滴灌工程设计图集 滴灌工程设计.docx

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滴灌工程设计图集滴灌工程设计

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滴灌工程设计

（1）总体方案

规划高标准蔬菜种植区内的滴灌区有可利用方塘3座，各方塘分别控制的田块及面积如表16：

（2）工程设计

三个方塘控制的滴灌面积相近，取方塘5及所控制的面积为典型说明滴灌设计过程。

方塘5控制的三个田块总面积为17公顷（255亩），种植早春或秋延茄果类蔬菜（如番茄、甜椒）为主，夏季主要以速生叶菜栽培居多，茄果类蔬菜一般采用地膜加棚膜覆盖栽培，株行距一般为30～50cm。

考虑到项目区劳动力价格较高，设计采用固定式滴灌系统。

1）管网总体布设

方塘5位于控制区西南部，蔬菜南北向种植，输水干管南北向布置，支管东西向布置，通过三通、辅助支管将毛管与支管连接，把灌溉水流送至畦中，详见单体工程设计。

2）系统设计标准

当滴灌的均匀系数Cn＝98％，滴头的流量变差qv≤10％时，取滴头的流态指数x＝0.5，则滴灌的允许设计水头偏差率[hv]应为：

[hv]≤[hv]≤

qvx0.10.5

（1+0.15）

1-xx

[qv]

⨯0.1

（1+0.15）=25%

1-0.50.5

[hv]≤0.25

根据项目区土质情况，依据《微灌工程技术规范》（SL103—95），取滴灌的允许灌水强度P允＝15mm/h。

由于灌溉系统既要考虑到春、秋季果菜类的灌溉，又

要兼顾夏季速生叶菜的灌水，故取滴灌的设计湿润比P＝90％。

3）毛管与滴头间距的确定

蔬菜密植根浅，一次滴灌定额很小，在种植品种方面，既可能有株行距较大的茄果类蔬菜，也可能有密植的叶菜类蔬菜，拟定毛管的间距（S1）为1.0m，滴头间距（Se）为0.3m，一条毛管控制两行作物，并选择国内常用的φ16mm迷宫式毛管，滴头流量取3L/h，工作压力100kpa。

4）毛管极限长度的校核

取滴头的工作压力为100kPa，由于滴灌区地势平坦，支管接干管处不设水阻管或压力调节器，则系统支、毛管的允许压力差[∆h]为：

[∆h]=[hv]hd

根据以上计算，将数值代入式中得

[∆h]=0.25⨯10

=2.5（m）

按一般惯例，将允许水头差按0.55：

0.45的比例分配给支、毛管:

[∆h]毛=0.55[∆h]=0.55⨯2.5=1.38（m）

[∆h]支=0.45[∆h]=0.45⨯2.5=1.12（m）

当滴灌中滴头流量为3.0L/h、滴头间距为0.3m、滴灌均匀度为98％时，不考虑地形变化，φ16mm毛管允许铺设的最大长度Ｌ毛为

L毛

⎛5.446[∆h]d4.75

毛

=S⨯INT

1.75RSeqd

⎝

⎫⎪⎪⎭

0.364

式中：

Ｌ毛—毛管的极限长度，mS—滴头间距，为0.3m

INT

—取整符号

[∆h]毛—毛管的允许水头偏差值，为1.38m

d—毛管内径，取14mm

R—水头损失扩大系数，R一般取值范围为1.0～1.2，本次设计取R=1.0

qd—滴头设计流量，为3.0L/h

经计算L毛为：

L毛

⎛5.446⨯1.38⨯144.75

=0.3⨯INT1.0⨯0.3⨯3.01.75

⎝

⎫⎪⎪⎭

0.364

=46.14（m）

本次设计Ｌ毛取典型长度40m可满足要求，因此支管典型间距为80m。

5）滴灌制度的拟定①灌水定额

取计划湿润层深度z＝0.3m，滴灌土壤含水率上、下限分别为田间持水量的90％和65％，即θmax=0.243,θmin=0.185，滴灌水的利用系数取0.9，土壤湿润比P=90%,耕层土壤容重γ=1.38g/cm3，则灌水定额m滴为：

