高效节水灌溉之滴灌技术的应用

摘要:滴灌是高效节水灌溉的一种,在水资源供需矛盾凸显的情况下,滴灌技术极大的提高了水资源的利用率。

关键词:高效节水;滴灌;应用

中***分类号:S274.2文献标识码: A

一、高效节水灌溉技术

高效节水灌溉是对除土渠输水和地表漫灌之外所有输、灌水方式的统称。根据灌溉技术发展的进程,输水方式在土渠的基础上大致经过防渗渠和管道输水两个阶段,输水过程的水利用系数从0.3逐步提高到0.95,灌水方式则在地表漫灌的基础上发展为喷灌、微灌、直至地下滴灌,水的利用系数从0.3逐步提高到0.98。

高效节水灌溉技术包括喷灌、微灌和滴灌。其中滴灌技术是近年来出现的最先进的灌溉技术,地下滴灌的蒸发量极小,能完全不受风的影响,可实施立体精确定位水肥灌溉。水的利用率高达0.95,理论上水的损失微乎其微。设施损耗少,免受紫外线辐射的影响,不易老化。

二、滴灌技术

滴灌是利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式,水的利用率可达95%。滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果,同时可以结合施肥,提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉,在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。

滴灌系统由水源、首部控制枢纽、输水管道系统和滴水器四部分组成。水源由机井、机电设备等组成,首部控制枢纽由过滤器、施肥设施、闸阀、水表等组成,输水管道由干、支、毛管三级组成。

水源通过水泵由首部控制枢纽把水送给输水管道系统,干管输水为分干管配水,输水分干管沿棚群走向垂直干管布置,每条分干管控制一排大棚,分干管再配水给支管,每条支管控制1座大棚。支管将压力水流引入大棚,再通过旁通将毛管与之连接,把灌溉水流送至植物根部。

滴灌具有省水节能、灌水均匀、土壤和地形适应性强、增加产量、提高品质、省工、省肥(药)的优点,同时也具有投资较高、管道和滴头容易堵塞、对水质要求高的缺点。

三、滴灌技术的应用

阜阳市颍东区作为一个灌溉技术落后,水资源浪费严重的地区,实施高效节水灌溉是势在必行的举措。在颍东区2012年小型农田水利重点县建设工程中,针对新华办事处蔬菜大棚温室区,就采取了大棚滴灌技术。

新华办事处蔬菜大棚温室区面积91亩,大棚82座,机井位于大棚区东部中央,干管自东向西输水双向为分干管配水,输水分干管南西北布置。

1、典型大棚系统设计标准

一般情况下,当滴灌的均匀系数Cu=98%,滴头的流量偏差qv≤10%,若取滴头的流态指数X=0.5,则滴灌的允许设计水头偏差率〔hv〕为20%。

棚内耕层土壤为壤土,根据《微灌工程技术规范》,取滴灌的允许灌水强度ρ允=10mm/h,设计湿润比P=70%。

2、毛管与滴头间距的确定

结合当地大棚种植习惯,初步拟定滴灌带间距(SL)为0.8m,滴头间距(Se)为0.5m,并选择Ф16×0.6mm的内镶式滴灌带,内径为14.8mm。其滴灌强度ρ为

5.0(mm/h)

参考有关资料,湿润带宽度DW可达0.6m,按上述布置的滴灌带,其实际土壤湿润比P为:P实78.8%

以上结果表明,所选滴灌带满足设计要求。

3、毛管极限长度校核

由于大棚区地势平坦,大棚进口处可不设水阻管或压力调节器,则系统支、毛管的允许压力差[h]为 2.0m

由于大棚内支管较短,而毛管很长,将允许水头差合理的分配给支、毛管取分配系数为=0.2,=0.8,则[h]毛 =0.4m

当滴灌带中滴头流量为2.0L/h、滴头间距0.5m、滴灌均匀度为98%时,不考虑地形变化,Ф16mm毛管允许铺设的最大长度L毛92.8m

本次设计大棚滴灌带长度为80m,故所选的滴灌带可满足滴灌均匀度的要求。

4、大棚滴灌制度的拟定

(1)灌水定额

取计划湿润层深度H=0.3m,田间持水量为25%,适宜土壤含水量上、下限分别为田间持水量的95%和70%,取=0.238,=0.175,耕层土壤容重=1.40g/cm3 ,土壤湿润比P=70%,滴灌水的利用系数η取0.9。计算灌水定额m为20.58mm

