沿黃重度鹽堿地區(qū)稻田光伏暗管排水技術(shù)規(guī)程

1內(nèi)蒙古沿黃重度鹽堿地區(qū)稻田光伏暗管排水技術(shù)規(guī)程本文件規(guī)定了內(nèi)蒙古沿黃重度鹽堿地區(qū)稻田暗管光伏排水的相關(guān)技術(shù)，涉及到脫硫石膏施用、暗管排水、配套的水肥、種植以及太陽能光伏供電系統(tǒng)、光伏水泵排水系統(tǒng)所涉及的技術(shù)和定義、適用條件與技術(shù)要求。本文件適用于內(nèi)蒙古自治區(qū)沿黃灌區(qū)重度鹽堿地改良與利用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50288-2018灌溉與排水工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)SL4-2013農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范SL540-2011光伏提水工程技術(shù)規(guī)范TD/T1043.2-2013暗管改良鹽堿地技術(shù)規(guī)程第2部分：規(guī)劃設(shè)計與施工DB15/T2567-2022中重度鹽堿地暗管排水排鹽及配套改良措施技術(shù)規(guī)程3術(shù)語與定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。鹽堿地改良salinelandimprovement降低或消除土壤鹽堿危害的改良技術(shù)措施。3.2重度鹽堿地區(qū)severesaline-alkaliarea耕作層土壤（0cm～30cm）含鹽量大于0.5%，pH值大于9.5，堿化度大于30%。3.3土壤含鹽量soilsaltcontent土壤中所有可溶性鹽分的總量，單位以每千克土壤中含有可溶性鹽的克數(shù)表示。2脫硫石膏Desulfurizationgypsum治理煙氣中治理二氧化硫后而得到的工業(yè)副產(chǎn)石膏，主要成分為二水硫酸鈣CaSO4?2H2O。3.5暗管系統(tǒng)subsurfacepipesystem由吸水管、集水管、檢查井、排水泵站及自動控制水位裝置等組成的排水系統(tǒng)。3.6暗管排水subsurfacepipedrainage依據(jù)水鹽運(yùn)移規(guī)律，利用暗管排出土壤中多余的水分和鹽分，將地下水位控制在臨界深度的排水方法。3.7暗管坡降slopeofpipe暗管起始端與末端的高差與其之間的水平距離之比。3.8暗管埋深depthofsubsurfacepipe暗管中心線與地面之間的平均垂直距離。3.9暗管間距spacingofsubsurfacepipe指兩條相鄰?fù)壠叫邪倒苤行木€之間的距離。3.10基肥basefertilizer在播種前或移植前施用的肥料。追肥topdressing作物生長期間為滿足作物中后期營養(yǎng)需要而施用的肥料。3光伏系統(tǒng)Photovoltaicsystem利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置系統(tǒng)。3.13光伏方陣photovoltaicarray將太陽能電池組件以一定的排列方式組合起來(如方陣列，圓形陣列等)以便于更好的采集光能用于發(fā)電，提高光能利用率。由若干個太陽能電池組件連同支撐結(jié)構(gòu)組合成的發(fā)電單元。光伏排水SolarPumpingWater將太陽的輻射能轉(zhuǎn)變成電能,再由電能驅(qū)動光伏水泵來達(dá)到揚(yáng)水之功效。通過光伏排水技術(shù)手段將暗管中匯集到集水井中的地下水排出。3.16光伏方陣的峰值功率peakpowerofphotovoltaicarray太陽電池組件方陣，在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的額定最大輸出功率。