(石河子科技2009第3期) 滴灌工程规划设计中应注意的几个问题
张 婷1，魏辅婷2
（1. 新疆石河子广播电视大学， 新疆 石河子 832000；2. 国家节水灌溉工程技术研究中心（新疆）， 新疆 石河子832000） 摘 要：作者结合多年从事滴灌工程规划设计工作经验，就规划设计中应注意的几个问题，如土壤湿润比的计算公式须正确选取、设计工作水头确定及选用流调器时的水力设计等分别进行了阐述，供工程设计与运行管理者参考。
关键词：滴灌工程 规划设计 问题
中图分类号： 文献标识码：
0 引言
滴灌技术是当今世界上最节水的一种与机械化配套、易于实现自动控制，特别适宜于果树、蔬菜、设施农业和干旱缺水地区生态环境治理、大田条播作物种植的一种现代化精准灌水技术，它是微灌的最主要组成部分。
滴灌工程的成功首先是规划设计必须合理，合理的规划设计建立在正确认识和运用这一技术的基础之上，新疆生产建设兵团大田膜下滴灌技术已经历了十多年的试验、研究和应用推广，滴灌工程优化设计对膜下滴灌技术应用起了重大推动作用。本文作者结合多年的工程规划设计经验，就滴灌技术大面积推广应用中，在规划设计工作中还存在土壤湿润比计算公式选取不当，设计工作水头重要性认识不够以及在选用流调器水力设计掌握不够等问题，就以上问题分别阐述，以供工程设计人员与运行管理者参考。
1 正确选取土壤湿润比的计算公式
土壤湿润比是指被土壤湿润的土体体积与计划土壤湿润层土体体积的比值。湿润比的大小取决于作物、滴头间距及流量、灌水量、毛管间距、土壤理化特性等因素。在工程规划设计时，湿润比常以地面以下20～30cm 处有效湿润面积占作物种植区面积的百分数表示。 1.1沿毛管灌水器间距较大，湿润带宽度不大于灌水器间距时，采用下式计算：
2 0. 785D w 作物
P
=⨯100% S ⨯S e L
(a) Se >Dw (b) Se =Dw
图2-1 沿毛管灌水器间距较大时湿润示意图
1.2沿毛管灌水器间距较小，形成湿润带时用下式计算： nS S S
p =e w ⨯100%=w ⨯100% S S S
t r
L
作物
毛管
Sn=2
图2-2 沿毛管灌水器间距较小时湿润示意图
2 设计工作水头的确定
2.1 滴灌系统设计水头构成
滴灌系统设计水头是指滴灌系统设计中根据地形、管道和滴头工作压力等所确定的总水头。可理解为典型灌水小区进口设计水头、管道沿程水头损失、系统局部水头损失及地形高差之和。
H =h 0+h f +h w +Z P -Z b
∑∑
式中：
H --滴灌系统设计水头，m;
h 0--典型灌水小区进口的设计水头，m;
∑h f --系统进口至典型灌水小区进口的设计水头，m;
∑h w --系统进口至典型灌水小区进口的局部水头损失，m ； Z P --典型灌水小区进口的高程，m; Z b --系统水源的设计水位，m 。
2.2 滴灌系统设计水头与输配水管网投资、工程运行费的关系
滴灌工程输配水管网是工程投资的主体，滴灌系统设计水头是影响工程投资费用最为关键的因素。滴灌系统设计水头决定了选用管材的压力等级。在管道管径确定的条件下，滴灌系统设计水头与工程输配水管网投资基本成正比例关系。
电价、系统流量及年运行时间是由滴灌工程所在地的经济发展水平、气候条件、作物种植情况等因素决定，而系统设计水头则可以根据设计增大或减小，是影响系统年运行电费的关键因素，并与滴灌系统设计水头成正比例关系。
2.3 滴灌系统设计工作水头确定的原则
在管理方便的前提下，经济的系统应该是设备投资年折旧费和年运行费用两者之和最小的系统。不同地区自然气候条件、动力条件、经济文化水平各异，应因地制宜地进行科学的具体分析，做出恰当的决策，切不可盲目地照搬外地的设计。 2.4灌水器的设计工作水头经验取值
