团蔬菜滴灌技术设计.docx
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团蔬菜滴灌技术设计
Preparedon22November2020
团蔬菜滴灌技术设计
141团蔬菜保护地生产示范项目节水灌溉技术设计
工程设计采用的规范标准：
依据的有关技术规范、规程、节水灌溉技术规范主要有：
1）《节水灌溉技术标准》SL207-98。
2）《微灌工程技术规范》SL103-95。
3）《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-1999。
4）《农田灌溉水质标准》GB5064-92。
典型滴灌系统参数设计
141团蔬菜保护地生产示范项目共亩滴灌地，种植无公害蔬菜。
种植模式采用一膜一管：
（20+30+20+30+20）cm，膜内毛管铺设间距；（土壤为壤土，滴头流量为h）。
根据目前蔬菜种植模式和多年实践经验，确定如下设计参数。
典型设计滴灌系统设计基本资料
序号
项目名称
单位
数量
一
土壤与作物
1
土壤结构
壤土
2
设计日耗水量Ea
mm/d
7
3
土壤湿润层深度Z
M
4
土壤设计湿润比P
%
5
田间持水量
%
25
5
适宜的土壤含水率上限
%
6
适宜的土壤含水率下限
%
二
灌水器
1
选型
单翼迷宫式滴灌带
2
工作水头
M
10m
3
流量
L/h
4
滴头间距
M
5
毛管间距
M
6
铺管方式
一膜一管
系统水源
该滴灌的水源为井水。
系统动力
距滴溉系统首部附近有高压线路，不需架设高压线，只需架设安装变压器、配电箱、水泵即可满足滴灌系统运行需要。
滴灌系统结构
滴灌系统采用如下结构：
水源（加压）→计量装置（水表、压力表）→离心过滤器→网式过滤器（施肥罐）→干管（地埋PVC-U管）→支管（地面PE黑管）→滴灌管→滴头。
为降低能耗，管道系统中支管与分干管，滴灌带与支管、干管与分干管按各条田的具体形状，以优化方式采用鱼骨式布置，目的是达到操作管理方便，系统投资和运行费用最低的效果。
水量平衡
计算公式：
Q=10IaA/ηt
A
Q
T
Ia
η
（hm2）
（m3/h）
（t/d）
（mm）
（%）
20
7
90
式中：
A－可灌面积，hm2；
Q－可供流量，m3/h
Ia－设计供水强度，mm/d；
Ea－设计耗水强度，mm/d；
Po－有效降雨量，mm/d；
t－水源每日供水时数，h；
η－灌溉水利用系数。
泵站
根据水量平衡计算结果，选择250QJ50/60-3潜水泵，可满足滴灌系统工作压力和设计流量。
在过滤器出口安装水表，逆止阀，在过滤器和施肥罐的前后分别设置一个压力表，观察其压力变化。
在滴灌系统的最高处设置进排气阀，以调节管网进气和排气，防止停水时管网内产生负压和开始供水时管网排气不畅产生气阻，造成管网破坏，影响正常供水。
灌水定额
m=γZPw（Qmax-Qmin）/η
其中：
Z——计划湿润层深度，根据实验中实测资料，蔬菜根系层深度，生育期最大为45cm。
Pw——土壤湿润比，由《微灌工程技术》式2-9。
Pw——NpSeW/（Sp·Sr）×100%。
Np——每棵作物的滴头数，Np=（1/）×=
Se——滴头沿毛管上的间距，Se=。
W——湿润宽度（或单个滴头的湿润直径），W=。
Sp——作物株距，Sp=。
Sr——毛管铺设间距，Sr=05m。
以上参数代入式中得Pw=%。
Qmax、Qmin——土壤含水率上、下限分别按田间持水量的90%和65%。
即Qmax=，Qmin=。
γ——土壤容重，γ=cm3。
则灌水定额m滴=γZPw（Qmax-Qmin）/η。
=××××m3/亩·次。
注：
此定额为蔬菜盛果期的灌水定额。
灌水周期
T=（m/Ea）×η
式中：
T—设计灌水周期（d）；
m—设计灌水定额（mm）；
Ea—设计耗水强度（mm/d），根据实践经验蔬菜取7；
η—灌溉水利用系数，；
根据实测取蔬菜日耗水量Ea=7mm/d，则灌水周期
T=（m/Ea）×η=7*=天
一次灌水延续时间
t=（m×Se×SL）/q
式中：
t—一次灌水延续时间，h；
m—设计灌水定额（mm）；
Se—滴头间距（m）；
SL—毛管间距（m）；
q—滴头设计流量（L/h）；
t=（m滴×Se×SL）/qd=（××）/=小时
轮灌组N=20h/d×÷=19组，根据实际情况取不大于20组。
但由于条田规格不一样，各小区一次性灌水时间也不相同，由式：
t滴=（轮灌面积×设计灌水定额/水源流量）/η。
分别计算各灌水小区的一次灌水延续时间。
轮灌时一次开7个大棚的球阀，共14次灌完。
141团滴灌工程设计参数
种植模式
土壤类型
土壤容重
（g/cm3）
Qmax
Qmin
土壤
湿润比
湿润
宽度
滴头
流量
（L/h）
毛管
间距
（m）
灌水
定额
（mm）
灌水
周期
（d）
延续
时间
（h）
（20+30+20+30+20）
壤土
