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1、第10章 滴灌工程规划布置滴灌工程规划布置是正式进行滴灌工程规划设计的第一步。一个好的工程规划布置可以均衡合理的分配水流，方便管理，特别是可以大大地降低工程造价。因此是滴灌工程设计中很重要的环节。第节 滴灌工程总体布置滴灌工程总体布置是滴灌工程规划阶段的主要任务，是进行滴灌工程设计的基础。它的主要内容是：在工程规模和灌区范围确定情况下，根据水源位置（一处或多处）、地形地貌、作物情况通过方案比选合理布置引、提、蓄水源工程，确定首部枢纽（一个或多个）位置和管网布置。10.1.1概念界定“滴灌工程”与“滴灌系统”关于滴灌系统和滴灌工程问题目前尚无明确界定，为便于进行分析论述有所，进一步明晰概念是必要
2、的。笔者采用以下界定：采用滴灌技术的灌溉工程统称为“滴灌工程”；从滴灌系统首部枢纽到田间灌水滴头之间所有滴灌设备所组成的系统称为“滴灌系统”。滴灌工程规模大小千差万别，按以上界定：一个滴灌工程可能由一个滴灌系统所组成，也可能由多个系统所组成。以机井为水源的滴灌工程出于经济和管理方面的原因，一般一井一个系统；一个滴灌工程可能由一个或多个滴灌系统所组成。以地表水为水源的滴灌工程有一个经济规模问题，规模不大的滴灌工程一般由一个滴灌系统所组成，而大型滴灌工程往往也由多个滴灌系统所组成。滴灌系统规划布置滴灌系统规划布置是指对首部枢纽和各级管道的走向、位置和连接关系进行确定的设计过程。主要是田间管网（毛管
3、、支管）、输配水管网（各级干管）和首部枢纽的规划布置。系统布置是滴灌工程规划布置的核心，对造价的影响很大。一个合理的系统布置可大大节省工程投资并方便运行管理。影响滴灌系统规划布置的主要因素是水源位置和地形地貌条件，也与滴灌设备、作物种类和栽培模式、农作物田间管理等因素有关。应在充分分析各自利弊的基础上，有取有舍，以效益最大化为原则全面考虑、合理确定。滴灌系统首部以上供水系统设计问题对于以地表水为水源的大型自压滴灌工程（如新疆和田皮墨垦区滴灌工程、哈密南湖滴灌工程等），系由大型压力管网向众多滴灌系统供水，滴灌系统首部以上供水系统属一般的压力管网设计范畴；从渠道取水的大型滴灌工程，也由多个滴灌系统
4、所组成，首部以上为渠系配水工程。本书只论述滴灌系统首部和首部以下部分，遇上述问题请参照有关规范和资料进行设计。10.1.2总体布置的一般原则首部枢纽滴灌系统首部枢纽通常与水源工程布置在一起，但若水源工程距灌区较远，也可单独布置在灌区附近或灌区中间以便操作和管理；当有几个可以利用的水源时，应根据水源的水量、水位、水质以及灌溉工程的用水要求进行综合考虑。通常在满足滴灌用水水量和水质的要求情况下，选择距灌区最近的水源，以便减少输水工程的投资。在平原地区利用井水作为灌溉水源时，应尽可能地将井打在灌区中心，并在其上修建井房，内部安装机泵、施肥、过滤、压力流量控制及电气设备；。首部枢纽及与其相连的蓄水和供
5、水建筑物的位置，应根据地形地质条件确定，必须有稳固的地质条件，并尽可能使输水距离最短。在需建沉淀他的灌区，可以与蓄水池结合修建；规模较大的首部枢纽，除应按有关标准合理布设泵房、闸门以及附属建筑物外。还应布设管理人员专用的工作及生活用房和其他设施，并与周围环境相协调。滴灌管网滴灌管网应根据水源位置、地形、地块等情况分级，一般应由干管、支管和毛管三级组成。灌溉面积大的可增设总干管、分干管或分支管，面积小的也可只设支、毛管两级；管网布置应使管道总长度短，少穿越其他障碍物。输配水管道沿地势较高位置布置，支管垂直于作物种植行布置，毛管顺作物种植行布置。管道的纵剖面应力求平顺。移动式管道应根据作物种植方向
6、、机耕等要求铺设，避免横穿道路；支管以上各级管道的首端宜设控制阀，在地埋管道的阀门处应设阀门并。在管道起伏的高处、顺坡管道上端阀门的下游、逆止阀的上游，均应设进、排气阀。在干、支管的末端应设冲洗排水阀；在直径大于50mm的管道末端、变坡、转弯、分岔和阀门处，应设固定墩。当地面坡度大于20或管径大于65mm时，宜每隔一定距离增设固定墩；管道埋深应根据土壤冻层深度、地面荷载和机耕要求确定。干、支管埋深应不小于 50cm，毛管埋深不宜小于 30cm。10.1.3总体布置平面图总体布置平面图应在比例适当的地形图上绘制，建议比例尺为：灌溉面积333hm2以下，宜采用1/20001/5000；333hm2
7、以上，宜采用1/50001/10000；地形图上等高线、水系（河、湖、库、塘、井、渠等）、交通网（铁路、公路等）、电网、行政区（市、县、乡、村等）界等应显示清楚；图中应绘出项目区的边界线，水源工程、首部枢纽等主要建筑物，附属工程设施，供电线路和骨干输水管道、渠道等；图中应绘有详细的图例，并标明该图的比例尺（详细要求见第15章）。第节 工程规模的确定规划阶段应该首先进行水量平衡分析计算，以确定合理的工程规模。水量平衡分析计算主要受水源条件的制约，不同水源条件有不同的分析计算方法。当水源一定时，灌溉面积与滴灌设计灌溉补充强度、滴灌系统工作制度、滴头流量等因素有关。10.2.1根据水源进行水平衡分析
