全滴灌區(qū)渠道規(guī)模計(jì)算方法淺析

王忠智

【摘要】滴灌乃至灌水技術(shù)的發(fā)展應(yīng)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)相適應(yīng)，因地制宜地選擇和發(fā)展滴灌技術(shù)是發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的前提. 當(dāng)前中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程加快，原有的耕作生產(chǎn)模式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念正逐漸被沖擊顛覆，土地流轉(zhuǎn)、集約化農(nóng)業(yè)、職業(yè)農(nóng)民等農(nóng)業(yè)新事物不斷涌現(xiàn)，在此背景下，未來(lái)滴灌技術(shù)與裝備將如何發(fā)展方能滿足農(nóng)業(yè)灌溉需求，值得灌溉行業(yè)尤其是滴灌工作者思考總結(jié)。本文分析了全滴灌區(qū)渠道規(guī)模計(jì)算方法。

【關(guān)鍵詞】全滴灌區(qū)；渠道規(guī)模；計(jì)算方法

滴灌通過(guò)滴頭直接將水或水肥混合液均勻、精確的輸送到作物根部，是一種進(jìn)行局部控制性灌溉的節(jié)水灌溉技術(shù)。滴灌帶是滴灌的配水裝置，部分學(xué)者就滴灌帶主要技術(shù)參數(shù)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響進(jìn)行了研究并取得了一些成果。

一、全滴灌區(qū)渠道規(guī)模計(jì)算方法

1、設(shè)計(jì)參數(shù)。一是計(jì)算流程：作物類(lèi)型和種植方向確定之后，首先選定毛管類(lèi)型、毛管內(nèi)徑、滴頭流量等參數(shù)。根據(jù)地形條件和作物種植模式確定毛管間距和滴頭間距 ，再計(jì)算毛管極限長(zhǎng)度，確定毛管實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度。毛管實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度除于滴頭距再乘滴頭流量，從而獲得一條毛管的流量。根據(jù)地形條件確定支管長(zhǎng)度支計(jì)算相應(yīng)的支管流量，然后同時(shí)工作支管與調(diào)節(jié)流量集進(jìn)行校核，直至滿足平衡式為止。二是灌水定額的計(jì)算。根據(jù)當(dāng)?shù)胤N植作物的要求，計(jì)劃濕潤(rùn)層深度H=40cm；土壤密度λ=1.4 g/cm3；田間持水量θ=28%；土壤含水量上下限（β1 和β2 ）以占田間持水量的60%～40%計(jì)；灌水定額由式計(jì)算確定：，隨后集水池的水位上升，斷面流態(tài)為有壓非恒定淹沒(méi)出流，進(jìn)水管流量逐漸降低，最終使調(diào)水池和集水池的水位齊平。由于自壓滴灌無(wú)法控制地形落差提供的壓力，因此毛管進(jìn)水口處安裝滴水調(diào)節(jié)器時(shí)，毛管每個(gè)滴水孔出流量與壓力無(wú)關(guān)的等流多孔管。關(guān)閉排氣閥打開(kāi)系統(tǒng)供水閥后，集水桶內(nèi)流出的水量由調(diào)水池提供，調(diào)水池內(nèi)流入的水量大于等于系統(tǒng)所需水量，集水桶內(nèi)的水量保持穩(wěn)定狀態(tài)。節(jié)省滴灌工程沉淀池的投資，根據(jù)自壓灌溉面積的大小適當(dāng)加大集水桶的尺寸，可持續(xù)利用。

2.由于膜下滴灌屬于精準(zhǔn)灌溉，少灌勤灌，使土層中的水分一直保持在最優(yōu)含水量，所以在作物需水高峰期，多次灌溉的時(shí)間是連續(xù)的，在用水時(shí)，各系統(tǒng)首部幾乎是同時(shí)運(yùn)行，所以各級(jí)渠道（一般取水首部設(shè)在斗渠上）均為續(xù)灌渠道，渠道設(shè)計(jì)流量為各首部流量之和。由于在渠道設(shè)計(jì)時(shí)，滴灌系統(tǒng)一般還沒(méi)有開(kāi)始設(shè)計(jì)，所以利用滴灌系統(tǒng)最小供水流量作為設(shè)計(jì)值。由于滴灌系統(tǒng)的流量是一定的，所以渠道的流量也是一定的，可不需要加大流量。根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范，萬(wàn)畝以上灌區(qū)的干渠、支渠應(yīng)按照續(xù)灌方式設(shè)計(jì)，斗渠、農(nóng)渠應(yīng)按輪灌方式設(shè)計(jì)。續(xù)灌渠道應(yīng)按設(shè)計(jì)流量、加大流量和最小流量進(jìn)行水力計(jì)算，輪灌渠道可只按設(shè)計(jì)流量進(jìn)行水力計(jì)算。續(xù)灌渠道規(guī)模由灌水率、灌溉面積、灌溉水利用系數(shù)確定。

