滴頭流量和間距的優(yōu)化選擇

張 慧，時(shí)志宇

(新疆農(nóng)牧區(qū)水利規(guī)劃總站，新疆烏魯木齊 830000)

摘要探討了滴灌滴頭流量、間距的選擇，研究了滴頭流量、間距與土壤濕潤(rùn)比、一次灌水時(shí)間、輪灌組數(shù)、小區(qū)設(shè)計(jì)流量及管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量、田間灌水量的關(guān)系。結(jié)果表明，滴頭流量首先應(yīng)滿(mǎn)足濕潤(rùn)比的要求，在滿(mǎn)足濕潤(rùn)比的前提下，盡量選擇小流量滴頭；滴頭間距不應(yīng)大于理想滴頭間距，在滿(mǎn)足理想滴頭間距的條件下，盡量選擇大間距，并通過(guò)調(diào)整滴頭間距取得合理的輪灌工作制度。

關(guān)鍵詞滴灌；滴頭流量和間距；理想滴頭間距；濕潤(rùn)比

中圖分類(lèi)號(hào)S274

作者簡(jiǎn)介張慧 (1989- )，女,新疆沙灣人，助理工程師，碩士，從事節(jié)水灌溉方面的研究。

收稿日期2015-06-09

The Optimal Selection of Dripper Discharge and Spacing of Irrigation Dripper

ZHANG Hui, SHI Zhi-yu(The Water Conservancy Planning Terminal of Agricultural and Pastoral Areas in Xinjiang, Urumqi, Xinjiang 830000)

AbstractThis paper discusses the choice of dripper discharge and spacing, studies the relationship between the dripper discharge and spacing with soil moisture ratio, a number of sets of irrigation time, irrigation group, plot design flow and the pipe network design flow. The results showed that dripper flow should meet the requirements of moisture ratio at first. On the premise of this, the small flow drippers should be selected. Dripper spacing should not be greater than the ideal dripper spacing. Under the condition of meeting the ideal dripper spacing, the larger spacing should be selected, then the reasonable rotation irrigation system can be obtained by adjusting the dripper spacing.

Key words Drip irrigation; Drip irrigation dripper flow and the spacing; The ideal dripper spacing; Moisture ratio

新疆干旱少雨，滴灌工程能有效解決干旱地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)用水問(wèn)題，能更好地利用水資源。滴灌是目前最先進(jìn)的灌溉方式之一，近幾年來(lái)在新疆推廣較為廣泛[1-2]。滴灌工程的灌水器是滴頭，滴頭的主要技術(shù)參數(shù)為滴頭流量和滴頭間距，滴頭流量和滴頭間距與土壤類(lèi)型、管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、工作制度、管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量等主要因素直接相關(guān)，是管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)。另外，滴頭流量和間距的選擇，對(duì)土壤濕潤(rùn)均勻度、水分入滲過(guò)程和作物生長(zhǎng)等均有較大的影響[3-5]，最終會(huì)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作物的產(chǎn)量。在滴灌設(shè)計(jì)中，滴頭流量的選擇關(guān)系著灌水質(zhì)量和滴灌工程的造價(jià)問(wèn)題。因此，選擇合適的滴頭流量和間距是滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理的重要依據(jù)。筆者選取相同的設(shè)計(jì)毛灌水定額、作物行距、輪灌周期、毛管長(zhǎng)度及支管長(zhǎng)度等參數(shù)，研究了滴頭流量、間距與土壤濕潤(rùn)比、一次灌水時(shí)間、輪灌組數(shù)、小區(qū)設(shè)計(jì)流量及管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量、田間灌水量的關(guān)系。

1滴頭流量、間距與土壤濕潤(rùn)比的關(guān)系

(1)

式中,Np為每棵作物的滴頭數(shù)；Se為滴頭沿毛管上的間距，m；W為濕潤(rùn)寬度，m；Sp、Sr分別為作物的株距、行距，m。若用Se代替Sp，則上式變?yōu)椋?/p>

(2)

2滴頭流量、間距與灌溉制度的關(guān)系

灌溉制度是滴灌規(guī)劃設(shè)計(jì)及其運(yùn)行管理的重要依據(jù)，滴灌灌溉制度設(shè)計(jì)包括全生育期內(nèi)各階段的灌水定額、灌水周期、灌水時(shí)間、灌水次數(shù)、一次灌水延續(xù)時(shí)間等。

2.1滴頭流量、間距與一次灌水時(shí)間的關(guān)系灌水期的灌水時(shí)間與灌水定額和滴頭流量、間距有關(guān)，一次灌水時(shí)間t的計(jì)算公式為：

(3)

