沿黄重度盐碱地区稻田光伏暗管排水技术规程

1内蒙古沿黄重度盐碱地区稻田光伏暗管排水技术规程本文件规定了内蒙古沿黄重度盐碱地区稻田暗管光伏排水的相关技术，涉及到脱硫石膏施用、暗管排水、配套的水肥、种植以及太阳能光伏供电系统、光伏水泵排水系统所涉及的技术和定义、适用条件与技术要求。本文件适用于内蒙古自治区沿黄灌区重度盐碱地改良与利用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50288-2018灌溉与排水工程设计标准SL4-2013农田排水工程技术规范SL540-2011光伏提水工程技术规范TD/T1043.2-2013暗管改良盐碱地技术规程第2部分：规划设计与施工DB15/T2567-2022中重度盐碱地暗管排水排盐及配套改良措施技术规程3术语与定义下列术语和定义适用于本文件。盐碱地改良salinelandimprovement降低或消除土壤盐碱危害的改良技术措施。3.2重度盐碱地区severesaline-alkaliarea耕作层土壤（0cm～30cm）含盐量大于0.5%，pH值大于9.5，碱化度大于30%。3.3土壤含盐量soilsaltcontent土壤中所有可溶性盐分的总量，单位以每千克土壤中含有可溶性盐的克数表示。2脱硫石膏Desulfurizationgypsum治理烟气中治理二氧化硫后而得到的工业副产石膏，主要成分为二水硫酸钙CaSO4•2H2O。3.5暗管系统subsurfacepipesystem由吸水管、集水管、检查井、排水泵站及自动控制水位装置等组成的排水系统。3.6暗管排水subsurfacepipedrainage依据水盐运移规律，利用暗管排出土壤中多余的水分和盐分，将地下水位控制在临界深度的排水方法。3.7暗管坡降slopeofpipe暗管起始端与末端的高差与其之间的水平距离之比。3.8暗管埋深depthofsubsurfacepipe暗管中心线与地面之间的平均垂直距离。3.9暗管间距spacingofsubsurfacepipe指两条相邻同级平行暗管中心线之间的距离。3.10基肥basefertilizer在播种前或移植前施用的肥料。追肥topdressing作物生长期间为满足作物中后期营养需要而施用的肥料。3光伏系统Photovoltaicsystem利用电池组件将太阳能直接转化为电能的装置系统。3.13光伏方阵photovoltaicarray将太阳能电池组件以一定的排列方式组合起来(如方阵列，圆形阵列等)以便于更好的采集光能用于发电，提高光能利用率。由若干个太阳能电池组件连同支撑结构组合成的发电单元。光伏排水SolarPumpingWater将太阳的辐射能转变成电能,再由电能驱动光伏水泵来达到扬水之功效。通过光伏排水技术手段将暗管中汇集到集水井中的地下水排出。3.16光伏方阵的峰值功率peakpowerofphotovoltaicarray太阳电池组件方阵，在标准测试条件下的额定最大输出功率。3.17水泵Waterpump输送液体或使液体增压的机械。4脱硫石膏施用重度盐碱土属于碱化土，需施用脱硫石膏。所施用脱硫石膏为治理烟气中治理二氧化硫后而得到的工业副产石膏，主要用于改良碱性土壤和石灰性土壤，主要成分为二水硫酸钙(CaSO4•2H2O)。4.2施用量脱硫石膏在重度碱化稻田土壤上施用量分别为1500-2000kg/亩。4.3施用方法在4月下旬泡田前，将粉末状脱硫石膏均匀撒施于平整后的碱化耕地，先通过旋耕与耕层土壤混合均匀，然后灌溉，灌溉以淹灌方式为宜，以充分溶解脱硫石膏及淋洗土壤耕层的盐分。45暗管排水5.1暗管材质与滤料吸水管是管径为80mm的PVC单臂波纹管，集水管是管径为160mm的PVC硬塑料管，该区域的暗管排水工程属二级排水系统，外包滤料选择耐酸、耐碱、对作物无害、对作物无污染且便于施工的材料，使用过程中应考虑成本投入，就地取材，具体参数应符合TD/T1043.2-2013规定进行确定。