3.17水泵Waterpump輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。4脫硫石膏施用重度鹽堿土屬于堿化土，需施用脫硫石膏。所施用脫硫石膏為治理煙氣中治理二氧化硫后而得到的工業(yè)副產(chǎn)石膏，主要用于改良堿性土壤和石灰性土壤，主要成分為二水硫酸鈣(CaSO4?2H2O)。4.2施用量脫硫石膏在重度堿化稻田土壤上施用量分別為1500-2000kg/畝。4.3施用方法在4月下旬泡田前，將粉末狀脫硫石膏均勻撒施于平整后的堿化耕地，先通過旋耕與耕層土壤混合均勻，然后灌溉，灌溉以淹灌方式為宜，以充分溶解脫硫石膏及淋洗土壤耕層的鹽分。45暗管排水5.1暗管材質(zhì)與濾料吸水管是管徑為80mm的PVC單臂波紋管，集水管是管徑為160mm的PVC硬塑料管，該區(qū)域的暗管排水工程屬二級排水系統(tǒng)，外包濾料選擇耐酸、耐堿、對作物無害、對作物無污染且便于施工的材料，使用過程中應(yīng)考慮成本投入，就地取材，具體參數(shù)應(yīng)符合TD/T1043.2-2013規(guī)定進(jìn)行確定。5.2暗管工程參數(shù)吸水管是管徑為80mm的PVC單臂波紋管，集水管是管徑為160mm的PVC硬塑料管。具體要求應(yīng)符合TD/T1043.2-2013中的相關(guān)規(guī)定，集水管直徑按TD/T1043.2-2013中規(guī)定進(jìn)行確定。5.2.1暗管間距根據(jù)TD/T1043.2-2013和DB15/T2567-2022規(guī)定，以及河套灌區(qū)土質(zhì)，滲透系數(shù)，運(yùn)行維護(hù)以及投資等綜合情況，選擇適宜的埋設(shè)方式及間距，間距一般應(yīng)<70m，該區(qū)域選擇暗管間距20m。5.2.2暗管埋深根據(jù)TD/T1043.2-2013和DB15/T2567-2022的定，以及河套灌區(qū)自然環(huán)境，地下水臨界埋深和冬季最大凍土深度合理設(shè)置暗管埋深，現(xiàn)可采用試驗(yàn)埋深不超過1.3m。5.2.3暗管坡降吸水管的坡降應(yīng)在1‰~1.5‰之間，集水管坡降應(yīng)在0.6‰~1‰之間。6配套的灌水和施肥6.1灌溉制度水稻的灌溉定額，隨著水稻品種和栽培季節(jié)的不同而異，多采用淺-深-淺的灌水方法，即分蘗和分蘗以前采用淺灌，分蘗后期采用深灌，黃熟期之前采用淺灌，進(jìn)入黃熟期即排水曬田，內(nèi)蒙古河套灌區(qū)常在490~660m3/畝。6.1.2灌水周期5水稻生育期中大部時間需進(jìn)行灌水，僅在黃熟期待收獲時不需要灌水，水稻合理灌溉原則為：深水返青、淺水分蘗、有水壯苞、干濕壯籽。6.1.3播前灌水（泡田）水稻種植之前對本田灌水，浸泡耕作層土壤，便于種植水稻，泡田定額應(yīng)參考泡田期的水面蒸發(fā)強(qiáng)度、土壤透水性、地勢和地下水位狀況確定，根據(jù)該區(qū)域的實(shí)際情況，確定泡田期的灌溉水量為36-42cm之間。6.1.4分蘗末期曬田在水稻有效分蘗數(shù)達(dá)到預(yù)定要求時，即可排水曬田，曬田的程度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況水稻長勢靈活掌握，時間一般為3~5天，多的可達(dá)20天以上。6.1.5黃熟期曬田該區(qū)域9月即進(jìn)入曬田期，區(qū)域只排不灌，利用光伏排水泵站，排出集水，白天光伏泵站不能滿足要求時，可開啟蓄電系統(tǒng)，滿足長時間大量排水。6.2基肥一是有機(jī)肥施用，一般在整地之前施用，施用牛糞；二是化肥施用，結(jié)合整地采用全面深施肥，稻田保肥能力強(qiáng)的地塊，應(yīng)以底施為主，生育期短的品種，可以采用一次性全層深施（尿素15kg/畝，磷酸二銨10kg/畝）。