管灌喷灌设计方案Word下载.docx
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《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》(GB/T20203-2006);
《中国地震烈度区划图》(GB18306-2001);
《水利水电工程设计工程量计算规定》(SL328-2005);
《武威市凉州区节水增效高效节水灌溉发展2016年度工程实施方案》等
3>
布置形式
采用树枝状管网布置形式,干支两级固定管路,毛渠临时修筑土渠,单井形成干支毛三级渠道灌溉系统。
4>
出水口间距及灌溉制度
根据实际情况,支管间距100m,出水口间距100m。
另外,由于该地块土壤质地全部为沙壤土,渗漏量大,单口出水量不能过小,所以确定每个轮灌组开两个出水口,单井出水量设计为120立方米/小时,每个轮灌组的出水口至少分布在两条支管上。
(2)管灌工程设计说明
水源工程
项目区管灌水源为地表水,项目区现状地表水农田灌溉渠系模式为干、支、斗、农四级渠道进行配水,本次设计地表水管灌工程利用灌区原干、支渠进行配水,在支渠分水口后设进水池,容积为5m3,进水池前设置过滤网,进水池长5m,宽1.2m,深1.0m。
根据地形实际高差,复核管网水头损失,不满足管灌工作水头要求增加干管空留段。
干管进水口为水流从明渠进入管道的设施,为防止泥沙及杂物进入管道,在进口段设置拦污栅1道。
管道进水管段管道采用钢管与PVC干管衔接,钢管首段安装过滤网。
管网工程
低压输水管网布置为梳齿状,采用干管、支管二级管道输配水形式,干管从引水点引至项目区,垂直于干管布置支管。
从技术经济角度出发,管道布置本着长度最短、尽可能利用原有渠道、减少施工干扰的原则进行。
现状田间渠道间距为50~120m左右,干管布置从入水口接至田间,支管管道上每隔50m布置一个给水栓,通过塑料软管接入畦块进行灌溉,在干管、支管连接处设闸阀井,支管末端设排水井,管道埋设于项目区最大冻土层以下加0.2m。
<
控制、量测和保护设备选型
A、管灌系统控制设备:
在干管入口、各支管入口各设1套闸阀;
在支管末端排水井内设排水塑料球阀,便于在冬季放空管道内积水,防治管道冻裂现象的发生。
B、管灌系统保护设备:
包括快速空气阀和排气阀。
快速空气阀安装在管线高处;
排气阀安装在管道最末端排水井内。
C、管灌系统测量设备:
包括压力表。
管灌系统压力表安装在干管进口,每个首部选用1个0.6MPa压力表。
具体型号根据管网系统确定。
给水栓
根据灌溉系统设计流量、压力及管灌系统特点,分析现状灌区已配套安装的给水设施使用优缺点,采用玻璃钢多功能给水栓,型号根据灌水系统合理确定。
上下栓体由中间法兰连接成型。
给水栓设外保护措施,为钢制外罩(2mm厚钢板),出水口接软管进行灌溉。
5>
土建设计
A首部设计
取水口后设管道进水池,尺寸为长×
宽×
高:
5.0m×
1.2m×
1.0m,采用现浇C20砼,厚20cm。
取水口与斗渠采用钢管连接,斗渠段设拦污栅一道,钢管进水口段采用喇叭口并设过滤网。
进水池后设置闸阀井,尺寸为长×
1.0m×
1.0m,为使管道运行安全,干管首部也采用钢管与进水池连接,并在钢管上安装过滤网。
在钢管与pvc干管连接处设控制闸阀。
为避免灌区杂物进入进水池对管道造成堵塞,进水池顶部全部采用预制盖板进行封闭,单块预制盖板尺寸为:
长1.6m×
宽0.5m×
厚0.12m。
进水池要定期清淤,及时清理杂物,保持水流清洁,以确保管灌系统稳定运行。
B管槽开挖设计
管槽开挖深度由灌区最大冻土层深度确定,开挖槽底宽取0.5m,边坡1:
0.75。
C闸阀井、排水井
依据管灌运行管理及划分情况,考虑干管向支管分水,干、支管连接处设闸阀井,各支管末端设置排水井,排水井井底铺卵石层以渗水。