5.2暗管工程参数吸水管是管径为80mm的PVC单臂波纹管，集水管是管径为160mm的PVC硬塑料管。具体要求应符合TD/T1043.2-2013中的相关规定，集水管直径按TD/T1043.2-2013中规定进行确定。5.2.1暗管间距根据TD/T1043.2-2013和DB15/T2567-2022规定，以及河套灌区土质，渗透系数，运行维护以及投资等综合情况，选择适宜的埋设方式及间距，间距一般应<70m，该区域选择暗管间距20m。5.2.2暗管埋深根据TD/T1043.2-2013和DB15/T2567-2022的定，以及河套灌区自然环境，地下水临界埋深和冬季最大冻土深度合理设置暗管埋深，现可采用试验埋深不超过1.3m。5.2.3暗管坡降吸水管的坡降应在1‰~1.5‰之间，集水管坡降应在0.6‰~1‰之间。6配套的灌水和施肥6.1灌溉制度水稻的灌溉定额，随着水稻品种和栽培季节的不同而异，多采用浅-深-浅的灌水方法，即分蘖和分蘖以前采用浅灌，分蘖后期采用深灌，黄熟期之前采用浅灌，进入黄熟期即排水晒田，内蒙古河套灌区常在490~660m3/亩。6.1.2灌水周期5水稻生育期中大部时间需进行灌水，仅在黄熟期待收获时不需要灌水，水稻合理灌溉原则为：深水返青、浅水分蘖、有水壮苞、干湿壮籽。6.1.3播前灌水（泡田）水稻种植之前对本田灌水，浸泡耕作层土壤，便于种植水稻，泡田定额应参考泡田期的水面蒸发强度、土壤透水性、地势和地下水位状况确定，根据该区域的实际情况，确定泡田期的灌溉水量为36-42cm之间。6.1.4分蘖末期晒田在水稻有效分蘖数达到预定要求时，即可排水晒田，晒田的程度应根据土质情况水稻长势灵活掌握，时间一般为3~5天，多的可达20天以上。6.1.5黄熟期晒田该区域9月即进入晒田期，区域只排不灌，利用光伏排水泵站，排出集水，白天光伏泵站不能满足要求时，可开启蓄电系统，满足长时间大量排水。6.2基肥一是有机肥施用，一般在整地之前施用，施用牛粪；二是化肥施用，结合整地采用全面深施肥，稻田保肥能力强的地块，应以底施为主，生育期短的品种，可以采用一次性全层深施（尿素15kg/亩，磷酸二铵10kg/亩）。6.3追肥在水稻关键生育期（分蘖期、抽穗孕穗期、黄熟期）结合灌水施入氮肥（尿素），分蘖肥、穗肥、粒肥的施肥比例为2:1:1，其中蘖肥（5kg/亩）、穗肥（2.5kg/亩）均在生育中期施加，粒肥（2.5kg/亩）在9月施加，肥料的施加应根据农业要求。7配套的水稻种植措施春播前运用激光平地技术平整土地，平整深度达到1.2cm，一般1年平整一次。7.2播种进过大水泡田后于5月初进行水稻播种，播种方式为撒播。67.3耕作每3年深耕或深松1次，耕翻深度为25cm~30cm。一般应按照“秋耕宜深、春耕宜浅”的原则进行耕翻深度调控，以利于土壤蓄水保墒和恢复地力。盐碱地水稻在生育中期应进行除草，可采用机械、半机械和人工等方式，一般在分蘖期，抽穗期、孕穗期进行。7.3.2病虫害防治水稻常见病害主要包括水稻白叶枯病、水稻纹枯病、水稻瘟病、细菌性条斑病、水稻稻曲病等；常见虫害主要包括地稻螟虫、稻飞虱等。病虫害防控主要采用抗病品种、保持土壤通气性，并结合药剂治疗。正常年份，水稻用药时间和防治对象以当地病虫情报为准，病虫害发生严重时，适当增加用药量。7.4收获当植株茎杆变黄，上部叶片变成黄色，下部叶片枯黄下垂，稻穗表面变成黄褐色，稻穗下垂，即可收获。8光伏暗管排水系统设计8.1光伏暗管排水系统组成光伏暗管排水的工程设计中光伏方阵和排水泵站机组的工程设计应符合SL540-2011的要求。光伏发电系统（见图一），由光伏板组件、控制器、蓄电池和逆变器组成。图1光伏发电系统示意图光伏暗管排水系统，由暗管排水工程，光伏排水泵站组成。