杨立魁;侯新明;高昌珍
【摘 要】spring irrigation , it is by the micro-irrigation pipe instead of drop head out of the flow of a way to infuse water, it is suitable for the complex terrain of mountain region, it is widely used in fruits tree irrigation in recent years. Taking shan xi jin cheng zhang he river village orchard irrigation project as example ,it introduces the length of the capil-lary under the spring irrigation method , and based on the same plots under different cloth pipe head loss in the form of comparative analysis , obtained in the same block , using capillary two-way flow , 62 .8% less than one-way flow under the condition of the head loss of conclusion , the conclusion can be used as a mountain terraced orchard irrigation engi-neering design reference .%涌泉灌是由微管代替滴头出流的一种灌水方式，适用于地形复杂的丘陵地区，近年来被广泛应用于果树灌溉。为此，结合山西省晋城市陵川县丈河村果园灌溉工程，介绍了在涌泉灌溉下毛管极限长度的计算方法，并且通过对同一地块下不同毛管布置形式的水头损失对比，得出结论为：在同一地块下，采用支管双向出流时，比单向出流的情况要更节水。上述结论可作为梯田果园涌泉灌溉工程设计的参考。 【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2014(000)012
【总页数】4页(P119-121,143)
【关键词】涌泉灌;毛管极限长度;节水布置方式
【作 者】杨立魁;侯新明;高昌珍
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【作者单位】山西农业大学，山西 太谷 030801;山西省水利机械厂，太原 030001;山西农业大学，山西 太谷 030801
【正文语种】中 文
【中图分类】S275.9
0 引言aveee
近两年来，山西省晋城陵川县在“山西省农业科技推广示范行动”项目的扶持下，结合当地
特，大力发展果树种植行业。由于当地特殊的地理环境，使得果品质量优良，但当地严重缺乏的水资源以及原始的灌溉方式制约了农业的发展。因此，当地率先引进了涌泉灌溉技术，相比于原有的抽水漫灌的方式，更加节水、省工、高效、管理方便，对于当地经济发展有很大推动作用。
1 涌泉灌溉优势
rc延时电路涌泉灌溉是由滴灌演化而来的一种节水灌溉方式[13]。滴灌出流量小，滴入土壤的水分在土壤中入渗的均匀性因土质不同差异很大，而且易造成植物根系侧向生长，使作物的抗倒性变弱。为了解决这一问题，逐渐地发展为将微管代替滴灌滴头的灌溉模式，并借鉴了穴灌的特点，将水灌入绕作物的环状灌水沟中，使水能缓慢、均匀地渗入根系中。与喷灌相比，喷灌的灌水效率受温度和风向的影响较大，当温度过高、空气湿度低时，喷灌的蒸发损耗量增大。当风速为四级时，能将水滴吹散，使喷灌的水滴发生漂移；对于一些叶片较多的植株，喷洒的水量会有一部分落在叶片上，降低了灌水效率；而涌泉灌不受风速气温影响，能将水直接灌入植物根系中，避免了这些情况的发生。渗灌虽然减少了地表蒸发的水分耗散，但其造价太高，极易堵塞，而且技术不太成熟。涌泉灌溉与前几种节水灌溉方
式相比，具有出流量大、灌水损失小、不受气温风力影响、灌水均匀度高、适用于多种土质、投资少和操作简便等优点。对于地形复杂的山区，涌泉灌溉具有很大的优势。
2 灌区基本情况
