1.5 技术应用操作程序与方法
1.5.1 技术操作程序
（1）灌区基本情况调查主要包括喷灌工程规划区范围、灌区土壤、气候、降水、水资源条件等自然条件调查，灌区种植结构、劳动力、经济产出等社会经济状况调查。
（2）作物种植规划。按照灌区规划，提出作物类型及各类作物种植面积、种植方式。
（3）可行性分析。根据收集到的基本资料，对在该地兴建喷灌工程的技术可行性和经济合理性作出论证。在进行可行性论证时，应将喷灌与其他灌溉方式进行比较，同时把水源可靠、建设资金落实、当地发展喷灌的积极性作为兴建喷灌工程的基本条件。
（4）灌区水资源利用评价。主要包括灌区水资源类型，各类水资源量，各类水资源的水质，各类水资源可利用量，水资源总量，水资源利用现状。喷灌工程灌溉区可利用水资源量、水质、水资源供需分析。若总水量或流量不足，则应修建蓄水工程，合理确定蓄水工程的数量、容量、位置等。
（5）工程规划布置。在综合分析水源的位置、地块、地形、风向以及现有的道路、林带、排水、供电和建筑物等因素的基础上，进行喷灌工程规划布置。工程规划布置宜在规定比例尺的地形图上绘出喷灌区的边界线、标出水源工程、泵站等主要建筑物和大型喷灌机组的位置，为寻求最优的布置方案，常须进行多方案比较。
（6）对主要材料和设备的用量、投资造价及工程运行费用作出概算，对工程建成后的增产增收效益及主要技术经济指标作出分析计算。
（7）喷灌工程施工应委托具有专业施工资质的公司承担，喷灌工程施工的重点是水源工程、地埋管道和泵站，大型喷灌机的安装调试由喷灌机生产厂家负责。
（8）喷灌工程建成后，管理单位应加强喷灌工程的运行管理，制定相关规章制度和操作规程、发挥喷灌工程的效益。
1.5.2 技术使用方法
1.5.2.1 大型喷灌质量控制技术指标
1.喷灌均匀度
喷灌均匀度是指喷灌面积上水量分布的均匀程度，用喷灌均匀系数计算式表示。
Cu=1-(Δh/h)
式中 Cu——喷灌均匀系数；
h——喷洒水深的平均值，mm；
Δh——喷洒水深的平均离差，mm。
时针式喷灌系统的喷灌均匀度不低于85%。时针式喷灌机由于喷头的相关性能以及喷头的组合间距和布置形式均为固定，在喷灌范围内地形坡度一定时，其灌均匀度与喷灌实施时的风速有很大关系。这就要求喷灌技术操作者要把握实施灌溉的时间，要避开有风时间，风速大于5.4m/s时停喷，在夜晚少风或无风时喷灌。
2.允许喷灌强度
允许喷灌强度是在土壤含水量为田间持水量的60%～70%时，等于或略小于土壤稳定入渗速度的喷灌强度，是喷灌时允许地表在该段时间内有少量积水但不产生径流的最大喷灌强度。不同土壤质地的允许喷灌强度可参考表1.6。当有良好覆盖时，允许喷灌强度可提高20%。当地面坡度大于5%时，允许喷灌强度应按表1.7相应系数进行折减。
表1.6 各类土壤的允许喷灌强度
表1.7 不同坡度各类土壤允许喷灌强度折减系数
在设计中常以离中心支轴最远的末端喷头的喷灌强度为控制数据，允许土壤表面局部积水成洼，但以不产生径流为限。土壤表面允许积水深可参见表1.8。
表1.8 土壤表面允许积水深度
3.雾化程度
不同作物适宜的喷灌雾化指标见表1.9。
表1.9 不同作物的喷灌雾化程度
注 Hp为喷头工作压力；d为喷嘴直径。
1.5.2.2 主要设计技术参数
1.水源保证率分析
根据设计灌溉定额，计算出规划作物年需水量，对水源供水量、供水流量进行核定。当水源工程供水流量、年供水量大于规划区所需流量和年需水量，则满足规划区需水要求；当水源供水量大于年需水量，而流量小于需水最大流量，则需要修建调蓄设施，对供水进行调蓄；当水源年供水量小于需水量，应该对规划区面积进行调整，以水量确定灌溉规模。
2.喷灌保证率
宁夏地区，喷灌工程的水源一般分为地下水和黄河水两种。对于以扬黄水为水源的喷灌工程，灌溉保证率不低于85%；以机井为水源的喷灌工程，灌溉保证率不低于90%。
3.灌水定额设计
M=1000×Zγ(θmax-θmin)/η
式中 M——设计灌水定额，mm；