每个标准大棚的面积为7×80m=560(m2)=0.84(亩),则灌水定额M滴为11.53(m3/座)

(2)灌水周期

根据《微灌工程技术规范》,取大棚蔬菜耗水强度Ea=3.0mm/d,则灌水周期T为6.17(d),取灌水周期为6.0d。

(3)大棚一次灌水延续时间t棚=2.7(h)

(4)轮灌区的划分

根据棚内布置的毛管及滴头数量,计算单棚设计流:Q棚=2.56(m3/h)

根据单井出水量Q井=35m3/h,则同时可以进行滴灌的大棚数量N为:N≤13.6(个),取N=12个;

按系统每天工作t=8小时计,则整个小区内大棚一次灌水周期为:T =2.3(d)< T允=6.0d

因此,可采用上述轮灌方法。

5、过滤器型式选择

因地下水含有一定的砂粒,系统流量Q总=25.6 m3/h,根据过滤器选型指南并结合生产厂商可供规格,选择L80-W80型离心+网式组合过滤器,其前级为离心式过滤器,次级为网式过滤器。并在过滤器前后设置2.5级压力表,监测其工作状况。

6、机泵选型

(1)滴灌系统设计水头

项目区内机井的稳定动水位一般在6.0m以内,枢纽地面与毛管进口的高差取0.5m,取过滤器冲洗前最大水头损失为5.0m,枢纽各级闸阀的水头损失和为1.0m,机井内管道水头损失为1.0m,由前面计算干、支、毛管各级沿程水头损失和局部水头损失为4.8m,典型毛管进口的设计水头为10m,则系统设计水头H为:

H=6.5+0.5+5+1.0+1.0+4.8+10=28.8(m)

(2)机泵选型

根据管网设计流量和工作压力,查水泵手册,选用200QJ32-39/3型潜水泵。

7、管网结构设计

因塑料管的线膨系数很大,为使管线在温度变化时可自由伸缩,初步拟定在干管、支管上每隔60m设置一个伸缩接头。

各级管道分叉转弯处需砌筑镇墩,以防管线充水时发生位移。镇墩尺寸为0.5m×0.5m×0.5m。另外,为防止停机后,管网水流回灌入井,引起水泵倒转而损坏,故应在水泵出口处安装逆止阀。

考虑到该区的气候条件和机械耕作碾压的影响,设计干、支管的埋设深度定为80cm。为控制支管的运行,支管首部设控制闸阀,尾部设泄水阀。各闸阀处均应砌阀门井保护。

四、滴灌管理

滴灌管理包括组织管理、工程管理和用水管理。要完善滴灌管理制度,制定工程管理措施,确定合理水价,明确职责,加强宣传,增强人们节水意识,真正达到节水的目的。

五、结语

在水资源紧缺、供需平衡严重失衡与用水矛盾日益突出的今天,滴灌作为高效节水灌溉的一种,对目前农业用水紧张有一定的缓解作用。而农业又是我国的基础和用水大户,保证农业稳定有序的发展是必须的,所以探讨包括滴灌在内的高效节水方式是十分必要的。

参考文献:

(1)《微灌工程技术规范》(GB/T 50485-2009)

(2)《节水灌溉工程技术规范》(GB/T50363-2006)

(3)肖怀玺;《农业与技术》;2013年 第3期

高效节水灌溉之滴灌技术的应用

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