式中,m′為設(shè)計(jì)灌水定額，mm；Se為滴頭間距，m；Sr為作物行距，m；qd為滴頭流量，m3/h。在設(shè)計(jì)灌水定額不變的條件下，一次灌水時(shí)間與滴頭間距成正比，與滴頭流量成反比。設(shè)m′=36 mm=360.18 m3/hm2，Sr=0.7 m,采用常用滴頭流量計(jì)算不同滴頭間距下的一次持續(xù)灌水時(shí)間。由表2可知，作物種植模式、灌水定額確定的條件下，欲延長(zhǎng)一次灌水時(shí)間，滴頭流量、間距應(yīng)采用小滴頭、大間距。

表2　滴頭流量、間距與灌水時(shí)間的關(guān)系

2.2滴頭流量、間距與輪灌組數(shù)的關(guān)系輪灌組數(shù)不是一成不變的，是要根據(jù)實(shí)際鋪設(shè)滴灌帶的情況、各分干管所帶支管、支管所帶毛管情況、滴灌帶間距、滴頭間距、滴頭流量和作物種植情況復(fù)核調(diào)整的。一個(gè)輪灌區(qū)內(nèi)輪灌組數(shù)N的計(jì)算公式為：

(4)

式中,C為灌水系統(tǒng)一天工作的時(shí)間，C=20 h；T為輪灌周期，取T=4 d；t為一次灌水時(shí)間。由表3可知，在滴頭流量相同的條件下，滴頭間距越大，輪灌組數(shù)越少；反之，輪灌組數(shù)越多。在滴頭間距相同的條件下，滴頭流量越小，輪灌組數(shù)越少；反之，輪灌組數(shù)越多。總之，欲使輪灌組數(shù)少，支管條數(shù)少，滴頭流量、間距應(yīng)選擇小滴頭、大間距。

表3　滴頭流量、間距與輪灌組數(shù)的關(guān)系

3滴頭流量、間距與管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量的關(guān)系

在滴灌工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，一般是根據(jù)灌區(qū)灌溉面積大小，或支、毛管的輪灌方式，由下至上逐級(jí)推算滴灌系統(tǒng)中各級(jí)管道的設(shè)計(jì)流量。毛管流量Q毛、支管流量Q支計(jì)算公式分別為：

(5)

(6)

式中，L毛為毛管長(zhǎng)度，L毛=60 m;L支為支管長(zhǎng)度，L支=40 m;SL為毛管間距，SL=0.7 m?？梢?jiàn)，支管流量與滴頭流量成正比，與滴頭間距成反比。由表4可知，管網(wǎng)支管間距、分干管間距按等距離布置的條件下，滴頭流量不變，滴頭間距越大，支管流量越小，管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量越?。环粗?，流量亦大。在滴頭間距相同的條件下，滴頭流量越小，支管流量越小，管網(wǎng)流量越??；反之，亦大?？傊麥p小支管流量和管網(wǎng)流量，應(yīng)采用小滴頭、大間距。

表4　滴頭流量、間距與支管流量的關(guān)系

4滴頭流量、間距與田間灌水量的關(guān)系

支管不設(shè)壓力調(diào)節(jié)裝置的條件下，將輪灌組視為一個(gè)灌水小區(qū)，即支管及其毛管為一個(gè)灌水小區(qū)。以一個(gè)灌水小區(qū)的面積來(lái)計(jì)算各種滴頭流量、間距條件下的灌水量，計(jì)算公式為：

W=Q支t

(7)

式中,W為一個(gè)灌水小區(qū)一次持續(xù)灌水量，m3；Q支為支管設(shè)計(jì)流量，m3/h；t為一次灌水時(shí)間，h。由表5可知，在輪灌制度確定的條件下，滴頭流量、間距不影響田間灌水量。

表5　滴頭流量、間距與田間灌水量的關(guān)系

5結(jié)論

滴頭流量首先應(yīng)滿(mǎn)足濕潤(rùn)比的要求，在滿(mǎn)足濕潤(rùn)比要求的前提下，盡量選擇小流量滴頭，以達(dá)到一次灌水時(shí)間長(zhǎng)，輪灌組數(shù)少，優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。滴頭間距不應(yīng)大于理想滴頭間距，保證滴頭間不出現(xiàn)干區(qū)，為均勻連續(xù)的濕潤(rùn)帶，滿(mǎn)足作物充分灌溉的要求。在滿(mǎn)足理想滴頭間距的條件下，盡量選擇大間距，并通過(guò)調(diào)整滴頭間距取得合理的輪灌工作制

度。因此，在滴灌工程設(shè)計(jì)中，選擇合適的滴頭流量和間距是十分重要的。

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