6.3追肥在水稻關(guān)鍵生育期（分蘗期、抽穗孕穗期、黃熟期）結(jié)合灌水施入氮肥（尿素），分蘗肥、穗肥、粒肥的施肥比例為2:1:1，其中蘗肥（5kg/畝）、穗肥（2.5kg/畝）均在生育中期施加，粒肥（2.5kg/畝）在9月施加，肥料的施加應(yīng)根據(jù)農(nóng)業(yè)要求。7配套的水稻種植措施春播前運(yùn)用激光平地技術(shù)平整土地，平整深度達(dá)到1.2cm，一般1年平整一次。7.2播種進(jìn)過大水泡田后于5月初進(jìn)行水稻播種，播種方式為撒播。67.3耕作每3年深耕或深松1次，耕翻深度為25cm~30cm。一般應(yīng)按照“秋耕宜深、春耕宜淺”的原則進(jìn)行耕翻深度調(diào)控，以利于土壤蓄水保墑和恢復(fù)地力。鹽堿地水稻在生育中期應(yīng)進(jìn)行除草，可采用機(jī)械、半機(jī)械和人工等方式，一般在分蘗期，抽穗期、孕穗期進(jìn)行。7.3.2病蟲害防治水稻常見病害主要包括水稻白葉枯病、水稻紋枯病、水稻瘟病、細(xì)菌性條斑病、水稻稻曲病等；常見蟲害主要包括地稻螟蟲、稻飛虱等。病蟲害防控主要采用抗病品種、保持土壤通氣性，并結(jié)合藥劑治療。正常年份，水稻用藥時間和防治對象以當(dāng)?shù)夭∠x情報為準(zhǔn)，病蟲害發(fā)生嚴(yán)重時，適當(dāng)增加用藥量。7.4收獲當(dāng)植株莖桿變黃，上部葉片變成黃色，下部葉片枯黃下垂，稻穗表面變成黃褐色，稻穗下垂，即可收獲。8光伏暗管排水系統(tǒng)設(shè)計8.1光伏暗管排水系統(tǒng)組成光伏暗管排水的工程設(shè)計中光伏方陣和排水泵站機(jī)組的工程設(shè)計應(yīng)符合SL540-2011的要求。光伏發(fā)電系統(tǒng)（見圖一），由光伏板組件、控制器、蓄電池和逆變器組成。圖1光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖光伏暗管排水系統(tǒng)，由暗管排水工程，光伏排水泵站組成。（見圖2）7圖2光伏暗管排水系統(tǒng)示意圖8.2光伏發(fā)電系統(tǒng)8.2.1一般要求太陽能資源條件全年日照時數(shù)應(yīng)不小于2200h；全年太陽總輻射量應(yīng)不小于1000kW?h/(m2?a)。環(huán)境條件至少應(yīng)考慮下列其它環(huán)境條件，并將它們的作用在設(shè)計文件中闡明，機(jī)組生存的極限最低溫度為-40oC，極限最高溫度為+60oC；50年一遇的最大風(fēng)速應(yīng)不大于50m/s。8.2.2光伏供電系統(tǒng)外觀要求光伏組件應(yīng)滿足下列要求：——光伏組件的框架應(yīng)整潔、平整、無毛刺、無腐蝕斑點(diǎn)；——組件的整體蓋板應(yīng)整潔、平直、無裂痕，組件背面不得有劃痕、碰傷等缺陷；——光伏組件的每片電池與互連條排列整齊，無脫焊、無斷裂；——光伏組件的接線裝置應(yīng)密封，極性標(biāo)志應(yīng)準(zhǔn)確和明顯，與引出線的聯(lián)接牢固可靠。技術(shù)性能要求光伏組件主要性能參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)測試條件（即大氣質(zhì)量AM1.5、1000W/m2的輻照度、25℃的電池工作溫度）下應(yīng)滿足如下要求：8——峰值功率：標(biāo)稱峰值功率±3%；——壽命及功率衰減：光伏組件正常條件下的使用壽命應(yīng)不低于25年，在10年使用期內(nèi)輸出功率應(yīng)不低于90%的標(biāo)準(zhǔn)功率，在25年使用期限內(nèi)輸出功率應(yīng)不低于80%的標(biāo)準(zhǔn)功率。光伏組件第1年內(nèi)輸出功率衰減率應(yīng)小于等于3%；光伏組件前3年內(nèi)累計輸出功率衰減應(yīng)小于等于5%；——光伏組件質(zhì)保期不少于5年；——光伏組件通過TUV、UL、國內(nèi)金太陽等相關(guān)認(rèn)證。