闸阀井、排水井结构形式均为圆形,井盖为预制C25钢筋砼结构,直径1.5m,厚6cm;
井壁为M10水泥砂浆砌砖结构,直径1.5m,深1.75m,厚24cm,井壁内侧抹面为M10水泥砂浆,厚2cm。
D镇墩设计
干支管弯头连接处设镇墩,结构采用C20现浇砼结构。
(3)管道尺寸的确定
管材
地埋塑料管采用高压PVC管。
管道尺寸确定
、经济流速
根据有关资料介绍薄壁PVC管流速V管=1.0-2.0m/s
、管径确定:
D=1.13Q/V
式中A——经济断面
D——管道设计内径
Q——管道设计流量(m³
/h)
V——管道适宜流速(m/s)
依据上式计算成果并参考生产厂家产品规格尺寸确定各管段管径,详见管道平面图。
(4)水头损失计算
、沿程水头损失
公式:
hf沿=λ.LQm/dn
式中hf沿——沿程水头损失(m)
L——管路长度(m)
D——管道内径(mm)
λ、m、n——分别为:
摩阻系数、流量指数、管径指数
λ=0.948×
105m=1.77n=4.77
依据上式在管网布置图上确定最不利管线,逐段计算沿程水头损失,累加为总沿程损失。
详见水头损失计算表。
、局部水头损失
取沿程水头损失10%作为局部水头损失,即hf局=0.1hf沿。
详见水头损失计算表
水头损失计算表
井号
管段
管长
管径
流量
hf沿
hf
1
#——1
300
315
75.8
2.09
2.30
1——2
250
37.9
3.87
4.25
2
200
2.29
160
3
450
101
5.21
5.72
50.5
6.43
7.07
4
400
4.63
5.08
(5)配套管件及附属建筑物设计
该工程给水栓共设计650个,全部采用螺杆式给水栓,水栓体与竖管用承插连接,铁丝包箍,胶圈止水。
安全阀
每眼井管路首端安装一个可调节弹簧式安全阀。
出水口
为防止给水栓出水冲刷毛渠和损坏给水栓,每个给水栓处建一座出水口,采用给水栓钢制外罩(2mm厚钢板),C20砼稳定墩。
管道沟及毛渠
管道沟深1.8米,底宽0.5米,开挖时一侧抛土,毛渠按设计流量和实际地形修筑,满足不冲不淤要求。
管路首端
进水池与管道连接处设闸阀、压力表、安全阀、逆止阀,管路在进水池出水口直接与地下输水管路连接。
(2)喷灌工程设计
项目区节水灌溉总面积总计为9608亩,其中6300亩采用指针式喷灌和卷盘喷灌,微灌等节水灌溉工程形式。
设计依据:
(1)《牧区草地灌溉与排水技术规范》(SL334-2005);
(2)《喷灌工程技术规范》(GB/T50085-2007);
(3)《喷灌工程技术》。
设备要求
依据以上《规范》要求指针式喷灌设备的技术指标如下:
(1)配置下垂软管式低压喷头,喷灌均匀系数不低于85%,喷灌强度与雾化指标要符合国标要求。
(2)中心支点和桁架要标准化设计,达到通用化,中心支撑采用C型钢,中心支点与首跨采用柔性连接,以适应地块坡度变化要求。
(3)跨体主管法兰连接采用内镶式橡胶密封件,密封圈不能外露,防老化和紫外线的照射的保护措施。
(4)主跨管出水口需采用焊接加固,主跨管内壁无凸起,对水流不产生阻挡,降低水流沿程损失。
(5)塔架车控制塔盒盒体采用双层中空结构设计,塔盒开启需具备安全自锁结构,仅在切断电源的条件下塔盒才能打开。
(6)塔架车构架采用单腿C型钢支撑,车轮中心距不小于4.2米,以确保设备良好的通过能力和行走稳定性。
(7)输水管为镀锌钢管,要符合国家标准《节水型产品技术条件与管理通则》GB/T18870-2002,
(8)爬坡能力为25%,地隙大于2.7m。
喷灌工设计说明
项目区节水灌溉9608亩采用喷灌,管灌,微灌和滴灌等节水灌溉工程形式,其中喷灌选用指针式喷灌机和卷盘喷灌机进行灌溉,总控制喷灌西片区6300亩,东片区2972亩,根据地块现状共布设13套指针式喷灌机机组和两套卷盘喷灌机,,每套机组控制面积121亩到525亩不等。
