小麦喷灌机械管道安装效益分析

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DOI:10.15989/j.cnki.hbnjzzs.2014.06.022

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小麦喷灌机械管道安装效益分析

衡水市农机推广站

黑龙港流域水资源匮乏，近年随着土地承包面积的不断增大，承包大户对节水灌溉的热情也不断提高。喷灌与传统灌溉方式相比具有节水、省工、省时、省地、增产、适应性强等优点，具有广阔的应用前景。

喷灌形式有多种，卷管式喷灌机是目前性能可靠的喷灌设备，主要由卷盘、输水软管、喷灌车三部分组成，其主要优点是机动性好，操作管理简单，适应性强，灌水效果好；缺点是与其他喷灌方式相比压力损失较大，耗能较高，受风的影响较大等。为了充分发挥卷管式喷灌机的性能，就要做好使用前的准备工作。

１基本资料的收集

１．１灌溉区域的地形情况：最好画一个１：２０００的地形图，标注好灌溉区域的长宽及水源道路的位置，从而便于选择喷灌机的输水软管长度。

１．２气象及土壤情况：搜集多年平均降雨量、蒸发量、灌溉季节的风速、风向、最大冻土层深度等数据，以便用来确定灌水周期，灌水强度及输水管道埋深。

１．３水源情况：如果使用河渠水源要与喷灌机的喷水量相适应。如果使用机井水源要掌握水泵的出水量、动水位（开机抽水时，机井水面随抽水时间下降，这个变化的水面标高称为动水位。在水泵出水量相对稳定、水面降到某一深度便稳定下来不再下降时的水面标高称为稳定动水位。通常说的动水位是指稳定动水位，而静水位则是指开机抽水前的水面标高，是用来选择加压泵及喷灌机的水位。