m滴=

557yz（θmax-θmix）p

557⨯1.38⨯0.3⨯（0.243-0.185）⨯90%

0.9

=13.37（m/亩）

3

η

=

取m滴=13.5m3/亩=20.22mm②灌水周期

根据SL103—95，取蔬菜日耗水量Ea=7.20mm/d，则灌水周期T为

T=

m滴Ea

η=

20.227.20

⨯0.9=2.81（d）

③菜地一次灌水持续时间（t）：

t=

m滴SeSl

qd

=

20.22⨯0.3⨯1.0

3.0

=2.02（h）

④轮灌区的划分。

根据田块布置的毛管及滴头数量，可以计算出单根毛管设计流量：

Q毛=40/0.3⨯3.0=400（L/h）=0.40（m/h）

3

取潜水泵出水量Q泵

N=

Q泵Q毛

=

=80m/h

3

，则同时可以进行滴灌的毛管数量N为：

N=200（条）

800.40

=200（条），取

灌溉面积为S1＝40×200×1.0＝8000m2＝12亩

按系统每天工作T1＝14h计，则方塘控制一次灌水周期为：

T=

S⨯tS1T1

式中

S—方塘控制的田块面积

t—菜地一次灌水持续时间，为14h

则：

T=

255⨯2.0213.50⨯14

=2.73（d）因此，采用上述轮灌方法比较经济合理。

6）各级管道管径的确定及水利计算①毛管水头损失计算：

Q毛=n滴qd

式中

Q毛—毛管进口流量,L/hn滴—毛管上滴头个数

n滴=

L毛Se

=

400.3

=134（个）

Q毛=134⨯3.0=402（L/h）

毛管内径为14mm>8mm,可认为管内流态为光滑紊流，故可按下式计算：

hf

m+1

fsqd⎡（N+0.48）=-N⎢b

m+1d⎣

m

m

（1-

s0⎤

）⎥s⎦

式中

hr—等距多孔管沿程水头损s—分流孔间距，m,

本例取s

失，m

=0.3m

s0—多孔管进口至首孔的间N—分流孔总数，本例取Nqd—灌水器设计流量，L/f—摩阻系数，查表1d—管内径，mm，本例dm—流量指数，m

=1.75

距，m,本例取s=0.3m

=134

d

h,本例q=3.0L/h

-6，f=0.505=13.6mm

b—管径指数，b＝4.75

将上述数据代入上式，得

hf毛=

0.505⨯0.3⨯3.0

14

4.75

1.75

⎡（134+0.48）1.75+10.3⎤1.75⨯⎢-134⨯（1-）（m）⎥=0.97

1.75+10.3⎦⎣

毛管局部水头损失可按沿程水头损失的20％考虑,即：

hw毛=0.2hf毛=0.2⨯0.97=0.19（m）

毛管总水头损失为：

hf毛+hw毛=0.97+0.19=1.16（m）

②支管管径及水头损失计算：

3

设计同时有两条支管工作，则支管流量Q支=Q干/2=40（m/h）

取支管经济流速V支=1.3m/s,则：

d支=1000

4Q支3600πv

＝18.8

Q支v

=104（mm）

。

当支管末

选取φ110×5.3/0.6的PE管为支管，其计算内径d支

=99.40mm

端200条毛管同时开启时，且支管局部水头损失为沿程水头损失的10％，则实际支管水头损失为：

沿程水头损失：

hf支=

fQ支L

b

d支m

=0.464⨯10

5

⨯

40

1.77

⨯320

4.77

99.4

=3.02（m）

式中：

hffQ

—管道沿程水头损失（m）—摩阻系数f=0.464⨯10—流量，（40m/h）

3

5

m—流量指数,m=1.77d—管道内径99.40mm

b—管径指数，b=4.77

L—管道长度，支管长取320m

局部水头损失：

hw支=10%hf支=0.1⨯3.02=0.30（m）

支管总水头损失为：

3.02+0.30=3.32（m）③干管管径及水头损失计算：

若取干管经济流速V干为1.3m/s，干管管径为：

d干=1000

4Q干3600πV

=

4⨯803600⨯3.14⨯1.3

=147（mm）

根据市场可供商品PE管情况，干管选用φ160×7.7/0.6PE管，其计算内径为144.6mm，干管水头损失计算为：

沿程水头损失：

hf干=

fQ干L

bd干m

=0.464⨯10⨯

5

80

1.77

⨯350

4.77

144.6

=1.88（m）

局部水头损失：

按沿程水头损失的10％考虑，即：

hw干=10%hf干=0.1⨯1.88=0.19（m）

干管总水头损失为：

1.88+0.19=2.07（m）

同理，经过计算,滴灌区方塘的管道系统情况如表17。

各方塘配置的PE管道干管（分干管）选取的型号为φ160×7.7/0.6,支管选取的型号为φ110×5.3/0.6，辅助支管的型号为φ63mm，毛管的型号为φ16mm迷宫式毛管。

7）滴灌首部枢纽布置设计

由于方塘为敞开水面水源，水中含有一定的有机物（如动植物残体和菌藻类微生物）及小于0.2mm的泥沙,因此，进入管网的水采用二次过滤。

设计前级过滤器采用沙石过滤器，次级过滤器为网式过滤器。

另外，为方便施肥，每个系统配一台施肥器。

8）机泵选型

①按下式计算滴灌系统设计水头H：

H=Zp-Zb+h0+

∑h

f

+

∑h滴灌工程设计

w

式中：

H—滴灌系统设计水头，m

ZP-Zb—典型毛管进口与水源动水位之间的高差，取5mh0—典型毛管进口的设计水头，取h0＝10m

∑h∑h

f

—水泵至典型毛管进口的管道沿程水头损失—水泵至典型毛管进口的管道局部水头损失

w

前已计算出,干、支、毛管的沿程水头损失之和∑hf＝0.97＋3.02＋1.88＝5.87m，局部水头损失之和∑hw1＝0.19＋0.30＋0.19＝0.68（m）。

取二级过滤器冲洗排污前的水头损失之和为10m，枢纽中各级闸阀的局部水头损失之和为1.0m。

则∑hw＝0.68＋10＋1.0＝11.68（m）。

H=5+10+5.87+11.68=32.55（m）

经计算各方塘滴灌系统设计水头如表18:

②机泵选型

选用潜水泵为提水机具，根据管网设计流量和工作压力，查水泵手册，各系统水泵选型及主要技术参数见表19。

9）管网结构设计

由于当地的最大冻土层深度小于0.5m，考虑到机耕对管道的影响，设计干（分干）、支管的埋设深度（管顶以上）为0.6m。

为控制各支管的运行，支管首部设控制闸阀，尾部设泄水阀，各闸阀、泄水阀分别砌阀门井、泄水井保护。

为了防止因阀门启动，使管道内产生水锤引起爆管，经计算，支管阀门启闭时间不得小于7s。

因此，在运行管理时，应控制阀门的启闭时间在10s以上，即可防止水锤的产生。