农田水利工程滴灌系统设计探析

2022-09-11

灌溉设计及灌溉规划为农田水利工程的重要内容, 其对工程的整体效益及作用的发挥具有决定性作用。农田水利工程建设与农业、农村、农民相关问题息息相关。因此, 水利灌溉工程的设计必须要有科学性、合理性、高效性。滴灌技术是农田节水灌溉工程应用最为普遍的一种技术, 对工程整体效果的提高具有重要意义[1]。

1 滴灌技术的原理及特点

滴灌技术为一种先进、低压节水的新型灌溉技术, 其是将存在一定压力的水通过过滤后通过管网、出水管道进行输送, 将水输送至灌溉带进行以水滴的形式来实现缓慢且均匀的滴灌[2]。滴灌技术的应用需要有配套的机械化系统, 一般情况是使用小口径管管道来配合滴头, 将水、化肥等进行滴灌。为了降低水分蒸发, 还需使用自动化系统对滴灌技术进行控制。滴灌技术在应用过程中的优点主要表现如下。首先, 节水效果好。滴灌技术的应用可大大提高水的利用率, 且可有效降低水分蒸发。其次, 农药施用量少, 提高作物品质。滴灌技术可同时将水和肥料滴灌至农作物根本附近的土壤, 保证农作物得到充足的水分和养分, 且可对区域内的温度进行有效控制, 降低病虫害发生频率, 降低农药使用量, 进而促进农作物的品质得到提高。最后, 适应能力强。滴灌技术适用于任何地形和土壤, 适应能力极强。

2 滴灌系统的具体设计

进行滴灌系统设计时, 首先需要对当地地形、地质进行全面、详细的勘察, 全面了解并掌握当地的气候特点及水资源条件, 然后应用科学的计算方法进行相关计算, 进而实施滴灌系统设计。

2.1滴灌带铺设方式和管道的具体布置

滴灌带铺设及管道布置方式应以工程所处土壤条件作为根据进行合理选择。例如, 在沙漠平原地区可选择应用低压、小流量的高效节水模式。管道布置方式需根据具体灌溉农作物进行选择。不同农作物在灌溉过程中对管道布设存在不同的要求。在对管道布置进行设计时, 应最大限度的缩短路线, 滴灌带铺设方向应与农作物的生长方向保持良好一致性[3]。此外, 在对管道布置进行设计时, 还应对各用水单元的实际需要进行充分考虑, 尽量使管道的管理具有便捷性, 为组织轮灌的实施提供便利。同时, 管道布置设计还应对其经济合理性和运行过程中的可靠性和实效性进行充分考虑。

2.2 滴灌及工作制度设计

2.3 相关计算设计

2.3.1 毛管水头损失

毛管水头损失计算公式为:

其中, f为摩阻系数, m为流量指数, b为管径指数, k为水头损失扩大系数, Se为毛管上分流孔间距, qd为灌水器的设计流量, d毛为确定毛管内径, N为确定毛管孔数, S0为毛管首孔至支管的距离。

2.3.2 毛管的进口工作压力

毛管的进口工作压力计算公式为:

其中, hd为额定工作水头, k为水头损失扩大系数, f为摩阻系数, m为流量指数, Se为毛管上分流孔间距, qd为灌水器的设计流量, d为毛管内径, N为确定毛管孔数, S0为毛管首孔至支管距离。

2.3.3 支管水力计算

支管水力计算的计算公式为:

其中, k为水头损失扩大系数, k=1+hj/hf=1.2, SL为毛管布设间距, qd为灌水器的设计流量, Δh2为支管允许水头偏差, N1为一条支管控制毛管对数, S0为首孔至支管距离。

2.4 水泵选择及首部枢纽设计

在选用水泵时, 应以水力计算作为根据进行合理选择。水泵的设计流量、设计扬程、选取潜水泵型号等均需根据具体水力计算结果而定。为了避免水锤发生, 在运行水泵的过程中应向将出水口打开, 然后在将水泵打开。实施关闭操作时, 应先将水泵关闭, 然后再将出水口关闭。系统的开启和关闭均需要缓慢进行, 避免水锤发生。

在系统首部设计主要包含过滤器、施肥罐、控制量测设施与保护装置3个部分。过滤器按照在干管上, 并同时按照配套相应管件。以系统的设计流量作为根据, 严格参照微灌常用施肥设施技术参数表进行施肥罐的配备装置。当在过滤器前设置有水表时, 应在首部枢纽进管网位置设置逆止阀, 其规格应和过滤器的进出口直径保持一致。在过滤器进出口位置设置有压力表时, 首部枢纽应在连接管合田间管网的最高位置设置有排气阀。