8.3光伏水泵排水系統(tǒng)8.3.1光伏排水系統(tǒng)分類按電能傳遞路線應(yīng)分為以下兩類：a）光伏方陣直接驅(qū)動的排水機(jī)組；b）蓄電池（組）儲能的排水機(jī)組。按水泵驅(qū)動電機(jī)的電流形式應(yīng)分為以下兩類：a）由直流電動機(jī)驅(qū)動光伏水泵的排水機(jī)組；b）由交流電動機(jī)驅(qū)動光伏水泵的排水機(jī)組。按水泵工作原理應(yīng)分為以下兩類：a）離心泵排水，包括普通離心泵和專用離心泵；b）容積泵排水，包括活塞泵、螺桿泵、其它泵。8.3.2光伏排水機(jī)組技術(shù)要求水泵選型：水泵的選擇應(yīng)滿足SL540-2011的相關(guān)規(guī)定要求，水泵設(shè)計流量與暗管排水面積相關(guān)，不大于80m3/h，揚(yáng)程與地下水位和排水溝的高程相關(guān)，按照GB50288-2018中規(guī)定進(jìn)行計算。水泵配套設(shè)備選擇管路、閥門、聯(lián)接件、密封件、PLC控制系統(tǒng)、控制柜、驅(qū)動設(shè)備等。9水泵防處理措施用普通鋼材或鑄鐵制作的零件，其配合表面應(yīng)涂防銹油脂，非配合表面涂漆。用普通鋼材制作的進(jìn)水濾網(wǎng)、螺釘、螺母等零部件應(yīng)鍍鋅防銹。8.4自制系統(tǒng)8.4.1光伏排水機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：——最大功率跟蹤；——機(jī)組啟動與停止；——調(diào)節(jié)光伏方陣輸出電流、電壓、功率；——顯示主要運(yùn)行參數(shù)；——防雷；——安全保護(hù)。8.4.2每個電氣元件應(yīng)具有適當(dāng)?shù)目闺姶鸥蓴_性能指標(biāo)，在選擇所有電氣元件時應(yīng)保證其在整個電氣系統(tǒng)內(nèi)不會對其他元件和周圍環(huán)境產(chǎn)生有害的影響；控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置合適的開關(guān)裝置，以便滿足維護(hù)、實(shí)驗(yàn)、故障檢測、修理等需要；控制系統(tǒng)在發(fā)生故障時應(yīng)能保護(hù)光伏組件、水泵及其他電氣元件不受損壞，應(yīng)提供由于超載和短路時的過電保護(hù)；應(yīng)考慮安裝和運(yùn)行期間導(dǎo)線所能承受的機(jī)械應(yīng)力；應(yīng)保護(hù)人和牲畜避免因直接或間接接觸機(jī)組帶電部件而可能引起的危險，防止直接接觸帶電部件的保護(hù)應(yīng)達(dá)到如下規(guī)定：防止大于12mm的固體物體侵入，防止噴灑的水侵入防雨，或防止與垂直的夾角小于60°的方向所噴灑的水造成損失。9光伏暗管排水系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)確定9.1暗管排水區(qū)域設(shè)計排水量確定設(shè)計排水量應(yīng)根據(jù)GB50288-2018、SL4-2013和暗管設(shè)計面積確定。9.2光伏方陣容量確定9.2.1光伏方陣最大峰值水功率計算光伏方陣最大峰值水功率可按公式（1）計算Nsf=pgQmax.H…（1）式中：Nsf峰值水功率，W；p——水密度，kg/m3;g重力加速度，m/s2；Qmax水泵峰值流量，m3/h；H——系統(tǒng)總揚(yáng)程，m。9.2.1光伏暗管排水系統(tǒng)水泵峰值功率計算光伏暗管排水系統(tǒng)水泵峰值功率應(yīng)按公式（2）計算……（2）式中：Npf——排水系統(tǒng)峰值水功率，W；k3——流量修正系數(shù)，k3的值按附錄C選??；k4——排水機(jī)具形式修正系數(shù)；對于容積泵：流量大于等于5m3/h時，k4取0.7