θ max、θmin——适宜土壤含水率上、下限（占干土重的百分比，一般θmax为田间最大持水率的90%、θmin为田间最大持水率的65%）；
η——喷洒水利用系数；
Z——土壤计划湿润层深度，m，不同作物选取合适的值；
γ——土壤干容重，g/cm3。根据土壤类型或田间实测取值。
经上式计算得出的作物灌水定额为作物需水高峰期的值。在宁夏地区喷灌灌水定额一般取20～25m3/亩。
4.喷灌机流量
按喷灌机24h连续工作时计算流量，用以下公式计算：
Q=0.0278ETaA/η
式中 A——喷灌机控制灌溉面积（亩），根据喷灌机的长度以及尾端喷头的控制范围，确定湿润圆R（m）及相应湿润圆面积；
η——喷灌水利用系数，时针式喷灌属低压垂向喷灌，其水利用系数应不低于85%；
ETa——作物临界期需水量，mm/d，查阅相关资料或参考表1.10确定。
表1.10 宁夏喷灌作物临界期需水量参考值 单位：mm/d
1.5.2.3 田间工程规划设计
1.规划和设备选型
大型喷灌机一般是由机井或压力管道供水。进行水源工程规划时，应规划平面布置供水系统，用电网电源时，还应规划供电系统。进行大型喷灌机的灌溉规划时，首先要探明水源的水量能否满足多大喷灌面积的需求，水质情况是否符合灌溉标准。然后根据供水能力和发展喷灌的要求，选择适合的喷灌机型号。在选择机型时，还应考虑喷灌机的适应性，如地形坡度、土壤状况、灌溉作物，以及进行技术经济比较和分析计算。根据规划喷灌区的面积、单台喷灌机控制的范围和各类时针式喷灌机的性能，选择不同长度的喷灌机。应根据当地具体条件，拟定多种方案，从技术和经济上论证所选系统形式的合理性。现宁夏多采用4跨至8跨的喷灌机，控制R为250～550m，单跨长度为45～60m。
2.供水和输水工程设计
按照选定机型的要求进行水源工程设计。当用机井供水时，井位设在地块的中心，即喷灌机的中心支轴处，在地下水丰富时，可通过地下输水管道，1眼机井可同时向2～3台喷灌机供水；在单井出水量较小的浅井区，也可以考虑用多井联合供1台喷灌机用水。在地下水利用困难的地区，在河、湖、库等水源地建设泵站提水，用地下输水管道或明渠输水到喷灌机中心支轴处进行供水。大型喷灌机供水集中，都是在中心支轴处向喷洒系统供水，取水方式一般有以下3种。
（1）抽取地下水。在中心支轴附近打井，喷灌机自备水泵机组抽取地下水。这要求灌区内有丰富的浅层地下水源及较大的给水度，单井出水量一般为80～200m3/h。是引黄灌区最常采用取水方式。
（2）由高压管网供水。在田间布置地下高压管网将有压水送到喷灌机的中心支轴处，无需自备加压水泵机组。供水点应能完全满足喷灌机对水压力与流量的要求。是扬黄灌区最常采用取水方式。
（3）由低压管网供水。低压管网供水是介于前两种之间的一种供水方式。将低压水通过管网输送到喷灌机的中心支轴处，再由每台喷滞机自备水泵机组加压。对供水管网的抗压强度要求较低，但需增加加压机组。
3.喷灌机田间布置
大型喷灌机间田间工程的布置方式一般有方形和三角形两种。当整个系统布置有多台机组时，以喷灌管道长度为半径画出的圆相切，方形布置漏灌面积占21.46%，三角形布置时漏灌面积占9.33%，因此，采用三角形布置有利于提高土地利用率，但输水管道、供电系统造价有可能相应提高。
4.调蓄水池容积确定
调蓄沉淀池总容积由调节容积、淤积容积、水蒸发量、水渗漏量组成，计入超高容积后为调蓄水池（含沉沙）总规模。调蓄水池（含沉沙）规模主要受灌溉工程面积、作物种类、水源特点、调度方式等影响。
（1）调节容积。在供、用水量等分析计算的基础上，确定调蓄水池的调节容积，在资料缺少情况下，也可用项目区一次喷灌用水量的体积作为调蓄水池的容积。
（2）淤积年限与淤积量。黄河宁夏段近年来，多年平均含沙量约为3.5kg/m3，汛期瞬时含沙量超过50.0kg/m3，若按照宁夏引扬黄渠道运行管理关于渠道不引高含沙水的规定，宁夏喷灌工程调蓄水池（含沉沙）规模与淤积年限确定为：调蓄水池（含沉沙）小于1万m3，淤积年限取1年；1万～5万m3，淤积年限取2年；5万～10万m3，淤积年限取3年；10万～20万m3，淤积年限取5年；20万～50万m3，淤积年限取10年；50万m3以上，淤积年限取15年左右。
