1、喷灌在辽宁省辽绕半干旱地区设施农业节水示范工程中的应用1 项目概况辽宁省辽中县位于辽宁省沈阳市西南部，东依辽宁省灯塔市，南与辽宁省辽阳隔浑河相望，西邻辽宁省台安县、黑山县，北接辽宁省新民市，东北与辽宁省于洪毗邻，地处东经 1222612306，北纬 41124147。辽中县耕地面积 7.89 万 hm2，其中辽宁省辽绕地区的 4 个乡镇耕地面积为 1.83 万 hm2，属于辽宁省的辽绕半干旱地区。2010 年辽宁省在辽中县辽绕半干旱地区设施农业节水示范工程，项目区位于辽中县老大房、满都户、牛心坨的8 个村，实施喷灌陆地蔬菜灌溉面积 266.67 hm2，小型喷灌机组 64台套，工程总投资 12
2、.10 万元。其中配套 8 眼机井投资 3.60 万元；8 台套喷灌机组 7.60 万元,独立费用 1.12 万元。工程于 2010 年 2月 15 日开始施工，2010 年 3 月 15 日竣工，工期 1 个月，项目经过3 a 的运行取得良好的效益。2 项目区自然条件2.1 气象 依据辽宁省沈阳市气象局辽中气象站资料，项目区年平均降水量 510.00 mm,大部分集中在 78 月，约占全年降水量48.3%。作物生育期（49 月）降雨量为 420.00 mm。项目区多年平均蒸发量为 1 409.50 mm，5、6 月多年平均蒸发量都在 200.00 mm以上，作物生育期蒸发量为 1 095.9
3、0 mm，是年蒸发量的 77.7%。多年平均气温为 7.9。8 月份最高，月平均气温为 29.6，1 月份最低月平均气温为-12.0。作物生育期平均气温 19.9。 2.2 旱灾的特点 区域土壤大部分为砂土、河砂壤土。区域位于北温带，降雨主要受太平洋暖湿气流和西伯利亚寒冷的影响。2 个气流在中形不成降雨云团就没有降雨。出现干旱年的特点是发生春夏季旱情较多，秋季较少。严重影响春季 的播种，多年以来，频繁遭受干旱影响，造成粮食减产幅度达到 30.0%40.0%。3 项目建设依据1）灌溉与排水工程设计规范（GB/50288-99）；2）节水灌溉技术规范（SL207-98）；3）喷灌工程技术规范（GB
4、J85-85）；4）喷灌与微灌工程技术管理规范（SL236-1999）。4 喷灌设计选取押鸡房村地块尺寸为 840.00 432.50 m 面积为 32.00 hm2， 作物小麦复种为主,实测单井出水量 370.52 m3/h，地下水埋深 3.00 m，土质为砂壤土，田间持水量为 32.0%，平均风速 3.25 m/s，风向为西南风为主。4.1 水力计算4.1.1 设计灌水定额(m) 设计灌溉定额和周期的确定应符合作物灌水临界期(作物需水强烈，计划湿润层大)的情况。春小麦的临界期定为抽穗灌浆期，采用公式 m=100rh(1-2)/式中：m设计灌水定额(mm)r土壤干容重(kg/cm3)，取 r
5、=0.001 4 kg/cm3h小麦计划湿润层深度(cm)，取 H=40 cm1, 2适宜土壤含水量的上下限，分别取为田间最大持水量的 90.0%和 65.0%，田间最大持水量取 22.0%。1=22*0.9=19.8 2=22*0.65=14.3喷洒水利用系数，n=0.85计算得：m=100*0.001 4*40*(19 814.3)/0.85=30.80(mm)=20(m3/667 m2)4.1.2 设计灌水周期(T) 小麦灌水临界期平均日需水量为 4.53 mm，根据公式：T=nm/Ep式中：T设计灌水周期(d)喷洒水利用系数，=0.85m设计灌水定额(mm) m=30.80Ep=作物日
6、需水量(mm/d) Ep=4.53计算得：T=5.8 d，根据当地实践经验，设计灌水周期调整为 T=7.0 d。4.1.3 设计参数1）小麦为矮稞密植作物，要求喷头雾化程度为 3 0004 000，设计中取 3 500。2）设计风速 3.5 m/s，在田间风速超过 4.0 m/s 时停喷。3）设计土壤允许喷灌强度 15.00 mm/h4）设计喷灌定额根据计算采用 m=30.80 mm5）设计轮灌期选用 T=7.0 d6）每天净工作时间 8 h4.1.4 喷头选型 根据 4.1.3 的设计参数采用 PYS20A-C 型喷头，喷嘴直径 7.003.10 mm。压力 0.35 mPa 下，出水量为