指针式喷灌
项目区地块为起伏坡地,根据指针式喷灌机对坡度的适应性以及规模化,机械化灌溉的特性,选用指针式喷灌机。
大型指针式喷灌机的喷灌方式是一种实用高效的灌溉手段,它具有低压喷洒,洒水均匀和投资回报效率高等优点。
指针式喷灌机需有比较宽敞的空间进行旋转,有长度为59m、54m、48m的跨架,有4米到19米的多种悬臂可选用,根据地块的实际大小,选择合适跨体长度和悬臂组合以最大化利用地块。
技术特点:
⑴能耗低,灌溉均匀度高;
⑵高效节水,节水量达到75%以上;
⑶安装简便,操作简单,使用安全;
⑷使用寿命长,整机的平均使用寿命在20年以上,PVC管寿命10年以上。
本次设计选用的指针式喷灌机应有比较宽敞的空间进行旋转,指针式喷灌已经被证明是一种实用高效的灌溉手段,它具有洒水均匀和投资回报效率高等优点。
指针式喷灌机的技术特点:
(a)、喷灌机的旋转臂越长、每公顷的灌溉成本越低;
(b)、全自动的电子控制系统;
(c)、能在低水压条件下作业;
(d)、无需人力或拖拉机牵引。
⑴布置原则
①充分利用该喷灌机的优点,采用不同喷洒半径的喷灌机交叉使用,使土地充分灌溉。
②喷灌机的喷洒范围间要留出适当的干燥空间,以便放置供配电设备。
③放置同一台喷灌机的地块高差不大于25%。
④机组交叉的间隙要适当,防止运行期喷灌机臂相遇相互损伤。
依据项目区地形和以上布置原则,本次设计选用指针式喷灌机。
该项目区内共设置113套指针喷灌机组,工程布置详见节水灌溉示范项目实施方案工程平面布置图。
⑵设计依据
《节水灌溉工程技术规范》GB/T50363—2006
《喷灌工程技术规范》GB/T50085-2007
⑶喷灌设备要求
依据《喷灌工程技术规范》,指针式喷灌设备的技术指标如下:
(1)配置下垂软管式低压喷头,喷灌均匀系数不低于85%,喷灌强度与雾化指标要符合国标要求。
(2)中心支点和桁架要标准化设计,达到通用化,中心支点与首跨采用柔性连接,以适应地块坡度变化要求。
(3)跨体主管法兰连接采用内镶式橡胶密封件,不能外露,防老化和紫外线的照射的保护措施。
(4)主跨管出水口需采用焊接加固,主跨管内壁无凸起,对水流不产生阻挡,降低水流沿程损失。
(5)控制塔盒的开启需具备安全自锁结构,仅在切断电源的条件下塔盒才能打开。
(6)塔架车车轮中心距不小于4.2米,以确保设备良好的通过能力和行走稳定性。
⑷系统布置
根据项目区地形选择喷灌机,以项目区1号机组为例,1号机组控制半径为292m,控制面积为401,选择喷灌机共5跨,跨长为59m跨体一跨,跨长为54m跨体四跨,在喷灌机末端加装19m悬臂,满足设计要求。
按项目区灌溉水源水量和喷灌机工作流量,需根据不同设备覆盖面积,制定每台机组的系统流量。
项目区内有高压线,但不满足输电要求,需对水源首部及大型机组进行部分输电及配电线路布置,要求输电线路电压10kV,配电线路电压0.38kV,由变压器进行电压调节。
指针式喷灌机喷洒图形为圆形,在运行过程中各机组之间或地角易形成漏喷区,为了提高土地利用率,可在末端加装尾枪,但鉴于项目地所在区域风力较大,蒸发量大。
项目地土壤非纯砂壤土,在高水压打击条件下容易被压实,而且地块非平坦土地,容易造成局部地表径流,故在本方案中不采用末端加装尾枪。
⑸喷灌机设计
根据项目区地块面积和作物种植情况,本着经济适用的原则,此次设计按控制面积的不同分别进行典型设计。
喷灌机性能见表3.3-1。
表3-1指针式喷灌机组性能表
控制半径
(m)
59米跨数
54米跨数
末端悬臂长(m)
控制面积(亩)
系统总流量(m3/h)
入口压力(bar)
292
11
19
401
100
2.06
1灌溉系统流量设计
根据喷灌工程的喷洒原理,按满足作物最高日需水量进行计算,系统流量按下式计算:
