园林绿化中微喷及滴灌工程的优化设计

2011-08-28李红群

绿色科技 2011年6期

关键词：微灌毛管支管

李红群

(新疆库尔勒市园林科学研究所,新疆库尔勒)

1 引言

微灌工程设计应充分发挥微灌技术“节水、节支”的优势,提高水的利用率,减少水资源的净消耗量和各种无效流失量。降低工程投资,把微灌的经济效益、社会效益和生态效益结合起来,使微灌工程的综合效益最大发挥。在新疆干旱少雨地区这一技术优势更加明显。

2 微灌工程优化设计分析

2.1 植物耗水强度

植物耗水强度是确定微灌系统最大供水能力的依据。系统设计流量可采用下面公式进行计算:

式中A为灌溉面积,hm2;Q为供水流量,m3/h;Ia为设计供水强度,mm/d;Ea为设计耗水强度,mm/d;P0为有效降雨量,mm/d;t为水源每日供水时数,h/d;η为灌溉水利用率。可见植物耗水强度越大,要求系统的输水能力就越高,系统的管径也越大,相同流量的水泵控制的有效面积也越小,系统的投资就越高,反之亦然;因此在确定设计耗水强度时既要考虑植物对水分的需要,又要考虑经济上的合理可行。优化设计时,取设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值作为设计耗水强度即可。

2.2 植物株行距对投资的影响

分析植物的株行距对投资的影响。以片林滴灌为例,假定一条毛管灌一行树,如果树的株行距为2m×2m,那么毛管的间距为2m,则667m2地需毛管量为333m,按单价1.2元/m计,毛管亩投资为399.6元;如果树木的株行距为3m×3m,那么毛管的间距为3m,则667m2地需毛管量为222m,毛管亩投资为266.4元,可见株行距的变化而引起毛管投资变化是非常明显的。因此在条件允许时,可以适当调整植物的株行距,或者在不影响植物需水的情况下尽可能增大毛管的间距,以降低工程投资。

2.3 设计灌水均匀度

灌水均匀度的高低标志着灌水质量的好坏,灌水均匀度越高,灌水质量越好,水的利用率也越高,但系统的投资也越大,故灌水均匀度又不能太高;相反灌水均匀度越低,灌水质量越差,水的利用率也越低,因此灌水均匀度又不能太低。设计时要综合考虑,既要保证灌水质量,又不能使投资太高。下面列表分析灌水均匀度与毛管铺设长度的关系来分析灌水均匀度对投资的影响(表1),灌水均匀度与毛管铺设长度关系曲线见图1。

表1 灌水均匀度与毛管长度关系

表中数据由netafim planning software计算软件计算所得。以以色列的super typhoonst-125毛管,管径D16,流量1.65L/h,滴头间距0.5m 为例。计算时选取的毛管坡降为零。

图1 灌水均匀度与毛管长度关系曲线

从表1及图1可看出,灌水均匀度随毛管铺设长度增加而降低,当灌水均匀度由95%提高到96%时,毛管的铺设长度由104m降至53m,灌水均匀度虽然提高了100%,但毛管的铺设长度却缩短许多,导致系统支管的数量将因毛管的铺设长度减少而大幅增加。下面再以长1000m,宽100m的绿化带(假定绿化带水平,坡度可以忽略)为例来进一步分析灌水均匀度对投资的影响。当选择95%的灌水均匀度时,支管间距为208m(取200m),绿化带需布置5条100m的支管;当选择96%的灌水均匀度时,支管间距为106m(取100m),绿化带需布置10条100m的支管。仅支管的用量就相差50%,那么投资上的差异就更加明显。假定支管采用φ 63的PE管,支管投资见表2。

表2 灌水均匀度与支管投资关系

可见灌水均匀度对投资的影响是非常明显的,选择合适的灌水均匀度很重要,设计时应结合实际全面考虑。

2.4 首部泵站位置

首部泵站距绿地的远近,直接决定着系统总干管的长短,泵站距绿地越远,系统总干管越长,则系统的水头损失越大,系统运行费也相应增加。在条件允许的情况下,泵站应尽可能靠近系统中心地带,尽量缩短主干管管道长度,既节省投资,也便于维护管理。当首部泵站必须布置在系统周边时,则应选择在地形的高处,并且尽量靠近交通、电力和通讯等设施条件便利地带,以利于泵站的建设和系统的运行管理。

2.5 地形条件

如果水源在系统的最高处,则整个系统均处在顺坡条件下工作,系统的运行费最低;如果水源在系统的最低处,则整个系统均处在逆坡条件下工作,系统的运行费最高。实际上,系统中既有顺坡又有逆坡,此时应尽量利用顺坡地形。如果有条件,可以先进行适当的土地平整,以降低逆坡坡度。对于高低起伏的地形,可以采用压力补偿式滴灌管,以适当增加投资来获得较好的灌水效果,否则只能以牺牲灌水均匀度来获得较低的投资。

2.6 管网布置

管网布置要达到适应植物种植布局、满足其生长期各阶段适时适量的需水要求,结构简单,利于管理操作,安全运行,主要管路短、投资节省、运行效果好。在平坡地形条件下,毛管与支管相互垂直,并在支管两侧对称布设;在均匀坡地形条件下,毛管在支管两侧铺设。支管的实际铺设长度决定着分干管的数量,支管铺设长度长,分干管数量就减少;支管的间距受毛管的实际铺设长度制约,毛管铺设长度越长,支管间距越大,支管的数量就越少,因此支管的铺设长度及间距对系统投资产生影响。

干管是管网系统中的纲,它的起点由所灌溉地块的地形条件和形状及首部枢纽的位置来决定,其铺设位置方向决定着整个管网系统的布置和运行方式,从而决定着管网系统的总投资。一般将干管进口及其走向布置在整个系统的高处,如有地形落差条件,尽可能形成自压微灌条件;干管应与道路、绿地、电力线路平行布置,少穿越障碍物,尽量与道路、沟渠同向,以便运输、安装和维护;干管布设应顺直,尽量减少转折,以减少总长度及降低管径。