灌溉工程规划设计说明

某灌溉工程规划设计说明

一、编制依据

1、《微灌工程技术规范》GB/T 50485-2009 2、《农田灌溉水质标准》GB5084-92 3、《节水灌溉技术规范》SL207-98

4、《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-1999

5、《中华人民共和国水利部水利工程设计概（估）算编制规定》 二、总体方案选择与布局 1．供水系统

在山角下设置一眼机井做为灌溉的主水源，供水至灌溉用蓄水池。 灌溉供水系统包括水泵动力机组。供水系统的选型和布置是否合理将影响整个灌溉工程的质量。选用国内著名厂家生产的水泵，具体型号见后面水泵选型设计部分。 2．过滤系统

灌水器极易被水源中的污物和杂质堵塞。因水源中不同程度地含有一定数量的砂粒，一般可采用物理过滤的方法除去水中的砂粒。根据单眼机井的出水量和种植区灌溉管理的实际情况，拟采用二级过滤系统，即离心过滤器+自动反冲洗叠片组合式过滤系统。根据水质和灌水器的结构，叠片式过滤器选用120目的国外进口过滤器，过滤精度很高。

过滤系统采用自动控制反冲洗系统，但需要定期进行维护，对管理人员的要求较严格。

3．施肥系统

考虑使用者管理情况，施肥系统采用施肥机，在泵出口干管、过滤系统前加注肥料，由水源泵本身提供压力。该施肥系统施肥高效节能、操作方便，能大大提高板栗的产量。 4．输配水管网

管道是灌溉系统的主要组成部分。工程主要采用的管材有PVC 、PE 等。管网系统中首部采用PVC 管，田间管网系统采用PE 管，微喷头、滴头及稳流器选用以色列进口产品。PVC 管材、PE 管材、管件等应选用国内著名厂家产品，符合国家规范标准要求。 5．灌水器

该项目微喷头工作压力0.20Mpa ，流量80L/h；

滴灌管工作压力0.1 Mpa，滴头间距1米，滴头流量3.6L/h； 小管出流稳流器工作压力0.1 Mpa，间距3米，流量60L/h。 三、田间灌溉工程设计 1. 滴灌系统 1.1 设计参数

水量充足，能够充分保证温室灌溉

根据设计规范及结合当地的实际情况，选用如下设计参数： (1) 日耗水强度：取5.0mm/d (2) 土壤湿润比：取80% (3) 灌水有效利用系数：η=0.9 (4) 设计灌水均匀度：Cu=0.95

1.2 灌水器的选择

据灌水器的种类和水力性能拟选用内镶片式滴灌管，滴头设计工作压力0.1MPa ，流量3.6L/h。 13 灌溉系统的管网布置

(1) 毛管布置

毛管为Ф16滴灌管，灌水毛管采用沿种植方向单行布置，毛管间距为3.0m ，滴头间距为1m 。

(2) 支管的布置

支管采用Ф75的PE 塑料管，设在地块纵向布置，支管首部设有控制阀、过滤器、施肥罐等，具体布置如图所示。

(3) 干管的布置

主干管管沿地块南北向布置1条，材料采用UPVC 塑料管，具体布置如图所示。

(4) 保护设备的设置

为使灌溉系统安全稳定的运行，在其首部设置了进气阀、压力表、网式过滤器等安全保护装置。

1.4 微灌灌溉制度的确定 (1) 设计灌水定额的推算

m =0。1(βmax -βmin )rzp /η 经计算得：m=26.15mm=17.43m3/h (2) 灌水周期的推算 公式： T=m/Ed

据计算果树的灌水周期为6.5天。 (3) 一次灌水延续时间 t=m×Se×Sr/q

经计算一次灌水延续时间为t=2.18小时。 (4) 灌溉系统工作制度

本系统采用轮灌的灌溉形式，分为8个轮灌区，每次灌溉一个区。 1.5 灌溉系统水力计算 (1) 沿程水头损失

PE 支、毛管水力计算的公式为

q 1. 75

h f =0. 505⨯10L 4. 75F

d

5

(2) 总水头损失：H-H f +Hi

Hi ：局部水头损失，取沿程水头损失的10%计算 1.6水泵选型

经计算水泵流量20m 3/h，扬程20m 2．小管出流系统 2.1设计参数：

根据设计规范及结合当地的实际情况，选用如下设计参数： ①日耗水强度：Ea ＝5mm/d ②土壤湿润比：蔬菜取90% ③灌水有效利用系数：η=0.95 ④设计灌水均匀度：Cu=0.95 ⑤土壤设计湿润比：P ＝40% 2.2灌水器的选择

