李向慧

(辽宁省朝阳市龙城区七道泉子镇水利站，辽宁 朝阳 122005)

朝阳市保护地蔬菜膜下滴灌系统典型设计

李向慧

(辽宁省朝阳市龙城区七道泉子镇水利站，辽宁 朝阳 122005)

在缺水地区为了减少旱灾影响，采取高效节水灌溉方式是提高作物产量、增加农民收入的一种好途径，文章以朝阳市保护地蔬菜膜下滴灌系统典型设计为例，介绍这种高效节水灌溉系统水源选择、管网布置、灌溉制度、水量计算、管网计算等的设计方法。

膜下滴灌 ；节水灌溉；管道布置；灌溉制度；输水管网；典型设计

1 概 述

朝阳市位于辽宁省西部，属于北温带亚干旱大陆性季风气候，年平均降水量仅为450～550 mm，且年内降水分布不均,经常发生旱灾。在缺水地区为了减少旱灾影响，提高作物产量，增加农民收入必须采用一种高效节水灌溉方式，而保护地蔬菜膜下滴灌方式具有水利用系数高，田间管理简单，提高作物品质和产量等优点而被朝阳市推广使用，在实践中积累了一些设计经验。

2 设计方法

2.1 水源选择

滴灌对水质、水压要求较高，因此本工程选用水质较好的深井水，用水泵送入高位蓄水池后自流送至田间。

2.2 管道布置

灌溉管道分为4级，即干管、支管、辅管、毛管。以管道总长度最短，管道顺直、流量、压力均衡、水头损失小，总工程造价低为布置原则。干管根据管网内部流量、压力均衡的要求沿地块中线布置，支管垂直干管布置，干、支管埋于地下，毛管沿垄向布置，考虑地下毛管与地上支管的连接和流量分配，设置辅管，辅管垂直于支管，单向分水，每个大棚设两个支管，每两个辅管控制一个灌溉单元(每个大棚为一个灌溉单元)。管网设计如图1所示。

图1 滴灌典型管网设计图

2.3 设计灌溉制度

蔬菜种植方式为大垄双行，垄距0.8 m，行距0.3 m。采用线状滴灌带，布置方向与作物垄向一致。滴灌带间距0.8 m，沿滴灌带每隔0.33 m布设一个滴头，滴头间距为0.33 m，单滴头流量为2.3 L/h。

灌水定额根据公式：

m=0.1γzp(θmax-θmin)/η

(1)

式中：m为灌水定额，mm；γ为土壤容重，g/cm3；z为计划湿润层深度，m； z=0.5 m；p为滴灌设计土壤湿润比；p=60%；θmax、θmin为适宜土壤含水率上下限(占干土重的百分比)；η为灌溉水利用系数，η=0.95。

典型设计区土壤为砂壤土，γ=1.48，θmax=25.7%，θmin=19.5%，

则m=0.1× 1.48×0.5×60×(25.7-19.5)÷0.95=29 mm，取30 mm。

一次灌水延续时间按公式：

t=mSr×St/q

(2)

式中：t为次灌水延续时间，h；m为灌水定额，m，m=0.03 m；Sr、St为毛管间距和灌水器间距，m，Sr=0.8,St=0.33；Q为灌水器的流量，m3/h，Q=0.0023。

灌水时间t=mSr，St/q=0.03×0.8×0.33/0.0023=3.44(h)取3.5(h)。根据实际现场调查，灌水周期定为5 d。为分散流量，降低水头损失，减少管道直径，采用分组轮灌的方式进行灌溉。

轮灌单元数目的确定：

N≤CT/t

(3)

式中：N为每天允许轮灌单元最大数目，取整数；C为日运行的小时数，h，C=20 h；T为灌水周期；t为次灌水延续时间,h，T=3.5 h；N≤CT/t=20×5/3.5=29(单元)。

轮灌编组和作业顺序：综合日后运用管理和工程投资情况分析，将地块分为两个轮灌区(Ⅰ、Ⅱ区)，每个轮灌区内每次只允许两个灌溉单元在工作，此两个灌溉单元可在同一条支管上工作[1]。