灌区位于山西晋城地区，灌区面积为12hm2，主要种植作物为樱桃、苹果、桃、李、杏、梨等果树，共种植果树7 852棵，果树株距为3m，行距为4m。灌区土地均为梯田，且高差较大，最高地块海拔为959.67m，最低地块为896.78m，采用自流灌溉。灌区内设计一蓄水池，为圆柱形，高6m，底半径为10m，灌水方式为涌泉灌溉(小管出流灌溉)；项目设计干管、分干管管径为110mm，支管为63mm，毛管管径为32mm，微管管径为4mm，系统设计流量为43.8m3/s。在每行果树地下15cm深处埋设一条毛管，稳流器在毛管上打孔安装，由稳流器的另一端接4mm微管，微管位于地面以上，水流经微管以细流形式流入果树周围预先挖好的环状灌水沟，最后入渗到果树根系中。环状灌水沟直径取1.3m，沟深10cm，边坡系数为1，底宽为20cm，其断面为等腰梯形。按成龄树冠直径为2m计算，求得稳流器规格为60L/h。
3 毛管长度的确定
对于一个灌溉工程来讲，毛管用量较大，约占总用管量的55%。灌区设计是由1条毛管控制1行果树，选用的管径决定了毛管的最大铺设长度。经过水力计算，20、25、32mm这3种规格的毛管是较为经济的管径。但考虑到管径过小会使沿程水头损失增大的因素，并且要保证供水量的充足，所以采用32mmPE管作为毛管。
在灌区规划中，如果毛管过短，会增加管件的用量，使阀门数量过多，增加了灌溉管理的难度；如果毛管过长，会使出流不均，同时造成了管道的浪费。因此，确定毛管的最大长度能更合理规划灌区，降低灌溉系统的造价，提高灌溉质量。
3.1 水头偏差在支、毛管之间的分配比例计算
当地形均匀且支毛管的降比均不大于1时，分配比例可用微灌工程技术规范SL103-95(4.3.4-1)式[5]计算，有
电视升降机
(1)
C=b0da
(2)
β2=1-β1
(3)
其中，β1为允许水头偏差分配给支管的比例；β2为允许水头偏差分配给毛管的比例；L1为小区支管总长度，m；L2为毛管总长度，m；J1为沿支管地形比降，J2为沿毛管地形比降，本工程中取J1=J2=0；α1为支管上毛管布置系数，本工程为双侧布置取2；n1为支管上单侧毛管的根数；a为指数，由管道价格与管道直径回归得出；C为管道价格，元/m；b0为系数。
3.2 管径与报价的参数计算
为求得a的值，现根据管道与管径报价材料(见表1)对(2)式C=b0da进性回归分析。
表1 管道与管径与报价关系Table 1 The pipe and tube diameter and quotation管径/mm价格/元·m-111080.706326.90321.6040.13
对等式两边取对数，得lnC=lnb0+lnd。令y=lnC，b=lnb，x=lnb，将表中数据转换后，用Sas软件对其作回归分析，得到回归方程(模型的回归拟合结果)为
C=0.006 25d1.928 45
求得回归模型的p值小于0.05，说明较为显著；决定系数达0.931 3，说明其具有较高的拟合精度。因此，求得a值为1.928。
3.3 毛管的极限管长度
按SL103-95，微灌工程技术规范公式[5]进行计算，则有
(4)
L=NmS悬臂支架
(5)
Δh毛=β1[Δh]
(6)
其中，Nm为多孔管的极限分流孔数；INT()为将括号内的实数舍去小数成整数；Δh毛为毛
管内允许的水头偏差；d为多孔管内径，mm；K为水头损失括大系数，取k=1.2；S为毛管孔间距，取3m；qd为稳流器出水流量，取qd=60L/h；β1为允许水头偏差分配给支管的比例；[Δh]为灌水小区允许水头偏差,经计算为1m。按凯勒尔卡迈里所提的支毛管水头，损失合理分配方案，Δh支=0.45Δh，Δh毛=0.55Δh。代入上面公式求得毛管的最大铺设长度为81m。但在实际的工程中，各灌水小区由于地形条件不同，离输水干管距离不同，支管布设长度不同，一块地里需要布置的毛管根数不同，其支、毛管水头损失分配往往达不到最为合理的情况。因此，毛管布设最大长度需要根据各灌水小区中的实际情况来确定，通过式(1)～(6)计算求得，以便使各灌水小区的毛管长度在最大值的范围内。
3.4 毛管水头损失的计算
毛管在灌区应用中，因其出口接相同规格稳流器，微管的流量相同，又被称为多孔管。通常利用多孔系数法计算水头损失，先计算沿程流量不变时的沿程水头损失hf，再乘以多口系数F，即得多孔管的沿程水头损失。在项目中按下面经验公式[1]计算，即
(7)
(8)
Hf=Fhf
(9)
其中，F为多口系数；m为流量指数，取m=1.77；N为出流口数目；x为第1个出流口到管道进口距离l1与出流口间距l的比值，即x=l1/l。通常x有两种情况，即当l1为l的1/2时，x=0.5；当l1与l相等时，x=1。Hf为多孔出流下管道的沿程水头损失，本工程中局部水头按沿程水头损失的10%～15%考虑。
4 不同毛管布置方案比较
4.1 水头损失比较
根据毛管在支管上的布置方式，可分为两种：一种是毛管双侧布置；另一种是毛管单侧布置，稳流器为60L/h。在同一块地上布置两种不同方案，分别对其进行水力计算，比较两者的水头损失，如表2所示。
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