8、地下水水源井水。补给源有保证且成井质量好的井水，水量稳定、水质良好，是滴灌工程的理想水源。井水可灌面积为： （10-1）式中：井水可灌面积，hm2；灌溉水有效利用系数； 水井的出流量，m3/h； 系统日最大运行时数，h； 设计灌溉补充强度，mm/d。当（为计划灌溉面积）时，则为确定的设计灌溉面积；当时，则为设计灌溉面积，这时必须调整原定的计划灌溉面积。泉水。由于山泉流量小，一般必须经过调蓄才能满足灌溉用水要求。水量平衡计算的任务是确定可灌面积和蓄水池容积。山泉可灌面积为： （10-2）式中：山泉可灌面积，hm2； 可供灌溉的泉水流量，m3/h； 设计灌溉补充强度，mm/d。塘、坝类水源 塘、坝
9、的集流面积足够大，其容积已确定时，可灌面积为： （10-3）式中：塘、坝可灌面积，hm2； 塘、坝蓄水容积，m3； 塘、坝复蓄系数，（北方取1.0，南方取1.5）； 考虑蒸发和渗漏损失后的蓄水有效利用系数，取； 灌溉季节各月的毛供水强度，mm/d； 灌溉季节各月的供水天数，d。灌溉面积已定，则塘、坝调需容积为： （10-4）式中：计划灌溉面积，hm2；其余符号意义同前。河、渠类水源河、渠类水源水量平衡分析的主要任务是当灌溉面积已定时求得系统需要的供水流量，与河、渠可供流量进行比较，如超过，则减小灌溉面积，将工程规模控制在水源有保证的范围之内。可用下式计算面积已定时工程需要的供水流量： 或 (1
10、0-5)式中：系统需要的供水流量，m3/h；设计毛灌水定额；计划灌溉面积，hm2；灌水周期，d；其余符号意义同前。10.2.2根据种植结构和轮灌区情况确定控制面积整个滴灌系统种植同种作物（各轮灌区面积相等） （10-6）式中：滴灌系统控制面积，hm2； 计算面积（果树为行距株距，其他作物为毛管长度毛管间距），m2； 轮灌区数目，由式13-2计算确定； 轮灌区的计算面积个数，由式10-7计算确定： （10-7）式中：水源流量，m3/h； 设计灌溉补充强度，mm/d。滴灌系统种植多种作物（各轮灌区面积不等）一般情况下不同作物需水规律不同，同一轮灌区应尽可能种植同种作物，此时滴灌系统控制面积由下式确
11、定： （10-8）式中：滴灌系统控制面积，hm2； 轮灌区作物的计算面积（果树为行距株距，其他作物为毛管长度毛管间距），m2； 轮灌区数目， 由式10-9计算确定： （10-9）式中：水源流量，m3/h； 轮灌区数目，由式13-2计算确定； 轮灌区作物的设计灌溉补充强度，mm/d。第节 毛管和滴头布置毛管和滴头布置主要取决于滴灌作物栽培模式。对于滴灌系统而言，毛管和滴头的布置很关键。毛管的间距、滴头流量和位置的确定必须考虑一系列因素：作物特性、土壤性质、水质和农业技术等。滴灌作物栽培模式详见本书第5章第8节。10.3.1单行毛管直线布置大田作物大田作物滴灌目前主要在效益较高的宽行经济作物上采用
12、，主要作物有：棉花、加工番茄、饲料玉米等，一般均采用膜下滴灌形式。推荐采用一次性滴灌带，播种、布管、铺膜机械化一次完成，非常方便。棉花棉花膜下滴灌是棉花生产的一次革命性变革，已在新疆等地大面积推广。毛管一般铺设于地表，幼苗期有风灾的地区也可将毛管浅埋于地下；地摸栽培时铺于地膜下。铺设方向应与作物种植方向一致（顺行铺设），并尽量适应作物本身农业栽培上的要求（如通风、透光等）。滴灌施水、肥于作物根系附近，作物根系有向水肥条件优越处生长的特性（向水向肥性）。滴灌系局部灌溉，棉花栽培应突破地面灌情况下的传统栽培模式，为节约毛管用量减少投资，应在可能的范围内增大行距、缩小株距，根据土壤质地和作物通风透光
13、的要求创新栽培模式，以加大毛管间距。生产实践和科学试验业已证明：在中壤土和粘土上实施科学合理的栽培模式和灌溉制度，地膜栽培条件下，一条毛管向四行作物供水是完全没有问题的。不但对棉花产量和品质没有影响，因毛管用量的大大减少，而利润却大幅度增加。新疆生产建设兵团棉花膜下滴灌的几种毛管布置形式见图10-1图10-4。表10-1列出的是目前新疆棉花滴灌毛管的各种布置形式，可供设计时参考。需要说明的是，机采棉受引进采棉机的制约棉花行距已经固定无法改变，故只能在其行间距上布置毛管。图10-1 棉花一膜两管四行布置（单位：cm）图10-2 棉花一膜一管四行布置（单位：cm）图10-3 机采棉一膜两管四行布置（单位：cm）图10-4 机采棉一膜一管四行布置（单位：cm）表10-1 棉花参考毛管间距和滴头间距作物土壤质地栽培模式（cm）毛管间距（cm）滴头间距（cm）备注宽窄行株距早熟陆地棉沙土沙土壤土粘土壤土粘土30601066106620402060106610669