=977(m3/h)
式中:
Q—灌溉系统设计流量,m3/h;
Ea—作物最高日耗水量,紫花苜蓿Ea=0.008m/d;
A—典型设计灌溉面积,A项目区=401亩(圆形喷洒面积);
t—日工作小时数,t=22h;
经计算得:
Q=97m3/h,选用出水量Q=100m3/h的水泵1台,才能满足系统需水的要求。
②E2060-G292m(DYP-292)大型指针式喷灌机设计
A水源工程配置
选用的DYP-292指针式喷灌机系统要求总流量为100m3/h,设计利用地表水作为喷灌机的供水水源,采用1台出水量100m3/h的离心泵供水。
因该项目为节水项目,故水源建设考虑最佳位置,现以1号喷灌机组所控制地块为典型地块进行设计,喷灌机田间管道与水源布置见平面布置图。
B管网系统布置
供水水源设在地块边缘,通过PVC输水管道由水源直接供给喷灌机。
因供水距离300米,为较少沿程水流损失,选择φ200PVC,PVC管道内径采用以下经验公式计算水流速度:
式中:
d——管道内径,mm;
Q——设计流量,本工程设计流量94m3/h(0.026m3/s);
V——管道内的经济流速,取1~1.5m/s;
通过计算,本次设计管道管径选取φ200(内径194),管材为PVC,管道内流速为1.34m/s。
喷灌机以供水口为圆心做圆周运动,单台喷灌机控制401亩草场。
根据作物生长的不同时期,可调整喷灌机旋转时间和速率。
C工作制度制定
每次灌水时,先打开机泵,然后再运行指针式喷灌机。
为降低蒸发损失和飘移损失,工作尽量安排在夜间,每天计划工作18h-24h。
项目区土壤主要为沙壤土,最大允许喷灌强度P=15mm/h,喷灌机机组控制面积为401亩,为防止喷灌机喷水量过大产生地表径流,故喷灌机每转一圈供水量应控制在4300m3以内,喷灌机每小时出水量100m3,则喷灌机转一圈控制在46小时以内。
本次设计29.3小时转一圈,每亩地每次喷水量为6.5m3,灌溉定额为26m3/亩,则喷灌机转4圈可以满足灌水需求。
喷灌机在7.5天内即可完成424亩的喷灌,灌水周期小于设计灌水周期8天,满足设计要求。
D水力计算
a管道沿程水头损失计算
hf——管道沿程水头损失,m;
f——摩阻系数,f=94800;
Q——管道流量,Q主=94m3/h,Q支=03/h;
d——管道内径,d主=194,;
m——流量指数,m=1.77;
b——管径指数,b=4.77;
L——管长,
b管道局部水头损失hj按沿程水头损失的10%计算。
具体结果见表4.3-2。
经计算得,汇流后管道总水头损失为7.03m。
hf主=6.39m
hj主=0.64m
表3-2DYP-292型喷灌机-#21地块PVC管道水头损失
地块号与输水管
长度(m)
直径
(mm)
承受压力(MPa)
水头损失(m)
备注
沿程
局部
合计
11#
310
0.63
2.39
0.64
3.03
1#水泵向喷灌机供水
E水泵的选型
a.喷灌系统设计扬程计算
喷灌系统的设计扬程应按下式计算:
H=hf+hj+hmin+h动+h泵
hf—沿程水头损失(m),hf=hf主+hf支=6.39m;
hj—局部水头损失(m),hj=hj主+hj支=0.64m;
hmin—喷灌机入口压力(m),hmin=21m;
h泵—泵房内的水头损失(m),一般取3m,取3m
h动—水源水位差深,h动=1m。
经计算:
水泵设计扬程为32.03m。
b.水泵的选型
根据移动式喷灌设备的总扬程和总流量确定水泵的型号。
本次设计水源井选用1台200QJ63-48/4型离心水泵,选取的水泵性能及参数见表3.3-3。
表3-3潜水泵性能及参数
编号
水泵型号
流量(m3/h)
扬程(m)
配套功率(KW)
数量(台)
12
200QJ63-48
33
④砼重力机座
为了稳固指针式喷灌机,在喷灌机中心需建一座砼重力机座,用来支撑喷灌机中心的支架。