１．４种植作物：不同的农作物生长期需水量不同，要根据种植作物确定灌水定额、灌水周期、灌水强度等参数。

１．５种植面积

２主要技术参数的确定

技术参数是选择水泵、加压泵及喷灌机型号的依据，也是系统运行配套的重要参考。

２．１灌水定额：ｍ＝０．１×γｈ（β１－β２）／η；

２．２灌水周期：Ｔ＝ｍη／Ｗ；

２

２．３喷灌强度：ρ＝１０００×３６０×ｑ／π（０．９×Ｒ）１β；

Ｑ＝１０×ｍＡ／（Ｔｔ）；２．４系统流量：

Ｑ—系统设计流量（ｍ３／ｈ）；ｍ—设计灌水量定额（ｍｍ）；Ａ—喷灌面积（ｈｍ）；

２

孙兰霞张彦彬姜喜更

γ—土壤容重（ｇ／ｃｍ３；）

ｈ—计划湿润层深度（ｃｍ）；

β１—适宜土壤含水量上限（重量百分比）；β２—适宜土壤含水量下限（重量百分比）；η—喷洒水利用系数；

Ｗ—日需水量（ｍｍ／ｄ），取灌水临界期的平均日需水量；

ρ—喷灌强度（ｍｍ／ｈ）；

０．９—折减系数。２．５喷灌带宽度：ｂ＝２×ｋＲ１；ｂ—喷灌条带宽度（ｍ）；

ｋ—射程折减系数，ｋ值可从表中选用；Ｒ１—喷头射程（ｍ）。射程折减系数

风速ｍ／ｓ

ｋ

０．３￣１．６０．８￣０．７

１．６￣３．４０．７￣０．６

３．４￣５．４０．６￣０．５

２．６一次连续有效喷洒长度：Ｓ＝Ｌ＋０．５×Ｒ；Ｓ—一次连续有效喷洒长度（ｍ）；Ｌ—卷管有效长度（ｍ）；０．５—折减系数；

Ｒ—单喷头车喷洒时，喷头的射程。２．７设计工作压力：Ｈ＝Ｈｍ＋ＨＷ＋ΔＺ；Ｈ—系统设计工作压力水头（ｍ）；Ｈｍ—喷灌机入机压力水头（ｍ）；

ＨＷ—喷灌机入口前的管道水头损失（ｍ）；

ΔＺ—水源工作水位与喷头设计位置的地面高程差（ｍ）。２．８管道压力损失的计算方法

管道沿程水头损失应按下式计算，各种管材的ｆ、ｍ、ｂ值可按下表确定。

ｈｆ＝ｆＬＱ；ｄ

（ｍ）；ｈｆ式中—沿程水头损失

ｆ—摩阻系数；Ｌ—管长（ｍ）；Ｑ—流量（ｍ３／ｈ）；ｄ—管内径（ｍｍ）；ｍ—流量指数；ｂ—管径指数。

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期

ｍ

Ｔ—设计灌水周期（ｄ）；ｔ—设计日净喷时间（ｈ）；

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表1f、m、b取值表

管材

混凝土管钢筋混凝土管

ｆ

ｎ＝０．０１３ｎ＝０．０１４

１．３１２×106１．５１６×106６．２５×105０．９４８×１０５０．８６１×105

ｍ２２１．９１．７７１．７４

ｂ５．３３５．３３５．１４．７７４．７４

钢管、铸铁管硬塑料管铝管、铝合金管

ｎ为粗糙系数。注：

为了方便使用管道压力损失可查下图取近似值

３管道工程的安装施工

卷管式喷灌机使用压力大（喷头压力一般在４个以上）对输水管道质量及安装质量要求高。

3.1地上管道

输水管道如果用地上管道（一般为消防带）最好和接头选择同一厂家的产品。使用中要注意管道铺设方向尽量平坦，不要有尖锐物，不要进行长距离拖拽。

3.2地下管道3.2.1管槽开挖

依照放线中心和设计槽底高程开挖。平坦地区布干、支管，管槽开口宽为３０ｃｍ左右，地形复杂挖方较深工段，应视地势条件适当加宽开挖面，以达到边坡稳定，防止滑塌。管槽深一般为６０ｃｍ左右，寒冷地区应根据具体情况适当地加深至冻土层以下，防止冻胀影响管道。

管槽底部应当一次性整平，清除石块、瓦砾、树根等硬质杂物。开挖土料堆放一侧，虚土不得堆得过高，以防复入沟内造成返工浪费。为了便于排除管内积水，一般管槽应有１／１０００￣３／１０００的坡降，按照设计高程开挖土料，不得超挖。管槽通过岩石、砖砾等硬物易顶伤管道地段，可将沟底超挖１０￣１５ｃｍ，清除石块，再用砾和细土回填整平夯实至设计高程，沿道槽计划修阀门池，镇墩处必须照设计标准一次性做完土石方，四周留有余地，夯实、平整底部，方便下道工序施工作业。

3.2.2管道铺设

根据设计标准，由枢纽起沿主干管道槽向下游逐根联结。如果使用塑料夏天施工应在清早或傍晚进行，以免在烈日下施工时塑料管受热膨胀，晚间变凉管道收缩而导致接头脱落、松动、移位，造成漏水。

连接管道时，可每距８ｍ左右在绕开接头部位处先回填少量细土，压稳管位，以便施工。

3.2.3管道安装

管道安装注意事项：42

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（１）管道安装前应将管与管件按施工要求摆放，摆放位置应便于下管及运送。

（２）管道下入沟槽时，不得与槽内管道碰撞。（３）管道安装时，应将管道的中心对正。（４）管道穿越道路应加套管或修筑涵洞保护。（５）管道采用法兰连接时，法兰应保持同轴、平行，应保证螺栓自由穿入，不得用强紧螺栓的方法消除歪斜。

（６）安装柔性承插接口的管道，当其纵坡大于１８％或安装刚性接口的管道纵坡大于３６％时，应采取防止管道下滑的措施。

（７）管道安装分期进行或因故中断时，应用堵头将其敞口封闭。

（８）移动管道安装应按安装使用说明书要求进行。3.2.4塑料管道安装应符合下列要求：（１）聚氯乙烯管宜采用承插式橡胶圈止水连接、承插连接或套管粘接；聚乙烯硬管宜采用承插式橡胶圈止水连接或热熔对接；聚丙烯硬管不宜用粘接法连接。

（２）采用粘接法安装时，应按设计要求选择合适的粘接剂，并按粘接技术要求对管与管件进行去污、打毛等预加工处理。粘接时粘接剂应涂抹均匀，涂抹长度应符合设计规定，周围配合间隙应相等，并用粘结剂填满，且有少量挤出。粘结剂固化前管道不得移动。

（３）采用法兰连接时，法兰应放入接口坑内，并应保证管道中心线平直。管底与沟槽底面应贴合良好，法兰密封圈应与管同心，拧紧法兰螺栓时，扭力应符合规定，各螺栓受力应均匀。

（４）采用热熔对接时，应按产品要求确定热熔对接的温度和时间。

3.2.5管道试压（１）试压管道的长度不宜大于１０００米，如大于１０００米应分段进行试压。

（２）实验管道充水时，应缓慢灌入，管道内的气体应排净。实验管道充满水后，金属管道和塑料管道经２４ｈ，钢筋混凝土管道经４８ｈ，方可进行耐水压实验。

（３）试验时升压应缓慢，达到实验压力保压１０ｍｉｎ，管道压力下降不大于０．０５ＭＰａ，管道无泄漏、无破损即为合格。

卷管式喷灌机使用方便，在整地时可以不起垄和灌水垄沟，能够增加小麦播种面积１０％左右，还能节约平整土地费用。在喷灌灌溉土地时接地下商情为基础，减少水肥过于渗透、流失，提高肥料利用率。每亩产量可增加１０￣１５％，每亩可增加收入２００元左右，深受种粮大户的青睐。但是也存在一些不足：１．因为喷灌需要一定的压力，需要合理调整设备和压力，２．单喷方式在风力大于４级时不宜使用，因此在灌溉季节风大的地区应选用桁架喷灌方式；３．操作人员要掌握卷管式喷灌机的使用技术，以便随时能处理在喷灌使用过程中发生的状况。