任何灌水器都有其适宜的工作压力和范围，工作压力大，对地形适应性好，但能耗大。对每个系统，需要因地制宜选定适宜的工作压力。
滴灌灌水器的设计工作水头一般取10m ，可降至3-6m 工作水头；温室大棚可采用重力滴灌，工作水头取1-2m ；微喷灌工作水头取10-15m ；涌泉灌工作水头取5-7m 。
3 选用流调器时的水力设计
3.1 流调器的许用水头范围
大气出流条件下，流调器进口水头与流量关系的典型曲线如下图示，曲线水平（或接近水平）段（即流量基本恒定段）所对应的水头范围，为其进口许用的水头范围（即Hmin ～Hmax 之间）。 由于流调器进、出口的流速水头一般在几厘米以内，且进、出口面积相等或相近，所以，在大气出流条件下测得的进出口水头，即为相应流量通过流调器时的水头损失。
H min 是能保持流量稳定的最小水头损失，也就是大气出流条件下，流调器许用水头下限；H max 是大气出流条件下，流调器许用水头上限。
1) 3
·s - 流量Q (m
Q H
min
水头H/m
max
3.2 有压出流条件下流调器允许使用水头范围
流调器许用水头范围，由许用水头上、下限来限定。当流调器流态指数为零时，在许用水头范围内，流调器和毛管均应通过该流调器的公称流量Q H ，此时可计算出毛管进口所要求的水头, 流调器通过Q H 且保持流量稳定的最小水头损失为；故有压出流条件下，流调器允许使用水头上、下限（即进口所要求的最高、最低水头）应为：
H 0max =h 0+H max H 0min =h 0+H min
式中：H 0max —有压出流条件下流调器许用水头上限，m; H 0m i —有压出流条件下流调器许用水头下限，m; n h 0—毛管进口要求的水头，m;
H m a —大气出流条件下流调器许用水头上限，m; x H m i n —大气出流条件下流调器许用水头下限，m 。
4 均匀坡双向布置毛管时，上下坡毛管长度的确定
支管平行于等高线布置，毛管铺设方向为均匀坡、且毛管在支管两侧双向布置时，由于地形高差的存在，为提高灌水均匀度、降低系统造价，上坡毛管和下坡毛管的铺设长度应该上短下长。
支管的位置应使上坡毛管与下坡毛管产生相同最大压力和最小压力；当第一孔压力为最大时，应使上坡与下坡毛管上滴头的最大水头差相等或接近，即上下坡毛管各自的长度，应在使上下坡毛管上的最小压力水头相同或接近的原则下，通过试算确定。本文作者通过试算完成以下均匀坡双侧铺设毛管极限总长表，以供参考。
5 结 语
滴灌技术作为节水效果最好的灌溉技术之一，在我国引起重视并得到了前所未有的推广与应用。特别是最近10年，其发展速度之快居世界前列，推广面积从九十年代中期的数十万亩发展到2007年底的1000万亩左右。相信伴随社会主义新农村建设的推进和建设节约型社会的发展要求，滴灌技术的应用会更加普及。
参考文献
[1]严以绥主编. 膜下滴灌系统规划设计与应用[M].中国农业出版社,2002. [2]顾烈烽主编. 滴灌工程设计图集[M].北京:中国水利水电出版社,2005
[3]李宝珠. 滴灌系统设计水头与工程输配水管网投资及运行的关系分析[J].农业工程学
报,2008,24(3):72-75.
[4]SL56-2005,农村水利技术术语[S].北京:中国水利水电出版社,2006. [5]SL103-95,微灌工程技术规范[S]. 北京:中国水利水电出版社,1996. [6]张国祥. 微灌毛管水力学研究[J].喷灌技术,1990,(2).
[7]张国祥, 申亮. 微灌毛管进口设流调器时水力设计应注意的问题[J].节水灌溉,2006,(1):39-40. [8]张国祥, 吴普特. 滴灌系统滴头设计水头的取值依据[J].农业工程学报,2005,21(9):20-22.