141团蔬菜保护地生产示范小区东西宽396米，南北长402米。
蔬菜保护地地块形状及系统布置见附图，灌溉机井位于地块条田的边缘，主干管东西向布置，分干管沿种植方向东西向布置，系统布置三条分干管，支管垂直种植方向，毛管沿种植方向铺设。
滴灌设备包括水泵、过滤装置及干、支、附、滴灌管。
水源流量50m3/h，控制面积亩，根据水量平衡计算及水力计算结果，选250QJ50/60-3潜水泵。
井水进入滴灌系统经离心及网式过滤器。
过滤器选用LWS-150组合式，水头损失为6-10m。
施肥系统选用容量为100L的施肥罐。
Nm=INT{（[△h2]）/（KSe）}
其中：
[△h2]——毛管的允许水头偏差，m，[△h2]=β2[△h]
d——毛管内径，d=16mm，
K——水头损失扩大系数，K=~;
Se——毛管上分流孔的间距，Se=；
qd——滴头设计流量，qd=h。
滴灌带选用单翼迷宫式滴头，当滴头间距为，滴头流量q=h时，Q=。
蔬菜种植模式为（20+30+20+30+20）cm，滴灌带选用内径为16mm的PE单翼迷宫式滴灌带，以该产品的参数进行设计。
滴头间距Se=，滴头流量q=h，毛管平均铺设间距Sc=，流态指数X=。
依据《SL103-95微灌工程技术规范》，当滴灌的均匀系数Cu＞80%，滴头设计允许流量偏差率qv≤20%，滴头的流态指数X=，则滴灌的允许设计水头偏差率[hv]应为。
[hv]≤[qv]/X·{1+（1-X）/X·[qv]}
≤×{1+×/×}
≤%
滴头的定额工作压力为100Kpa（10米水头），则灌水小区允许水头偏差[△h]为：
[△h]=[hv]·hd=×10=。
毛管和辅管的允许水头偏差
[△h]毛=[△h2]=β2[△h]=×=
[△h]辅=[△h1]=β1[△h]=×=
Nm=INT{（[△h2]）/（）}
=INT{（××）/（××）}
=201个。
则毛管辅设长度L毛≤221×=。
管道管径的确定方法选择经济流速法。
塑料管材的经济流速通常取V=~s，PVC-U管材不大于2m/s，PE管材不大于s。
滴灌带选用单翼迷宫式滴头，毛管内径为16mm。
毛管沿程水头损失为：
hf=K（fSqdm/db）[（N+）m+1/（m+1）-Nm（1-So/S）]。
毛管的局部水头损失可按沿程水头损失的20%考虑。
毛管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。
hf=×××=。
毛管的局部水头损失可按沿程水头损失的20%考虑，即
hw毛=毛=×=
毛管总水头损失为：
h毛=hf毛+hw毛=+=
辅管沿程水头损失：
hf=K（fSqdm/db）[（N+）m+1/（m+1）-Nm（1-So/S）]
辅管局部水头损失按沿程水头损失的20%考虑。
辅管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。
一个灌溉小区内的每条支管上同时最多开启120条毛管，用一个辅管控制，则
Q铺=Q毛×13=×13=h
d铺=1000[4Q铺/（3600πv）]
=1000×[4×÷（3600××3）]=
辅管采用PE管，管径32mm，壁厚，工作压力。
沿程水头损失：
hf铺=K（fSqqm/db）[（N+）m+1/（m+1）-Nm（1-So/S）]
=。
辅管局部水头损失按沿程水头损失的20%考虑。
hw铺=×=
则辅管总水头损失：
h铺=m。
设计中支管选用PE薄壁管，管径63mm，壁厚1mm，工作压力。
支管沿程水头损失：
hf=Kf（Qm/db）L。
支管局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑。
支管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。
支管管径按管道经济流速确定：
d支=1000[4Q支/（3600πv）]
=1000×[4×÷×3600×]=
v——塑料管径经济流速，m/s，v=~s，不大于s。
Q支——支管流量，m3/h，Q支=80/6=h。
支管沿程水头损失hf支=Kf（Qm/db）L
=×××
=。
支管局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑。
hw支=支=。
支管总水头损失：
h支=。
干管沿程水头损失：
hf=Kf（Qm/db）L。
d干=1000[4Q干/（πv）]
=1000×[4×80÷×3600×]=153mm
d分干=1000[4Q干/（πv）]
=1000×[4×80÷×3600×]=137mm
设计干管、分干管选用PVC-U管，工作压力，干管管径160mm，壁厚，分干管管径，壁厚mm。
干管沿程水头损失：
hf干=Kf（ΣQ干nmLn/dnb）
由于考虑以后作物的轮作，滴灌与其它灌水技术互相运用及便于运行方式的调整，干管及分干管不考虑变径。