（见图2）7图2光伏暗管排水系统示意图8.2光伏发电系统8.2.1一般要求太阳能资源条件全年日照时数应不小于2200h；全年太阳总辐射量应不小于1000kW•h/(m2•a)。环境条件至少应考虑下列其它环境条件，并将它们的作用在设计文件中阐明，机组生存的极限最低温度为-40ºC，极限最高温度为+60ºC；50年一遇的最大风速应不大于50m/s。8.2.2光伏供电系统外观要求光伏组件应满足下列要求：——光伏组件的框架应整洁、平整、无毛刺、无腐蚀斑点；——组件的整体盖板应整洁、平直、无裂痕，组件背面不得有划痕、碰伤等缺陷；——光伏组件的每片电池与互连条排列整齐，无脱焊、无断裂；——光伏组件的接线装置应密封，极性标志应准确和明显，与引出线的联接牢固可靠。技术性能要求光伏组件主要性能参数在标准测试条件（即大气质量AM1.5、1000W/m2的辐照度、25℃的电池工作温度）下应满足如下要求：8——峰值功率：标称峰值功率±3%；——寿命及功率衰减：光伏组件正常条件下的使用寿命应不低于25年，在10年使用期内输出功率应不低于90%的标准功率，在25年使用期限内输出功率应不低于80%的标准功率。光伏组件第1年内输出功率衰减率应小于等于3%；光伏组件前3年内累计输出功率衰减应小于等于5%；——光伏组件质保期不少于5年；——光伏组件通过TUV、UL、国内金太阳等相关认证。8.3光伏水泵排水系统8.3.1光伏排水系统分类按电能传递路线应分为以下两类：a）光伏方阵直接驱动的排水机组；b）蓄电池（组）储能的排水机组。按水泵驱动电机的电流形式应分为以下两类：a）由直流电动机驱动光伏水泵的排水机组；b）由交流电动机驱动光伏水泵的排水机组。按水泵工作原理应分为以下两类：a）离心泵排水，包括普通离心泵和专用离心泵；b）容积泵排水，包括活塞泵、螺杆泵、其它泵。8.3.2光伏排水机组技术要求水泵选型：水泵的选择应满足SL540-2011的相关规定要求，水泵设计流量与暗管排水面积相关，不大于80m³/h，扬程与地下水位和排水沟的高程相关，按照GB50288-2018中规定进行计算。水泵配套设备选择管路、阀门、联接件、密封件、PLC控制系统、控制柜、驱动设备等。9水泵防处理措施用普通钢材或铸铁制作的零件，其配合表面应涂防锈油脂，非配合表面涂漆。用普通钢材制作的进水滤网、螺钉、螺母等零部件应镀锌防锈。8.4自制系统8.4.1光伏排水机组控制系统应具备以下功能：——最大功率跟踪；——机组启动与停止；——调节光伏方阵输出电流、电压、功率；——显示主要运行参数；——防雷；——安全保护。8.4.2每个电气元件应具有适当的抗电磁干扰性能指标，在选择所有电气元件时应保证其在整个电气系统内不会对其他元件和周围环境产生有害的影响；控制系统应设置合适的开关装置，以便满足维护、实验、故障检测、修理等需要；控制系统在发生故障时应能保护光伏组件、水泵及其他电气元件不受损坏，应提供由于超载和短路时的过电保护；应考虑安装和运行期间导线所能承受的机械应力；应保护人和牲畜避免因直接或间接接触机组带电部件而可能引起的危险，防止直接接触带电部件的保护应达到如下规定：防止大于12mm的固体物体侵入，防止喷洒的水侵入防雨，或防止与垂直的夹角小于60°的方向所喷洒的水造成损失。9光伏暗管排水系统相关参数确定9.1暗管排水区域设计排水量确定设计排水量应根据GB50288-2018、SL4-2013和暗管设计面积确定。9.2光伏方阵容量确定9.2.1光伏方阵最大峰值水功率计算光伏方阵最大峰值水功率可按公式（1）计算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——系统总扬程，m。9.2.1光伏暗管排水系统水泵峰值功率计算光伏暗管排水系统水泵峰值功率应按公式（2）计算……（2）式中：Npf——排水系统峰值水功率，W；k3——流量修正系数，k3的值按附录C选取；k4——排水机具形式修正系数；对于容积泵：流量大于等于5m3/h时，k4取0.7