3.地下和地表滴灌灌水器壓力流量關(guān)系。用一元線性回歸方法， 可得到某個(gè)壓力下地下滴灌灌水器累計(jì)出水量和時(shí)間的關(guān)系為：，式中 W—地下滴灌灌水器累計(jì)出水量， Lt—時(shí)間， h。地表滴灌試驗(yàn)采用與地下滴灌相同型號(hào)和規(guī)格的內(nèi)鑲式滴灌管， 用容積法實(shí)測(cè)地表滴灌灌水器壓力和流量關(guān)系 得到地表滴灌灌水器流量和壓力的關(guān)系為：，式中 Q—地表滴灌灌水器流量， L/hH —地表滴灌灌水器壓力， kPa。滴灌灌水器敏感性指標(biāo)隨壓力變化的，壓力較低時(shí)兩類(lèi)滴灌灌水器敏感性指標(biāo)均較高， 壓力的變化對(duì)灌水器流量影響較大， 隨著壓力的增加， 兩類(lèi)滴灌灌水器敏感性指標(biāo)降低， 壓力的變化對(duì)灌水器流量大小影響程度逐漸減弱。但兩類(lèi)滴灌灌水器在相同的壓力條件下，即地下滴灌灌水器流量對(duì)壓力變化的敏感程度高于地表滴灌。這是由于灌水器埋在土壤中， 流量除受到灌水器本身流道構(gòu)造影響外， 還受到周?chē)寥佬再|(zhì)的影響， 如灌水器周?chē)寥篮?、土壤容積密度和土壤結(jié)構(gòu)等。另外， 在壓力較低時(shí) 兩者差值逐步增加， 表明隨著壓力的增加， 地下滴灌灌水器流量對(duì)壓力變化的敏感程度明顯高于地表滴灌。

二、趨勢(shì)分析

1.滴灌智能化。目前中國(guó)的滴灌技術(shù)已可輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但卻不是真正意義的智能化，自動(dòng)化強(qiáng)調(diào)的是控制，對(duì)灌溉作業(yè)時(shí)序控制，而智能化強(qiáng)調(diào)了決策，通過(guò)墑情等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，制定合理的灌溉策略進(jìn)而交由灌溉系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，不僅僅是工業(yè)自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)中的簡(jiǎn)單應(yīng)用，而是農(nóng)業(yè)灌溉學(xué)者在基于灌溉原理及測(cè)控方式下的技術(shù)消化與探討，是未來(lái)滴灌發(fā)展的趨勢(shì)。

2.裝備研發(fā)與制造。為支持以上的理論技術(shù)，滴灌裝備需做如下研制和改進(jìn)。一是大流量、低能耗過(guò)濾裝置過(guò)濾裝置是滴灌系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一，研制大流量過(guò)濾器以提供足夠的灌溉水量是適應(yīng)滴灌系統(tǒng)大規(guī)?；厔?shì)的必然要求，大流量過(guò)濾裝置應(yīng)滿足過(guò)濾精度要求，同時(shí)不單單是簡(jiǎn)單地增大過(guò)濾面積，而作為灌溉系統(tǒng)中水頭損失最大的首部裝置，降低過(guò)濾能耗也必然被考慮。能耗降低的途徑，包括通過(guò)技術(shù)措施和不同過(guò)濾裝置的優(yōu)化組合，延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間，縮短或取消反沖洗過(guò)程，降低反沖洗。二是滴灌系統(tǒng)回收與鋪設(shè)。大規(guī)模的田間作業(yè)必然用到大型機(jī)械，滴灌管網(wǎng)對(duì)大型機(jī)械的田間運(yùn)作有一定阻礙作用，如收獲、旋耕時(shí)必須將滴灌管網(wǎng)收回. 因此，實(shí)用的卷管機(jī)應(yīng)進(jìn)一步研制使用，卷管機(jī)不僅能收獲一次性滴灌帶，而且應(yīng)利于多年用滴灌帶的回收和重新鋪設(shè)。與此同時(shí)，滴灌系統(tǒng)快速連接件等利用回收與連接的相關(guān)管件也將有巨大的應(yīng)用空間.

渠道進(jìn)水流量、調(diào)水池的調(diào)節(jié)流量、集水桶的供水流量及系統(tǒng)流量間建立平衡關(guān)系，闡述了系統(tǒng)流量的計(jì)算方法，解決了無(wú)電灌區(qū)水源的過(guò)濾、過(guò)濾網(wǎng)的自行沖洗、排沙等問(wèn)題。為牧業(yè)灌區(qū)實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉技術(shù)提供依據(jù)。本文分析了全滴灌區(qū)渠道規(guī)模計(jì)算方法，可滿足試驗(yàn)要求。

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