145团滴灌井水技术设计Word格式.docx
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0.5
4
土壤设计湿润比P
%
70
田间持水量
25
适宜的土壤含水率上限
22.5
6
适宜的土壤含水率下限
16.25
二
灌水器
选型
单翼迷宫式滴灌带
工作水头
M
10m
流量
L/h
3.2
滴头间距
0.3
毛管间距
1.52
铺管方式
一管四行
1.2.1系统水源
典型设计以井水做为滴灌的水源。
1.2.2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,只需调换安装变压器、配电箱、水泵即可满足滴灌系统运行需要。
1.2.3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。
1.2.4水量平衡(选6分场3连10-6号地井水作为典型计算)
计算公式:
Q=10IaA/ηt
A
Q
T
Ia
η
(hm2)
(m3/h)
(t/d)
(mm)
(%)
74.53
207
20
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。
1.2.5泵站
根据水量平衡计算结果,选择流量230m3/h,扬程40.7+动水位的潜水泵,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。
1.2.6灌水定额
m=0.1γZPw(Qmax-Qmin)/η
其中:
Z——计划湿润层深度,根据实验中实测资料,棉花根系层深度,生育期最大为50cm。
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=(1/0.3)×
0.1=0.333
Se——滴头沿毛管上的间距,Se=0.3m。
W——湿润宽度(或单个滴头的湿润直径),W=1.06m。
Sp——作物株距,Sp=0.1m。
Sr——毛管铺设间距,Sr=1.52m。
以上参数代入式中得Pw=70%。
Qmax、Qmin——土壤含水率上、下限分别按田间持水量的90%和65%。
即Qmax=22.5,Qmin=16.25。
γ——土壤容重,γ=1.5g/cm3。
则灌水定额m滴=0.1γZPw(Qmax-Qmin)/η。
=0.1×
1.5×
0.5×
70×
(22.5-16.25)/0.9
=36.5mm=24.3m3/亩·
次。
注:
此定额为棉花花铃期的灌水定额。
1.2.7灌水周期
T=(m/Ea)×
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),根据实践经验棉花取5;
η—灌溉水利用系数,0.90;
根据大田实测取棉花日耗水量Ea=5.0mm/d,则灌水周期
η=(36.5/5)*0.9=6.6天
1.2.8一次灌水延续时间
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×
SL)/qd=(36.5×
0.3×
1.52)/3.2=5.2小时
轮灌组N=20h/d×
6.6d÷
5.2h=25组,根据实际情况轮灌组数不应大于25组。
设计条田轮灌组数为24组。
石总场滴灌工程设计参数
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
(L/h)
毛管
间距
(m)
灌水
定额
周期
(d)
延续
时间
(h)
(10+66+10)+66
1.5
1.06
36.5
6.6
5.2
1.2.9灌溉制度
根据多年来大田棉花膜下滴灌灌溉制度的研究和实践应用,确定灌溉定额如下表:
棉花膜下滴灌灌溉制度表(参考计划)
作物
名称
灌溉方式
灌溉
4~5月
6月
7月
8月
9月
棉花
膜下滴灌
(m3/亩)
280
次数
13
1.2.10管系总体布置
典型设计地块形状及系统布置见附图,灌溉水源位于地块条田的边缘,主干管沿条田边缘布置,分干管沿种植方向布置,系统布置五条分干管,支管垂直种植方向,毛管沿种植方向铺设。
1.2.11滴灌设备选型
滴灌设备包括水泵、过滤装置及干、支、附、滴灌管。
水源流量230m3/h,控制面积1118亩,根据水量平衡计算及水力计算结果,选用流量230m3/h,扬程40.7m+动水位的潜水泵。
井水进入滴灌系统经离心及网式过滤器。
过滤器水头损失为6-10m。
施肥系统选用容量为300L的施肥罐。
1.2.12管道设计及水力计算
1.2.12.1毛管极限孔数
Nm=INT{(5.466[△h2]d4.75)/(KSeqd1.75)}0.364
[△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=1.1~1.2;
Se——毛管上分流孔的间距,Se=0.3m;
qd——滴头设计流量,qd=3.2L/h。
滴灌带选用单翼迷宫式滴头,当滴头间距为0.3m,滴头流量q=3.2L/h时,Q=0.780H0.596。
棉花种植模式为(10+66+10)+66cm,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=0.3m,滴头流量q=3.2L/h,毛管铺设间距Sc=1.52m,流态指数X=0.596。
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=0.596,则滴灌的允许设计水头偏差率[hv]应为。
[hv]≤[qv]/X·
{1+0.15(1-X)/X·
[qv]}
≤0.2/0.596×
{1+0.15×
(1-0.596)/0.596×
0.2}
≤34.2%
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=0.342×
10=3.42m。
毛管和辅管的允许水头偏差
[△h]毛=[△h2]=β2[△h]=0.55×
3.42=1.88m
[△h]辅=[△h1]=β1[△h]=0.45×
3.42=1.54m
Nm=INT{(5.466[△h2]d4.75)/(KSqd1.75)}0.364
=INT{(5.466×
1.88×
164.75)/(1.2×
3.21.75)}0.364
=194个。
则毛管辅设长度L毛≤194×
0.3=58.2m。
设计中,根据条田的具体长度,可布8条支管,设计毛管最大辅设长度为50m。
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=1.2~1.8m/s,PVC-U管材不大于2m/s,PE管材不大于3.5m/s。
1.2.13.2毛管水头损失计算:
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+0.48)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=1.08×
(0.505×
3.21.75/164.75)[(167+0.48)2.75/2.75-1671.75×
0.5]
=1.04m。
毛管的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×
1.04=0.208m
毛管总水头损失为:
h毛=hf毛+hw毛=1.04+0.208=1.25m
1.2.12.3辅管管径选择及水头损失计算:
辅管沿程水头损失:
hf=K(fSqdm/db)[(N+0.48)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开启12条毛管,用一个辅管控制,则
Q铺=(Q毛×
12)/2=(1066×
12)/2=6400L/h
d铺=1000[4Q铺/(3600πv)]0.5
=1000×
[4×
6.4÷
(3600×
3.14×
3)]0.5=27.2mm
辅管采用PE管,管径32mm,壁厚1.6mm,工作压力0.25MPa。
沿程水头损失:
hf铺=K(fSqqm/db)[(N+0.48)m+1/(m+1)-Nm(1-So/S)]
=0.9m。
hw铺=0.9×
0.2=0.18m
则辅管总水头损失:
h铺=1.08m。
1.2.12.4支管管径及水头损失计算
设计中支管选用PE薄壁管,管径63mm,壁厚1mm,工作压力0.25MPa。
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)]0.5
14.375÷
(3.14×
3600×
1.8)]0.5=53.2mm
v——塑料管径经济流速,m/s,v=1.2~1.8m/s,不大于3.5m/s。
Q支——支管流量,m3/h,Q支=230/16=14.375m3/h。
支管沿程水头损失hf支=Kf(Qm/db)L
=1.08×
0.505×
(143751.75/614.75)×
(113.5-18.24/2)
=3.29m。
支管局部水头