灌排高兴镇茶园系统规划设计资料Word文档格式.docx
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灌区农作物为经济园林以茶叶为主,E—W种植,耕作层深度0.3~0.4m,生长期最大日平均耗水量为5mm/d。
5、水源资料:
罐区内现有机井一眼,稳定动水位为38.0m时,水井出水量为80m³
/h。
6、其他资料:
本地区供电有保证,喷灌设备充足。
灌区所属村镇经济较为发达,多数村民外出打工,人均年收入16860元。
二、示范区兴建的必要性和可行性
1、示范区兴建的必要性
项目区是该镇主要的茶叶种植区,年内降水分布不均及年际变化大,经济发展受到制约。
喷灌是一种先进的灌水方法,可以减少深层渗漏和田间无效蒸发,比常规灌溉节水40%-50%,而且又灌水均匀,不产生地面径流、保肥、省工省地等优点。
根据项目区水土资源条件,发展高技术的节水灌溉,扩大灌溉面积,增加农民收入,发展区域经济和改善周边生态环境都是十分必要的,也是当地农民急切的愿望。
2、示范区兴建的可行性
项目区为该镇茶叶生产的重要基地,交通方便,自然条件优越,土地平坦,一面坡,土质适中,土壤肥沃,气候条件较好,适宜种植茶叶等多种作物,且产量较高,项目区有机井一眼水量有保障,项目区农民对节水灌溉,增加灌溉面积,有着较高的积极性,一次,在项目区发展喷灌各方面条件都已具备,切实可行。
第二章喷灌系统的选型和管道系统布置
一、喷灌系统选型
系统选型因地制宜,综合以下因素选择:
水源类型及位置;
地形地貌,地块形状、土壤质地;
作物生长期降水量,灌溉期间风速、风向;
灌溉对象;
社会经济条件、生产管理体制、劳动力状况及劳动者素质;
动力条件。
具体选择如下;
(1)地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏,灌溉对象为蔬菜、茶园、果树等经济作物及园林、花卉和绿地的地区,选用固定式喷灌系统。
(2)地面较为平坦的地区,灌溉对象为大田粮食作物;
气候严寒、冻土层较深的地区,选用半固定式喷灌系统和移动式喷灌系统。
(3)土地开阔连片、地势平坦、田间障碍物少;
使用管理者技术水平较高;
灌溉对象为大田作物、牧草等;
集约化经营程度相对较高时,选用大中型机组式喷灌系统。
(4)丘陵地区零星、分散耕地的灌溉;
水源较为分散、无电源或供电保证率较低的地区,选用轻小型机组式喷灌系统。
因为该地区地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏,灌溉对象为蔬菜、茶园、果树等经济作物及园林、花卉和绿地的地区,选用固定式喷灌系统,即干、支管采用地埋式固定PVC管道。
二、选择喷头、确定喷头组合形式及组合间距
1、选择喷头
根据《喷灌工程技术规范》(GB/T50085—2007),粮食作物的物化指标在3000~4000的范围内。
初选ZY-2型喷头,喷嘴直径7.5/3.1
mm,工作压力0.25MPa,流量3.92m³
/h,射程18.6m。
该类型喷头的雾化指标为
Wh=1000H/D=1000×
25/7.5=3333
(2—1)
式中Wh——喷灌的雾化指标;
H——喷头的工作压力水头,m;
D——喷头的主喷嘴直径,mm。
注:
本式采用《灌溉排水工程技术》P191公式(7-6)
因此,ZY-2型喷头满足作物对雾化指标的要求。
2、确定喷头组合形式
喷头的组合形式亦称喷头的布置形式,系指喷灌系统中喷头间相对位置的安排。
在设计射程相同时,喷头组合形式不同,支管和竖管或喷头的间距也不同,喷头组合的原则是保证喷洒不留空白,并有较高的均匀度。
根据地块形状、系统类型、风向风速等因素综合考虑,此次选用正方型组合。
3、确定组合间距
本喷灌范围灌溉季节风向多变,喷头宜做等间距布置。
风速为3.4m/s,取Ka=Kb=0.95,则
a=b=KaR=0.951×
8.6=17.67(m)(2—2)
取a=b=18m
注:
本式采用《灌溉排水工程技术》P198公式(7-7)
4、设计喷灌强度
土壤允许喷灌强度[p]
=
12
mm/h,按照单支管多喷头同时全圆喷洒情况计算设计喷灌强度。
(2—3)
式中
——布置系数,查表7-5
a——喷头在支管上的间距
R——喷头射程
本式采用《灌溉排水工程技术》P190查表7-5
(2—4)
式中
——风系数,查表7-6
V——风速m/s
本式采用《灌溉排水工程技术》P191查表7-6
(2—5)
式中q——喷头流量,
——无风条件下单喷头喷洒的平均喷灌强度,
本式采用《灌溉排水工程技术》P190公式(7-3)
(2—6)
本式采用《灌溉排水工程技术》P190公式(7-4)
三、管道系统布置
喷灌区域地形平坦、中间偏上位置有机井一眼。
基于上述情况,拟采用干、支管两级布置。
干管在地块中间位置东西方向穿越灌溉区域,两边分水,支管垂直干管,平行作物种植方向南北布置。
平面布置详图见图:
第三章管道水力计
一、喷灌制度拟定
喷灌的喷灌制度,主要是设计灌水定额,设计灌水周期等
1、设计灌水定额:
是指作为设计依据的最大灌水定额。
当田间土壤含水量达到适宜于植物生长的下限时就应进行喷灌;
每次灌水量不能超过土壤的保水能力,以免发生深层渗漏。
所以,设计灌水定额(以毫米计)可用下式计算
(3—1)