据土壤类型和种植作物种类，拟选用：

压力补偿式稳流器，设计工作水头H d =10米，出水流量q d =50L/h。

2.3灌溉系统的管网布置 （1）毛管布置

毛管采用单行布置（即一行果树布置一条毛管），每行果树下设一条φ4的PE 管。

（2）支管的布置

支管布置在每个小地块的地边，每个支管控制100～200棵树，具体布置如图所示。 （3）干管的布置

从蓄水池开始用φ90UPVC 管沿果园的田间路边布置，具体布置如图所示。 （4）保护设备的装置

为使灌溉系统安全稳定的运行，在其首部设置了进气阀、压力表、网式过滤器等安全保护装置，同时在每个地块都设置一个排水装置，在支管的局部最低点。 2.4微灌灌溉制度的确定 （1）灌水定额：

m =

0. 1⨯γ⨯z ⨯p ⨯(θmax -θmin )

η

式中： m ——设计灌水定额，mm ； γ——土壤容重，g/cm3； z ——计划湿润土层深度，m ； p ——微灌设计土壤湿润比，%

θmax ——适宜土壤含水率上限（占干土重量的百分比，％）；

θmin ——适宜土壤含水率下限（占干土重量的百分比，％）；

η——灌溉水利用系数。

经计算：m ＝48.84mm=32.56m3/h。 （2）灌水周期： T =

m

η Ea

式中： m ——设计灌水定额，mm Ea ——设计耗水强度，mm/d； T ——设计灌水周期，d ；

η——灌溉水利用系数。

经计算： T ＝9.3d ，根据实际情况取9d 。

（3）一次灌水延续时间：

t =

m ⨯Se ⨯Sr

q

t ——一次灌水延续时间，h ； m ——设计灌水定额，mm ；

Se ——滴头间距，m ； Sr ——毛管间距，m ； q ——滴头流量，L/h。

经计算，板栗树一次灌水延续时间为分别为t=1.8小时。 （4）灌溉系统工作制度：

本系统考虑只有1台水泵，为防止出现10个灌水区争水现象，需要制定一套完整的轮灌制度。首先最多只能1个灌水区的分水阀门灌水，以便灌水系统安全稳定的运行，灌水均匀。 2.5灌溉系统水力计算 （1）沿程水头损失

Q m

UPVC 管水力计算的公式：h f =0. 948⨯10L n

d

5

Q m

PE 支、毛管水力计算公式：h f =0. 505⨯10L n F

d

5

h f

——沿程水头损失，m ；

L ——管道长度，m ； Q ——流量，m 3/h；

d ——管道内径，mm ；

m ——流量指数，与摩阻损失有关； n ——管径指数，与摩阻损失有关； F ——多口系数；

（2）总水头损失：

h =h f +h j

h j

——局部水头损失，取沿程水头损失的10％计算。

2.5水泵选型

经计算水泵流量20m 3/h，扬程20m 3．微喷灌系统

3.1微喷头选择及组合间距 （1）控制因素

● 土壤的允许灌溉强度

由于项目区土壤质地以砂壤土为主，其允许喷灌强度[p]=15mm/h。 ● 雾化指标

（2）确定喷头

选用以色列NAANDAN 公司的8991喷头，工作压力0.20Mpa ，流量80L/h；喷头雾化效果好，喷头旋转平衡轻柔，无振动现象，喷头安装高度距地面0.4m 。 （3）组合间距