泥沙淤积量计算中，黄河水含沙量根据水源条件和调蓄水池运行工况取值，黄河宁夏下河沿断面近3年来含沙量值见表1.11。
表1.11 黄河水近3年逐月平均含沙量值（下河沿站） 单位：kg/m3
根据宁夏调蓄水池（含沉沙）调查，一般情况下，淤积量约占蓄水容积的5%～10%。
（3）蒸发量。调蓄水池（含沉沙）水面蒸发量按调蓄水池月平均水面面积与当月平均月蒸发强度（mm/d）计算确定。当缺乏实测资料时，可参考表1.12中的数值折算。
表1.12 E601蒸发皿实测蒸发量参考值 单位：mm
根据宁夏调蓄水池（含沉沙）调查，一般蒸发量约占蓄水容积的6%～8%。
（4）渗漏量。调蓄水池（含沉沙）渗漏损失主要包括池堤挡水体和池底基面渗漏，其渗漏损失因工程地质条件和水池防渗材料不同而差异较大。国内已建成工程的实际渗漏量经验指标见表1.13。
表1.13 调蓄水池渗漏量参考表
根据宁夏调蓄水池（含沉沙）调查，一般渗漏量约占蓄水容积的5%～10%。
（5）超高。调蓄水池（含沉沙）超高要通过计算分析确定。宁夏调蓄水池（含沉沙）容积10万m3以下取0.8m；10万～20万m3取1.0m；20万～50万m3取1.2m；50万m3以上取1.5m。
5.调蓄水池结构与配套设施
根据宁夏调蓄水池（含沉沙）调查，结合投资合理性与运行管理安全性、有效性，宁夏调蓄水池（含沉沙）池底防渗结构和内坡面防渗结构主要有以下形式。
（1）池底防渗结构。可分为以下两种形式。
1）土料结构+复合土工膜。具体为厚60～80cm土料+200g/0.5mm/200g复合土工膜。土料可以为全土料，也可采用土与卵砾石（粒径小于6cm）结合的形式。
2）预制混凝土板（或现浇混凝土板）+复合土工膜。具体为6～8cm厚预制混凝土板（或12～16cm厚现浇混凝土板）+3～5cm厚水泥砂浆+200g/0.5mm/200g复合土工膜（及以上规格的二布一膜）。复合土工膜的幅宽为6～8m。对重要的、规模较大的蓄水池，宜取较大值。
（2）内坡面防渗结构。可分为以下两种形式。
1）预制混凝土板（或现浇混凝土板）+砂砾石+复合土工膜。具体为6～8cm厚预制混凝土板（或12cm厚现浇混凝土板）+3～5cm厚水泥砂浆+20～30cm厚砂砾石（粒径小于4cm）+200g/0.5mm/200g复合土工膜。
2）卵砾石+复合土工膜。具体为30～40cm厚卵砾石（粒径2～10cm）+200g/0.5mm/200g复合土工膜。
对于规模小于5万m3蓄水池或短期应用的蓄水池，经论证比选后，可采用直接铺膜的防渗形式，膜厚一般为0.5mm（或1.0mm），幅宽为6～8m，膜下为压实壤土。
若对上述池内防渗结构进行调整，在满足微灌工程蓄水安全的前提下，须经充分论证比选后确定。
（3）抗冻、防冻措施。对有特殊或更高要求的调蓄水池（含沉沙），经论证后，可以增加以下抗冻、防冻措施：适当放缓水池内边坡；铺设4～7cm苯板；池内坡基土换填120cm厚非冻土层；提高坡面混凝土板抗冻标号，板缝宽5cm。
（4）管护路面。管护路面一般宽为3～4m，铺设12cm厚的砂砾石。
（5）防护栏。一般采用高速公路简易防护网。
1.5.2.4 配套的农艺技术措施
1台大型喷灌机控制的灌溉面积一般都在400亩以上。因此，需用农业机械按传统方式耕地、整地、施底肥、起垄、下种、喷药、收获等。轮作方式可采用喷灌圈内一半面积种马铃薯，另一半面积种植玉米，来年轮换，或今年种马铃薯，来年种玉米。可在中心支轴附近开挖肥液池，将肥料和水拌匀并达到规定浓度后，用水泵机组将肥液通过中心支轴竖管预留的接口输入喷灌机管道中；对于以黄河水为水源的大型喷灌机系统，可在加压泵房电机首部安装相应施肥设备；国外最常用的是机械柱塞式施肥系统，一般由柱塞式施肥泵、储药罐（箱）、搅拌装置、控制箱等组成。为防止化肥、农药对喷灌机输水管、作物叶面等造成伤害，施肥施药结束后，应利用灌溉水对输水管和作物叶面进行冲洗。