7、3.73 m3/h，射程为 18.00 m。1）喷头组合设计。PYS20A-C 型喷头在设计压力 0.35 mPa，喷洒半径 R=18.0 m，=30(支管与风向的夹角)。根据喷灌设计手册推荐，当风速在 3.5 m/s 时，Ka=1.1-0.1=1 a=Ka R=18.00 m a 为喷头间距Kb=0.8+0.1=0.9 b=Kb R=17.20 m b 为支管间距软水带 18.00 m，故 a 调整到 18.00 m。喷头与支管组合间距为18.0018.00 m。2）喷灌强度校核。采用以下公式计算：P=KwCpPs其中：P设计喷灌强度(mm/h)Cp布置系数 查喷灌设计手册图 10-8，得
8、Cp=1.8Kw风系数 采用喷灌设计手册表 10-2 公式，Kw=1.5Ps无风情况下，喷头全园喷洒时设计喷灌强度(mm/h)Ps=1 000q/r2=1 0003.73/(3.1418.0018.00)=3.70 mm/hP=1.81.53.7=9.99 mm/h15.00 mm/h 满足要求3）喷头工作点及工作位置。水源井位于地块边缘，井位中间布设，在干管始端布设支管，每 18.00 m 布设支管，以三通调查支管位置，从支管末端距地边 18.00 m 布设第一个喷头，以后每隔 18.00 m 布置一个喷头，每根支管计 6 个喷头。4）喷灌工作制度1 喷头在工作点喷洒时间T=abm/1 00
9、0q=（181830.8）/（1 0003.73）=2.7t：喷头在工作点的喷洒时间a：喷头在支管间距b：支管间距m：设计灌水定额q：喷头流量2 支管每天工作位置数n=td/tn：工作位置数：每日净工作时间（h）=8t：喷头在工作点喷洒时间（h）t=2.7计算 n=3.03 同时工作喷头数Np=N/nt=（1112）/（73）=6Np：同时工作喷头数个N：喷头总位置数个n：每日喷洒支管位置数 n=3T：设计喷水周期 T=75）管径选择Q 支=nq=63.73=22.38Q 干=63.73=22.38D=选取 65.00 mm 直径6）水头损失计算1hf：沿程水力损失f：摩阻系数 f=8105l
10、：管长 216.00 mQ：流量 22.38 m3/hM：微缩管流量指数 m=1.74B：微缩管管径指数 b=4.742 喷水入口压力=35+0.750.235+0.235=47.253 扬程确定：H=47.25+7.29+7.290.15=55.63 m4.2 水泵及动力选择 根据设计流量和扬程选取 65BO2-32-55 型水泵，柴油机 S11004.3 供需水量计算 在小麦需水临界期内，小麦需水量为8730.822/3=1787.6 m3在轮灌周期内，小麦需 8730.822/3=1 787.6 m3式中： 87灌溉面积(667 m2)30.8灌水定额(mm)2/31(mm/667 m2
11、)=2/3(m3/h)在轮灌周期内，水源供水量为 8735.1=1 960 m3/h式中： 8每天开泵时间7轮灌周期35.1水泵所提供的实际用水量(m3/h)5 效益分析5.1 社会效益 节水灌溉工程的实施，可以明显提高灌溉水的利用率，降低农业用水量，缓解水资源开发压力。项目区农业发展，农产品产量的增加，将会促进农民增收，也必将促进当地相关产业的发展，从而提高项目区整体经济实力。5.2 生态效益 喷灌精细控制土壤水分,保持肥力,适应换茬作物对水分的不同要求,提高复种指数,调节田间小气候,增加近地层空气湿度,调节湿度和温差,避免热风和霜冻对作物危害.5.3 经济效益以节水灌溉项目监测结果喷灌节水以小麦复种亩节水为 30.0%,既 108 m3,实施节水灌溉措施后管灌用水量一个作物生育期 667 m2 节约喷灌节电为 10.0 元,喷灌以小麦复种为依据，667 m2增加产量 190 kg,按 3 a 均价 3.2 元/kg。每 667 m2 增加产值608.0 元