2.4 输水管网设计

2.4.1 系统流量的确定

1)毛管流量计算：

qm=Lm×q/St=0.411 m3/h

(4)

式中：Lm为单毛管长度，m，L=59；q为滴头流量，l/h，q=2.3；St为滴头间距，m，St=0.33。

2)辅管流量计算

根据管路布置，每条辅管控制30条毛管，同时辅管双侧分水，每一单侧辅管控制15条毛管。故辅管流量：

q辅=N×qm=12.33 m3/h

(5)

3)支管流量计算

根据管路布置和轮灌制度，每支辅管为一个灌溉单元，每条支管上可以有两个灌溉单元在工作。支管流量：

qZ=N×q辅=24.66 m3/h

(6)

4)干管流量计算

每次灌溉时间内有两条支管在工作故干管流量：

Qg=N×qZ=49.32 m3/h

(7)

2.4.2 管材管径选择

干、支、辅管选用PVC塑料管，毛管选用PE塑料管，并应符合《灌溉与排水工程设计规范》规定的标准。管内径按公式：

D=(4Q/πv)1/2

(8)

式中：Q为管段内计算流量，m3/s；V为管道经济流速。

干管经济流速取v=1.1 m/s、支管经济流速取v=1.2 m/s；辅、毛管属多孔出流，根据技术经验，辅管管径取φ36 mm，毛管管径取φ15 mm。经计算干管计算管径为126 mm，实际选用150 mm，支管计算管径为85 mm，实际选用100 mm。

2.4.3 管网水利计算

1)辅、毛管水力计算：依据《微灌工程技术规范》，辅、毛管沿程水头损失公式为：

(9)

辅、毛管进口水头计算公式：

ho=hd+Khf′

(10)

表1 毛、辅管进口水头表

2)干、支管水力计算：

干、支管沿程水头损失按公式：

hf=f×Qm/db×L

(11)

式中：f为与摩阻有关的系数，取0.464；Qm为干、支管的流量，L/h；d为干、支管直径，mm；b为管径指数，取4.75；L为干、支管长度，m 。

干、支管进口水头计算公式与毛、辅管进口水头计算公式相同。

干、支管水力计算见表2。

表2 典型地块支管进口水头表

3)系统首部压力计算：

h首=h干+h过+h局+h阀

(12)

式中：h首为首部压力；h过为过滤器；取7m；h干为干管压力；20.2m；h局为取沿程损失的10%；h阀为闸阀损失；0.5m。

典型地块首部压力H首=为29.8 m。

选用水泵时必须满足下列条件：采用的水泵额定流量应大于或等于管网的设计流量；额定扬程应大于或等于管网工程设计的总扬程。

3 结 语

由于滴灌是高效节水的灌溉方式，而地膜又具有提高地温、防制杂草、减少水份蒸发的效果，使保护地蔬菜膜下滴灌系统节水效果显著，滴灌水利用系数达到0.95以上，做到了地下水资源合理利用、采蓄平衡，在缺水地区有一定的推广意义。

[1]杜延庆.农业节水灌溉之滴灌技术研究[J].黑龙江水利科技，2014，42(08)：139-140.

TypicalDesignofDripIrrigationSystemunderFilmforProtectorateVegetableinChaoyangCity

LI Xiang-hui

(Liaoning Province Chaoyang City,Longcheng District ,Qidaoquanzi Town Water Conservancy Station，Chaoyang 122005，China)

The efficient water-saving irrigation is to increase crop yield，and a good way to increase income of farmers in water deficient areas in order to reduce drought.Taking the typical design of under film drip irrigation system in Protectorate Vegetable，Chaoyang City as an example，the water source selection of efficient water-saving irrigation system，pipe network layout，irrigation system，water quantity calculation and pipe network calculation are introduced.

under film drip irrigation；water-saving irrigation；piping；irrigation system；water pipes；typical design

1007-7596(2014)12-0097-03

2014-04-30

李向慧(1975-)，女，辽宁朝阳人，工程师，从事基层水利工作。

S562

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