——最大灌水定额,mm;
——土壤干密度,g/cm3;
h——计划湿润层深度,cm,一般大田作物取40~60cm,蔬菜取20~30cm,果树取80~100cm;
——喷洒水利用系数;
——适宜土壤含水量上限(质量百分比),可取田间持水量的85%~95%;
——适宜土壤含水量下限(质量百分比),可取田间持水量的60%~65%。
本式采用《灌溉排水工程技术》P201公式(7—11)
2、设计喷灌周期
主要指植物耗水量最旺时期的允许最大时间间隔(两次灌水的间隔时间),即设计灌水周期(以天计),它可用下式计算
T设=
η=
(取10d)(3—2)
式中T——设计灌水周期,计算值取整,d;
e——作物日蒸发蒸腾量,取设计代表年灌水高峰期平均值,mm/d;
本式采用《灌溉排水工程技术》P201公式(7—13)
二、喷灌系统工作制度拟定
1、喷头在一个位置上的喷洒时间
喷头在一个位置上的喷洒时间可按下式确定
(3—3)
式中t——喷头在一个工作位置的灌水时间,h。
本式采用《灌溉排水工程技术》P202公式(7—14)
2、喷头每日可工作的喷点数
(取三次)(3—4)
式中nd——喷头每日可以工作的喷点数;
td——日灌水时间,h,参见表7—14;
ty——移动喷头时间,h,有备用喷头交替使用时取零,可根据实际情况确定。
本式采用《灌溉排水工程技术》P202公式(7—15)
3、每次需要同时工作的喷头数
(取19个)(3—5)
式中np——同时工作的喷头数;
N——灌区喷头总数
本式采用《灌溉排水工程技术》P202公式(7—16)
4、每次需要同时工作的支管数
(取2根)(3—6)
np实际是20个
式中n支——每次同时工作的支管数;
n喷头——支管上的喷头数。
本式采用《灌溉排水工程技术》P202公式(7—17)
5、运行方案
根据同时工作的支管数以及管道布置情况,决定在干管两侧分别同时运行一条支管,分别自干管两端起始向另一端运行。
三、管道水力计算
管道水力计算的任务有二,即确定适宜管径和计算水头损失
1、管径的确定
干管管径的确定
根据系统运行方式,干管通过的流量为Q=3.92×
10=39.2(m3/h),主干管通过的流量为Q=3.92×
20=78.4(m3/h),则
(3—7)
式中Q——管道流量,m3/h;
D——管径,mm。
本式采用《灌溉排水工程技术》P204公式(7—18)
据此,选择干管时为了减少水头损失,确定采用规格Ф90×
2.8mm的PVC管材,主干管采用Ф125×
3.9mm的PVC管材,承压能力为0.63MPa。
支管管径的确定
支管管径可按下式求解
(3—8)
(3—9)
——同一支管上任意两喷头间支管段水头损失,m;
——两喷头的进水口高程差,m,顺坡铺设支管时
的值为负,逆坡铺设支管时
的值为正;
——喷头设计工作压力水头,m;
——摩阻系数,
L——管长,m;
——管道内径,mm;
——流量指数;
——管径指数。
本式采用《灌溉排水工程技术》P204公式(7—20,7—23)
喷灌区域地形平坦,
应为支管上第一个喷头与最末一个喷头之间的水头损失。
式中,
m
,则
=
解上式得到
=75mm
选择规格为Ф75×
1×
6000mm的PVC管材。
2、管道水头损失计算
(1)左上方
1)支管沿程水头损失
支管长度L=171m,则
=
2)干管沿程水头损失
干管(Ф90)长度L=80-7=73m
(3—10)
3)主干管沿程水头损失
主干管(Ф125)长度L=80m
沿程水头总损失为
4)局部水头总损失为
(3—11)
本式采用《灌溉排水工程技术》P205公式(7—25)
5)设计流量,即
Q=Nq=20×
3.92=78.4
(3—12)
本式采用《灌溉排水工程技术》P206公式(7—26)
6)设计扬程,即
(3—13)
式中
——典型喷头高程与水源水位差;
H——喷灌系统设计水头,m;
——典型喷点喷头的工作压力水头,m;
——由水泵进水管至典型支管入口之间管道的沿程水头损失,m
——由水泵进水管至典型支管入口之间管道的局部水头损失,m
本式采用《灌溉排水工程技术》P206公式(7—27)
(2)右下方
支管长度L=171m,则
干管(Ф90)长度L=243m
干管(Ф125)长度L=170m
主干管(Ф125)长度L=80m(同上)
5)设计扬程,即
6)选择水泵及动力。
根据当地设备供应情况及水源条件,(查询网络资料)选择200QJ80-66/6深井潜水电泵,其性能参数见表3-1
表3-1水泵性能参数
型号
额定流量(m3/h)
设计扬程(m)
转速(
/min)
效率(%)
额定电流(A)
电机效率(%)
最大外径(mm)
额定电压(V)
200QJ
80-66/6
80
66
2850
73
50.9
82.5
184
380
喷灌工程材料、设备用量详见表3-2
表3—2喷灌工程材料、设备用量
设备名称
规格型号
单位
数量
潜水电泵
200QJ80—66/6
套
1
控制器
首部连接系统
DN80
闸阀
Ф75
只
56
PVC管材
Ф90
m
330
Ф125
264
Ф75
9588
钢法兰盘
个
塑料法兰盘
90°
弯头
2
异径三通
Ф90×
75×
90
34
Ф125×
125
18
Ф75×
32×
75
560
等径三通
Ф90
变异径管
4
承插座
Ф32
连接管
292
竖管
42
堵头
个