指针式喷灌典型地块一示意图
PVC供水管道
R292m
离心加压泵
401亩
埋深与回水装置
管道全部设计为地埋管道。
本次设计埋深为0.6m,该埋深完全能保证管道的正常运行。
沟槽断面底宽0.5m,上口宽1.0m,深度0.6m,弃土堆放在管沟同一侧,最少1.0m以外。
为防止管内排水不净冬季结冰破坏管道,根据项目区内地面坡差整高程走向的具体情况,选用向PVC末端排水方式,在地埋管道的末端管处下边设置2寸回排管接头,管道埋设比降为1:
2000,首端高高,末端低,以便管道中的余水排出。
水泵与管网连接方式
选用水泵管到出水口用连接弯管到地下与地埋管道连接,本方式不用单向阀,减少水锤冲击。
6>
出水口立管防冻拔措施
一是在出水口立管上涂一层黄干油、包上一层塑料膜,再回填沙土。
二是在出水口立管周围填粗砂,降低含水率,防止冻拨。
7>
供电设计
项目区需新建电力配套设备及高低压线路,为喷灌设备及水泵供电,水源泵配备配电柜,设于泵房内。
喷灌机及机电泵用电从变压器直接接低压电缆。
新建泵房变配电工程包括配电线路,变电工程,所选水泵的电动机为低压电动机,在满足降低起动电流并保证起动转矩的要求的情况下,采用自藕变压器起动。
为保证电气接线、低压电器的安装及相关构筑物的施工质量要严格按照《电气装置安装工程施工及验收规范》进行操作。
本设计内容包括:
取水泵房室内开关设备电气安装设计、动力及照明电气安装设计。
8>
负荷性质和供配电电源及运行方式
输电线路:
10KV
负荷性质:
低压动力
供电电源:
0.38KV
9>
电气设备的防火
井房内电气设备的防火,应贯彻“预防为主,防消结合”的消防工作方针,预防火灾,减少火灾危害。
应积极采用先进的防火技术,做到保障安全,使用方便,经济合理。
10>
照明
泵站应设置正常工作照明、事故照明以及必要的安全照明装置。
照明装置电压宜采用交流220V,泵房照明电源应由固定可靠电源供电;
安装高度低于2.5m时,应采用防止触电措施或采用12~36V安全照明。
11>
变压器的选择
变压器的选择中考虑负荷率在0.75为宜,此时变压器运行安全可靠,经济节能。
(主要由于变压器的工作原理及工艺、材料、结构等因素决定的)。
采用需要系数法确定计算负荷。
Pjs=Kx.Ps
Qjs=Pjs.tgφ
式中:
Ps——设备总容量(不计备用设备容量);
Kx——需要系数,它与用电设备的工作性质、台数、设备效率和线损有关,泵的电动机设备负荷需要系数0.8;
cosφ——功率因数,泵的电动机的设备负荷功率因数0.8;
tgφ——用电设备组的功率因数角对应的正切值,泵的电动机的设备负荷功率因数角对应的正切值0.75。
项目区供电工程需新架设高压线路1.76km,铺设低压线路3.485km,项目区需2台100KVA变压器,1台50KVA变压器。
3、工程勘测设计质量、进度、安全管理措施及方案
(1)工程设计工作质量管理方案
(1)、前期对职工进行“质量第一”的教育;
认真推行质量管理,提高勘察设计质量。
(2)、勘察工作要正确反映客观实际,对现场地形、地质概况、原有设备状况以及使用情况等原始资料的收集必须准确、齐全,以满足编制设计文件的要求。
对勘察的原始资料不得遗失或任意涂改。
(3)、对设计文件进行严格的审定进行层层把关,重大的技术方案和技术问题必须经总工程师审定。
(4)、设计人员对勘察、设计、施工和竣工投产全过程的设计工作负责,对设计文件存在的质量问题负责解决及修正。
施工中有必要到现场才能解决的问题,设计人员应到现场解决。
(5)、设计所应指派设计人员参加设计会审,施工图技术交底,竣工验收等工作,并应定期对有代表性或重点的工程设计项目进行回访。
(6)、勘察设计中发生的差错及质量问题,除在原始的设计文件中予以更正外,还应进行登记统计。
(7)、设