)水源復(fù)雜，沉沙池類型較多，大部分團(tuán)場水質(zhì)泥沙含量較多、水中有機(jī)質(zhì)、蟲卵漂浮物含量高、新疆楊樹毛絮等等，這些都造成滴灌首部沉沙池淤積嚴(yán)重，造成一系列過濾器反沖洗頻繁、滴灌帶堵塞等問題。

2、地下滴灌技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1田間系統(tǒng)及首部設(shè)計(jì)

2.1.1田間管網(wǎng)布置

結(jié)合項(xiàng)目田、林、路、渠等的實(shí)際分布狀況對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行布置，正常情況下，管網(wǎng)均是梳狀布置。管網(wǎng)一般分為支管、分干管、輸水干管。在田間管網(wǎng)布置時(shí)應(yīng)盡少量的變徑，在地形坡度變化較大的分干管開始設(shè)置自動(dòng)排氣閥，以減少水錘影響。增加驗(yàn)算管件的局部水頭損失，以保證管道運(yùn)行中流量及壓力的要求。田間干管一般應(yīng)埋設(shè)于凍土層之下。每個(gè)分干尾部必須設(shè)置排水井，以便于灌溉期結(jié)束后采用空壓機(jī)排空管道余水。在分干尾部有排水渠條件下，可不設(shè)排水井，并將排水閥設(shè)置在排水渠內(nèi)。

2.1.2首部設(shè)備設(shè)計(jì)

水泵選型設(shè)計(jì)：根據(jù)水泵（Q-H）特性曲線選擇陡降型水泵，可保證揚(yáng)程變化較大時(shí)流量變化較小，設(shè)計(jì)流量及設(shè)計(jì)揚(yáng)程要在水泵特性曲線的高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行，設(shè)計(jì)流量及設(shè)計(jì)揚(yáng)程應(yīng)取額定流量和額定揚(yáng)程的10%左右為宜。

水泵安裝高度設(shè)計(jì)：水泵軸線在吸水水面以下的地下式結(jié)構(gòu)形式，不會(huì)產(chǎn)生汽蝕和汽化；水泵軸線在吸水水面以上的地上式結(jié)構(gòu)形式，容易產(chǎn)生汽蝕和汽化；因水泵工作時(shí)會(huì)不斷震動(dòng)，吸水管與墻體止水不易處理，所以建議采用地上式的安裝形式，為保證地上式水泵不產(chǎn)生汽蝕和汽化，可參照水泵參數(shù)—不產(chǎn)生汽蝕、汽化高度NPSH（25℃、清水、一個(gè)大氣壓），設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)工程當(dāng)?shù)厮疁亍⑺|(zhì)、大氣壓進(jìn)行修正。

水泵特性設(shè)計(jì)：根據(jù)歐拉方程可知HT-QT為線性方程，水泵葉輪應(yīng)選取后彎式，后彎式葉輪不易產(chǎn)生汽蝕和汽化，HT-QT線性方程成正比，而前彎式葉輪HT-QT線性方程成反比。水泵比轉(zhuǎn)速（數(shù)）ns應(yīng)選擇同樣額定流量及揚(yáng)程較小值，水泵比轉(zhuǎn)速（數(shù)）ns較小的水泵H-Q特性曲線變化較緩，反之，水泵比轉(zhuǎn)速（數(shù)）ns較大的水泵H-Q曲線變化較陡。離心泵變頻調(diào)速時(shí)只能往低速調(diào)，往高速調(diào)會(huì)產(chǎn)生水泵共振，破壞水泵基礎(chǔ)。根據(jù)水泵H-Q特性曲線通過折引后，水泵并聯(lián)后的特性曲線可知，同揚(yáng)程下同流量并聯(lián)的水泵相加小于其單獨(dú)時(shí)的流量，其揚(yáng)程小于其單獨(dú)工作的揚(yáng)程。

過濾器選型：過濾器性能和應(yīng)用效果將影響著滴灌技術(shù)能否正常可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。國內(nèi)過濾器的類型很多，有砂石過濾器、水力旋流（離心式）過濾器、疊片式過濾器、濾網(wǎng)過濾器、組合式過濾器。過濾器選型設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)水質(zhì)中的有機(jī)雜質(zhì)、無機(jī)雜質(zhì)、泥沙含量等因素選擇好的過濾器，同時(shí)可根據(jù)過濾器的工作狀態(tài)選擇半自動(dòng)或全自動(dòng)的過濾器。

施肥器：常用施肥器有壓差式和開敞式，設(shè)計(jì)施肥器應(yīng)根據(jù)滴灌系統(tǒng)控制的面積、操作習(xí)慣、管理水平等因素合理選擇施肥器的容積及形式。

2.1.3沉沙池設(shè)計(jì)

對(duì)于引用含有較少超過灌水器流道的有害粒徑泥沙的井水等水源進(jìn)行滴灌的工程，這些有害的泥沙可有過濾器處理，即不造成灌水器堵塞，也不加重后續(xù)泥沙處理設(shè)備的負(fù)擔(dān)，可不考慮設(shè)置沉沙池。一般來說，水中泥沙含量大，尤其是灌溉季節(jié)同常為河流汛期，挾帶泥沙多、粒徑大，所以這些滴灌工程都必須設(shè)計(jì)沉沙池。沉沙池按結(jié)構(gòu)分為直線型、曲線型、沉沙條渠型、混合型、渦管式及特殊形式的沉沙池。沉沙池設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程投資、工程水質(zhì)、灌水器流道孔徑等因素合理設(shè)計(jì)沉沙池。

2.2滴灌帶設(shè)計(jì)

在滴灌帶設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，根據(jù)作物種類和土壤類別合理選擇滴灌帶的滴頭間距和滴頭流量，再對(duì)系統(tǒng)毛管極限孔數(shù)進(jìn)行計(jì)算的過程中，應(yīng)對(duì)地形坡降較大的進(jìn)行重點(diǎn)考慮。

2.3節(jié)點(diǎn)壓力均衡校核

在滴灌設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合經(jīng)濟(jì)流速預(yù)選管徑，各部分水頭損失進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，同時(shí)還要對(duì)各管段的壓力進(jìn)行校核，之后對(duì)各管段管徑進(jìn)行確定。結(jié)合系統(tǒng)輪灌的最不利組合，對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行計(jì)算，最后確定系統(tǒng)揚(yáng)程和系統(tǒng)流量。

3、結(jié)語

綜上所述，面對(duì)當(dāng)前新疆水資源緊缺，滴灌技術(shù)受到了人們的廣泛歡迎。通過節(jié)水灌溉工程的建設(shè)，不僅可有效解決現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)灌溉問題，同時(shí)也更加有助于和諧社會(huì)的建設(shè)，為社會(huì)主義新農(nóng)村發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)，為滴灌技術(shù)走向現(xiàn)代化得到更大范圍的推廣和普及，促進(jìn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

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