干管水头损失计算
序号
长度（m）
管内径（mm）
流量（m3/h）
沿程损失hf干（m）
干（m）
1
411
50
2
3
4
5
6
合计
干管总水头损失为：
h干=hw干+hf干=
微灌系统设计水头H
H=Zp-Zb+ho+Σhf+Σhw
H——微灌系统设计水头，m。
Zp-Zb——典型毛管进口与水源设计水位之间的之差，。
ho——典型毛管进口的设计水头，ho=10m。
Σhf——水泵至典型毛管进口的管道沿程水头损失，m。
Σhw——水泵至典型毛管进口的管道局部水头损失，m。
取二级过滤冲洗排污的水头损失之和为10m，枢纽中各级闸阀的局部水头损失之和为。
141团蔬菜保护地生产示范项目水力计算表
单位：
米
管道名称
管道
长度
（m）
流量
（L/h）
管径
（mm）
沿程
损失
（m）
局部
损失
（m）
总损失
（m）
滴灌带
16
附管
32
支管
60
13333
63
分干管
402
50000
125
主干管
198
50000
160
毛管工作压力10
首部损失10
系统水头损失30
系统总水头损失30
机泵选型
根据管网设计流量和工作压力，查水泵手册，初选250QJ50/60-3潜水泵，流量50m3/h，扬程60m，电机功率15kw。
压力均衡计算
根据系统轮灌组的划分，对各节点压力进行校核。
选取同一轮灌组中同一轮灌小区最近和最远的一条毛管进行计算。
因地形平坦，计算中不考虑地形高差引起的水头变化。
根据灌水器流量公式Q=，计算对应值：
Hmax=mQ=h
Hmin=10mQ=h
流量偏差qv=（Qmax-Qmin）/qd×100%=%＜［qv］=20%
流量偏差满足规范要求。
水锤验算
计算公式：
C=1435/（1+［2100（D-e）］/Ese）
△H=C△V/g
△V=V初-V末
△H——直接水锤的压力水头增加值（m）；
C——水锤波在管中的传播速度（m/s）；
g——重力加速度（m/s2）；
D——管道外径（mm）；
e——管壁厚度（mm）；
Es——管材的弹性摸量（MPa）；
PVC-U管D=160mme=Es=2500MPa
C=s
V初=m/sV末通常选用m/s
△V=m/s
△H=
计算结果小于管道工作压力，故不做复杂的水锤防护措施。
因塑料管材的彭胀系数较大，为使管线在温度变化时可自由伸缩，初步拟定干管上每200m设置一个伸缩节。
在直径大于50mm的管道末端、转弯、分岔和阀门处应设镇墩，干管每200m设一镇墩50×50cm。
为保证系统管网的正常运行，需在管路上安装控制和保护装置。
滴灌系统工程平面布置图、管系结构连接示意图及离心过滤器连接图见附图。
投资估算
1骨干工程执行水利部水建[1998]15号文“关于印发《水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》的通知”规定进行编制。
2定额
建筑工程执行[1988]水电基字第19号文，采用《水利水电建筑工程概算额》，投资估算扩大10％。
该工程执行[1993]水建第63号文，采用《水利水电设备安装工程概算定额》（中小型），投资估算扩大10％。
施工机械台班费执行能源水规[1991]1272号文，系用《水利水电工程施工机械台班费定额》，并根据水建[1998]15号文规定,一类引用乘以的调整系数。
3基础单价计算
人工工资执行新水基字（1992）11号文“关于颁发《新疆水利水电基本建设工程概（估）算编制规定（试行）的通知》”及新水基定字（1996）004号文“关于颁发《新疆水利水电工程概（估）预算编制标准补充规定》的通知”规定计算。
人工预算单价不考虑夜间施工津贴。
取消其他直接费中的夜间施工增加费。
人工预算单价为元/工日。
材料预算价格，水泥按石河子南山水泥厂供应价，钢材、木材等主要材料按石河子供应价，砂石骨料按当地料场的供应价，以上材料加至工地仓库运杂费构成工地预算价。
材料设备价格，原价参考本地区类似工程实际价。
4其它直接费
建筑工程按直接费的4％，安装工程按直接费的%。
5现场经费
土方工程按直接费的5％，石方工程按直接费的7％，砼工程和按直接的费的7％，机电、金属结构设备安装工程按人工费的50％。
6间接费
土方工程按直接工程费的4％，石方工程按直接工程费的7％，砼工程按直接工程费的5％，机电、金属结构设备安装工程按人工费的80％。
7计划利润
按直接工程与间接之和的7％计算。
8税金
按直接工程费、间接费、计划利润之和的%计算
9临时工程和其它费用执行“调改意见”，分别建安工作量的5％和8％计取。
10田间工程
执行新水基字[1992]第11号文和新水基定字[1996]第004号文规定进行编制，工程单价根据“调改意见”乘以的系数。
投资估算
根据膜下滴灌工程的配套设施及其它建设项目开支，141团蔬菜保护地生产示范项目总投资万元。
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