作者简介：张婷（1979-**），女，助理工程师，从事节水灌溉工程的规划教学与应用研究。 联系方式：电话：[1**********]； 邮箱：zt_baobao＠sohu.com
通信地址：新疆石河子市北三路
新疆石河子广播电视大学，邮编 832000
(石河子科技2009第3期) 滴灌工程规划设计中应注意的几个问题
张 婷1，魏辅婷2
（1. 新疆石河子广播电视大学， 新疆 石河子 832000；2. 国家节水灌溉工程技术研究中心（新疆）， 新疆 石河子832000） 摘 要：作者结合多年从事滴灌工程规划设计工作经验，就规划设计中应注意的几个问题，如土壤湿润比的计算公式须正确选取、设计工作水头确定及选用流调器时的水力设计等分别进行了阐述，供工程设计与运行管理者参考。
关键词：滴灌工程 规划设计 问题
中图分类号： 文献标识码：
0 引言
滴灌技术是当今世界上最节水的一种与机械化配套、易于实现自动控制，特别适宜于果树、蔬菜、设施农业和干旱缺水地区生态环境治理、大田条播作物种植的一种现代化精准灌水技术，它是微灌的最主要组成部分。
滴灌工程的成功首先是规划设计必须合理，合理的规划设计建立在正确认识和运用这一技术的基础之上，新疆生产建设兵团大田膜下滴灌技术已经历了十多年的试验、研究和应用推广，滴灌工程优化设计对膜下滴灌技术应用起了重大推动作用。本文作者结合多年的工程规划设计经验，就滴灌技术大面积推广应用中，在规划设计工作中还存在土壤湿润比计算公式选取不当，设计工作水头重要性认识不够以及在选用流调器水力设计掌握不够等问题，就以上问题分别阐述，以供工程设计人员与运行管理者参考。
1 正确选取土壤湿润比的计算公式
土壤湿润比是指被土壤湿润的土体体积与计划土壤湿润层土体体积的比值。湿润比的大小取决于作物、滴头间距及流量、灌水量、毛管间距、土壤理化特性等因素。在工程规划设计时，湿润比常以地面以下20～30cm 处有效湿润面积占作物种植区面积的百分数表示。 1.1沿毛管灌水器间距较大，湿润带宽度不大于灌水器间距时，采用下式计算：
2 0. 785D w 作物
P
=⨯100% S ⨯S e L
(a) Se >Dw (b) Se =Dw
图2-1 沿毛管灌水器间距较大时湿润示意图
1.2沿毛管灌水器间距较小，形成湿润带时用下式计算： nS S S
p =e w ⨯100%=w ⨯100% S S S
t r
L
作物
毛管
Sn=2
图2-2 沿毛管灌水器间距较小时湿润示意图
2 设计工作水头的确定
2.1 滴灌系统设计水头构成
滴灌系统设计水头是指滴灌系统设计中根据地形、管道和滴头工作压力等所确定的总水头。可理解为典型灌水小区进口设计水头、管道沿程水头损失、系统局部水头损失及地形高差之和。
H =h 0+h f +h w +Z P -Z b
∑∑
式中：
H --滴灌系统设计水头，m;
h 0--典型灌水小区进口的设计水头，m;
∑h f --系统进口至典型灌水小区进口的设计水头，m;
∑h w --系统进口至典型灌水小区进口的局部水头损失，m ； Z P --典型灌水小区进口的高程，m; Z b --系统水源的设计水位，m 。
2.2 滴灌系统设计水头与输配水管网投资、工程运行费的关系
滴灌工程输配水管网是工程投资的主体，滴灌系统设计水头是影响工程投资费用最为关键的因素。滴灌系统设计水头决定了选用管材的压力等级。在管道管径确定的条件下，滴灌系统设计水头与工程输配水管网投资基本成正比例关系。
电价、系统流量及年运行时间是由滴灌工程所在地的经济发展水平、气候条件、作物种植情况等因素决定，而系统设计水头则可以根据设计增大或减小，是影响系统年运行电费的关键因素，并与滴灌系统设计水头成正比例关系。
2.3 滴灌系统设计工作水头确定的原则
在管理方便的前提下，经济的系统应该是设备投资年折旧费和年运行费用两者之和最小的系统。不同地区自然气候条件、动力条件、经济文化水平各异，应因地制宜地进行科学的具体分析，做出恰当的决策，切不可盲目地照搬外地的设计。 2.4灌水器的设计工作水头经验取值
