大田喷灌工程设计与施工应注意的问题

段乐毅 ，王 明 ，卢法林

（1.莱芜市水利与渔业局，山东 莱芜 271100；2.莱芜市莱城区水务局，山东 莱芜 271100）

自上世纪90年代以来，莱芜市先后在莱城区、钢城区10个乡镇、65个行政村推广应用喷灌技术，取得了预期效果。是促进节水农业发展的重要措施之一。

1 设计应注意的问题

1.1 设计标准

根据《喷灌工程技术规范》（GBJ85-85）要求，喷灌设计保证率一般不应低于85%。但有些大田喷灌工程在设计时，忽略当地的自然条件（地形条件、土壤结构、作物布局、水源种类等）及生产条件（水利工程现状、生产规模、经济条件、当地材料供应、动力和机械设备等），工程设计标准较低，达不到规范要求。

1.2 土壤入渗能力与允许喷灌强度

土壤入渗能力以土壤入渗速率为指标，它与土壤质地、结构状况、孔隙率、耕作条件以及土壤原始含水量等因素密切相关，在喷灌的过程中是变化的。允许喷灌强度是在土壤含水量为田间持水量60%～70%时，等于或略小于在一定喷水量（灌水定额）所需喷洒历时末的土壤入渗能力的喷灌强度，是喷灌时允许地表在短历时内有少量水洼积水但不产生径流的最大喷灌强度。除了与土壤入渗能力有关外，还与喷水量、喷洒历时、喷头特性、喷洒水滴直径等有关。在设计时，应充分考虑土壤质地、灌水定额、水滴粒径影响的各类土壤允许喷灌强度，详见表1。

1.3 作物需水量与灌溉制度

作物需水量是制定灌溉制度的重要数据，它受气候条件、土壤质地、肥力、含水量、作物品种与特性、生育阶段以及其他农业技术措施等众多因素的影响，各地区差异很大。莱芜市根据不同作物种植状况及雪野灌溉试验站历年实测资料，确定符合设计年的作物平均日需水量，详见表2。作物灌溉制度是指播前及全育期内的灌水次数、灌水日期、灌水定额和灌溉定额。利用丰产试验及相关资料,作为制定灌溉制度的主要依据。

表1 不同土壤质地与灌水定额的允许喷灌强度

表2 不同作物平均日需水量mm/d

1.4 喷灌用水量与用水流量

喷灌各次灌水的用水量计算采用直接换算法，对于不同作物的某次灌水，其用水量可按下列公式计算：

式中：Wj为净喷灌用水量 （m3），Wm为毛喷灌用水量（m3），m 为灌水定额（m3/hm2）；A 为该作物的喷灌面积（hm2）；ηc为喷灌管系利用系数，一般取 0.9。

喷灌各次灌水的用水流量，在单一作物时，可根据设计洪水定额和设计灌溉周期，按下列公式计算：

式中：Qj、Qm分别为喷灌系统设计净流量和毛流量（m3/h）；m 为设计灌水定额（m3/hm2）；A 为喷灌面积（hm2）；T 为设计灌溉周期（d）；t为每日净喷时间（h）；ηc为喷灌管系利用系数，一般可取0.9。

1.5 喷灌形式与喷头选定

喷灌形式，应根据受益单位经济条件、喷灌作物类型的不同予以选定。一般情况下，对于经济作物宜采用固定式管道喷灌系统，对于粮食作物宜采用行走式绞盘喷灌机、半固定管道式、移动管道式喷灌系统或小型喷灌机组形式。

喷头选定，不宜选用大流量、大射程的喷头，以确保达到喷灌均匀度和雾化指标。一般情况下，浅层地下水（20～25m）可满足时，喷头流量以 20～25m3/h为宜；在中层地下水（60～90m）时，喷头流量以 25～28m3/h为宜。

1.6 设计中其他问题

设计中应充分考虑风的影响，其因是喷洒作业受风的影响较大。喷灌工程的输水管道均为压力管道，要按国家标准进行必要的水锤压力验算。在设计中，应进行管网优化、喷头优化组合方案的比较，从中选优。在管材选择时，应在满足工程要求的前提下，为降低工程成本和减轻农民负担。对于固定管，能用PE管的不用PVC管，尽量不用钢管；对于移动支管，尽量采用薄壁铝管或涂塑软管。对管道式喷灌系统，还应设置安全调压保护装置，以确保喷灌工程质量、安全运行。

2 施工应注意的问题

2.1 施工要求

施工前应深入现场、全面踏勘，完全调查、施工区域情况，认真分析施工条件，编写施工组织设计、计划。务必按批准的设计方案组织施工，需要修改设计或变更工程材料时，应提前与设计单位、人员协商研究，必要时还需经上级主管部门审批。喷灌工程施工涉及工种较多，必须加强各工种间的紧密协作，按照工序有组织、有计划地安排施工。喷灌工程工作压力较高、隐蔽工程多、精密化施工项目多，施工和设备安装质量的好坏，直接关系工程能否正常运行，故应由专业化施工队来承担，严禁盲目安装。

2.2 施工前的准备

施工人员应全面熟悉设计文件，包括地形、供水、首部枢纽、管网组成等全部设计图及喷灌形式选定方案。建立施工组织，确定分管技术人员，明确职责，拟定放样、定线各项施工顺序，依照各工种工作特点，编拟工种劳力组合及全部工程所需劳力计划，编制工程材料与设备供应计划。确定施工的进度，检查质量的方法和有关加强施工的各项措施。

2.3 首部安装

喷灌工程首部枢纽设备一般由水泵、电机、蓄水调节池、控制阀门、调压阀、过滤器、压力表、量测仪表等组成。为保证正常运行，在组织安装中，应全面了解各系统组装结构及设备技术性能，精心安装；详细核查各类设备的规格、数量、质量，达到系统完整；喷灌系统是有压输水，各种设备必须安装严紧，胶垫孔口应与管口对准，法兰盘螺丝应平衡紧固，螺纹连接丝口需加铅油上紧；电机、水泵组装必须达到同一轴线，用螺丝平稳紧固于混凝土基座上，同时按电机安装说明接通地线。

2.4 管道安装

喷灌工程常用均为塑料管，在管道安装中，一般采用承插连接，其深度不宜低于2倍管径。鉴于塑料管对温度变化反应灵敏，热应力易引起热胀冷缩变化，应安装伸缩节予以补救。在便于施工作业条件下，调压控水阀、螺纹接头、分水三通、活动接头等附件应与管道安装一起组装，达到位置准确、连接牢靠、不漏水的预期效果。

2.5 冲洗与试运行

对已安装好的喷灌系统，应当及时冲洗、并进行试水检测，一般顺序是先冲洗后试压，发现质量问题，立即责成返工。当全系统所有设备冲洗干净、试水正常后，则可进行系统试运行，使各级管道、相应附属设备、喷头全系统处于工作状态，持续运转4h以上。对运行时的水压、喷洒水量、强度、均匀性、雾化指标等进行全面观测、记录，并将结果进行对比、评价。