喷头组合间距为3*3m。

（4）校核组合喷灌强度

微喷理论组合喷灌强度为：

ρs =

q 80

==8. 89mm/h a *b 3*3

考虑喷灌时的蒸发等因素，微喷灌的水利用系数约为90%左右，故实际的组合喷灌强度为

ρ=ρs *η=8. 89*0. 9=8. 0mm/h

喷头的组合喷灌强度小于土壤的允许喷灌强度，满足要求。 3.2制定微喷灌溉制度 （1）设计灌水定额

m =0. 1γ⋅h ⋅(β1-β2) /η

其中：m —设计灌水定额（mm ）；

γ—土壤干容重，取1.45g/cm3；

h —计划湿润层深度，10cm ；

β1—田间持水量（干土重）上限(%)； β2—田间持水量（干土重）下限(%)；

η—喷洒水利用系数。

适宜田间持水量的上、下限为70%和90%：

β1=30%⨯90%=27%，β2=30%⨯70%=21%

选取η=0.90

（2）设计灌水定额：

m =0. 1γ⋅h ⋅(β1-β2) /η

=0.1*1.45*10*（27-21）/0.90=9.67mm=6.45m3/亩 物日需水量

考虑主要作物为树木，设计临界期平均日需水量ETa=8mm/d； （3）设计灌水周期

T =m η/ET a

T —设计灌水周期（天）

m —设计灌水定额（mm ） ET a —作物日需水量（mm ）

η—喷洒水利用系数，取0.90 灌水周期为：

T =m η/ET a =9. 67*0. 90/8=1. 1天，取2天； （4）计算一次灌水工作时间

t =m η/ρ=

9. 67*0. 90

=1. 09h

8. 0

3.3灌溉系统水力设计 （1）灌水小区允许水头偏差率

根据《微灌工程技术规范》知，灌水器设计允许流量偏差率不大于20%。故本设计取20%。

灌水器工作水头偏差率与流量偏差率之间的关系可用下式表示：

[h v ]=

11-x q v (1+0.15q v ) x x

其中：

[h v ]——允许水头偏差率，%；

x ——灌水器流态指数，本设计中灌水器流量为80L/h，设计水头为20m ，喷头内水流为全紊流，流态指数为0.5；

q v

——流量偏差率，%；

综上计算有

[h v ]=

11-0.5⎛⎫⨯0.02⨯ 1+0.15⨯⨯0.02⎪=0.4120.50.5⎝⎭

（2）灌水小区允许水头偏差

[∆h ]=[h ]h

v

d

式中：

△h ——灌水小区允许水头偏差，m ；

h d ——灌水器设计水头，m 。

故，△h=0.412×20=8.24m。 （3）毛管极限孔数

N m =INT [(5. 446[∆h ]d 4. 75) /KS e q d 1. 75]0. 364

式中：

d ——毛管内径，d=28mm

qd ——灌水器设计流量，qd=80.0L/h； Se--灌水器间距，Se=3m； k —水头损失扩大系数，k=1.2。 计算得微喷灌毛管极限孔数：Nm=48； （4）毛管极限长度

Lm=S（Nm-1）+S0 Lm=3×48+1.5=145.5m；

根据以上计算数据，结合项目区地势情况，毛管铺设长度根据地块实际情况确定。

（5）毛管的水力设计

微喷毛管选用Φ32PE 管，其沿程水力损失按以下公式计算

h f =

f m

Q L b d

其中，对于PE 管，各参数

f =0. 505；m =1.75，b =4.75。 L —毛管长度（m ）；

Q —毛管流量（L/h），按平均流量计算Q =N ⋅q ； N —毛管上喷头数（个）； q —单喷头流量（m 3/h）；

d —毛管内径（mm ）。

毛管的局部水力损失估计为沿程水力损失的10%左右，故毛管上的水力损失为

h w =1. 1h f ⋅F =1. 1*

F 0. 505*5941. 75*80*0. 379=0. 16m 4. 7528—多口出流系数，根据m 、b 、N 值查表确定。

（6）支管水力设计

微喷支管采用Φ75PE 管，支管水力损失计算采用公式

h w =1. 1F ⋅f m 0. 5051. 75Q L =1. 1*0. 456**24200*66=1. 57m b 4. 75d 67. 8

（7）干管水力设计

微喷干管采用Φ90PVC 管，支管水力损失计算采用公式

h w =1. 1f m 0. 505Q L =1. 1**500001. 77*172. 4=12. 73m b 4. 77d 84. 6

（84）管网总水头损失

0.16+1.57+12.73＝14.46m ；

（94）首部及其它设备压力损失

首部过滤及施肥等设备压力损失为1.0m ；

微喷头工作压力为0.20Mpa ；

（10）灌溉压力要求

P=14.46+1.0+20=35.46m

3.4水泵选型

故水泵流量25m 3/h，扬程39m