任何灌水器都有其适宜的工作压力和范围，工作压力大，对地形适应性好，但能耗大。对每个系统，需要因地制宜选定适宜的工作压力。
滴灌灌水器的设计工作水头一般取10m ，可降至3-6m 工作水头；温室大棚可采用重力滴灌，工作水头取1-2m ；微喷灌工作水头取10-15m ；涌泉灌工作水头取5-7m 。
3 选用流调器时的水力设计
3.1 流调器的许用水头范围
大气出流条件下，流调器进口水头与流量关系的典型曲线如下图示，曲线水平（或接近水平）段（即流量基本恒定段）所对应的水头范围，为其进口许用的水头范围（即Hmin ～Hmax 之间）。 由于流调器进、出口的流速水头一般在几厘米以内，且进、出口面积相等或相近，所以，在大气出流条件下测得的进出口水头，即为相应流量通过流调器时的水头损失。
H min 是能保持流量稳定的最小水头损失，也就是大气出流条件下，流调器许用水头下限；H max 是大气出流条件下，流调器许用水头上限。
1) 3
·s - 流量Q (m
Q H
min
水头H/m
max
3.2 有压出流条件下流调器允许使用水头范围
流调器许用水头范围，由许用水头上、下限来限定。当流调器流态指数为零时，在许用水头范围内，流调器和毛管均应通过该流调器的公称流量Q H ，此时可计算出毛管进口所要求的水头, 流调器通过Q H 且保持流量稳定的最小水头损失为；故有压出流条件下，流调器允许使用水头上、下限（即进口所要求的最高、最低水头）应为：
H 0max =h 0+H max H 0min =h 0+H min
式中：H 0max —有压出流条件下流调器许用水头上限，m; H 0m i —有压出流条件下流调器许用水头下限，m; n h 0—毛管进口要求的水头，m;
H m a —大气出流条件下流调器许用水头上限，m; x H m i n —大气出流条件下流调器许用水头下限，m 。
4 均匀坡双向布置毛管时，上下坡毛管长度的确定
支管平行于等高线布置，毛管铺设方向为均匀坡、且毛管在支管两侧双向布置时，由于地形高差的存在，为提高灌水均匀度、降低系统造价，上坡毛管和下坡毛管的铺设长度应该上短下长。
支管的位置应使上坡毛管与下坡毛管产生相同最大压力和最小压力；当第一孔压力为最大时，应使上坡与下坡毛管上滴头的最大水头差相等或接近，即上下坡毛管各自的长度，应在使上下坡毛管上的最小压力水头相同或接近的原则下，通过试算确定。本文作者通过试算完成以下均匀坡双侧铺设毛管极限总长表，以供参考。
5 结 语
滴灌技术作为节水效果最好的灌溉技术之一，在我国引起重视并得到了前所未有的推广与应用。特别是最近10年，其发展速度之快居世界前列，推广面积从九十年代中期的数十万亩发展到2007年底的1000万亩左右。相信伴随社会主义新农村建设的推进和建设节约型社会的发展要求，滴灌技术的应用会更加普及。
参考文献
[1]严以绥主编. 膜下滴灌系统规划设计与应用[M].中国农业出版社,2002. [2]顾烈烽主编. 滴灌工程设计图集[M].北京:中国水利水电出版社,2005
[3]李宝珠. 滴灌系统设计水头与工程输配水管网投资及运行的关系分析[J].农业工程学
报,2008,24(3):72-75.
[4]SL56-2005,农村水利技术术语[S].北京:中国水利水电出版社,2006. [5]SL103-95,微灌工程技术规范[S]. 北京:中国水利水电出版社,1996. [6]张国祥. 微灌毛管水力学研究[J].喷灌技术,1990,(2).
[7]张国祥, 申亮. 微灌毛管进口设流调器时水力设计应注意的问题[J].节水灌溉,2006,(1):39-40. [8]张国祥, 吴普特. 滴灌系统滴头设计水头的取值依据[J].农业工程学报,2005,21(9):20-22.
作者简介：张婷（1979-**），女，助理工程师，从事节水灌溉工程的规划教学与应用研究。 联系方式：电话：[1**********]； 邮箱：zt_baobao＠sohu.com
通信地址：新疆石河子市北三路
新疆石河子广播电视大学，邮编 832000