滴灌工程设计示例.docx
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6.4滴灌工程设计示例
6.4.1基本情况
某基地种植葡萄面积118亩,过去采用大水漫灌方式进行灌溉,灌水定额大,水肥损失严重,为此拟采用先进的滴灌灌水方法。
该地块地势平坦,地形规整,葡萄南北向种植,株距0.8m、行距2m。
地面以下1m土层为壤土,土壤干容重14kN/m3,田间持水率24%。
地块西边距离地边50m处有水井一眼(具体见平面布置图),机井涌水量为32m3/h,静水位埋深60m,动水位80m,井口高程与地面齐平。
机井水质据周边村庄引水工程检验结果分析,水质满足《农田灌溉水质标准》,但含砂量稍高,整体看来,可作为滴灌工程水源。
380V三相电源已经引至水源处。
6.4.2滴灌系统参数的确定
(1)灌溉保证率不低于85%
(2)灌溉水利用系数95%
(3)设计土壤湿润比不小于40%。
(4)设计作物耗水强度Ea=5.0mm/d
(5)设计灌溉均匀度不低于80%
(6)设计湿润层深0.6m
6.4.3选择灌水器,确定毛管布置方式
1.选择灌水器
根据工程使用材料情况比较,本工程采用以色列某公司生产的压力补偿式滴灌管,产品性能如下:
滴灌毛管外径16mm,滴灌毛管进口压力0.1MPa,滴头间距0.5m,滴头流量q=2.75L/h,水平最大铺设长度90m。
2.确定毛管布置方式
因葡萄种植方向为南北向,并且成行成列,非常规整,因此,毛管布置采用每行葡萄铺设一条滴灌管,根据地块实际长度和产品的最大水平铺设长度确定毛管的长度为80m,毛管直接铺设在葡萄根部附近。
3.计算湿润比
根据公式:
式中:
——每棵作物滴头数,个;
——滴头沿毛管上的间距,m;
——湿润带宽度(也等于单个滴头的湿润直径),m;
——作物株距,m;
——作物行距,m。
代入公式得
由此可见:
满足设计土壤湿润比不小于40%的要求。
6.4.4管网系统布置
根据工程范围内的地形图,干管沿区内生产路布置,自水井向西至最末端;分干管沿葡萄种植行与干管垂直布置,直至地块中点;支管沿垂直分干(垂直葡萄行方向)左右两侧等距离至轮灌区边界;毛管沿葡萄种植方向布置。
具体见系统平面布置图
6.4.5灌溉制度、工作制度及灌水均匀度
1.灌溉制度
(1)设计净灌水定额
´
式中:
——田间持水率,以占干土重的百分数为计,%
——灌前土壤含水率,为作物允许土壤含水率下限,以占干土重的百分数计,%
——土壤的干密度和水的密度,t/m3
——土壤设计湿润层深度,m
(2)设计毛灌水定额:
(3)设计灌水周期:
(3)一次灌水延续时间t:
式中:
——次灌水延续时间,h;
——灌水器的间距,m;
——毛管间距,m;
——设计净灌水定额,mm;
——田间水利用系数;
——灌水器流量,L/h。
t=20.16×0.5×2/(0.95×2.75)=7.72h
2.系统工作制度
本系统拟采用轮灌方式进行灌溉,日工作时间18h,则最大允许轮灌组数目为
式中:
——允许的轮灌组最大数目,取整数;
——天运行的小时数,h;
——灌水时间间隔(周期),d;
——次灌水持续时间,h。
C=18h,t=7.72h,T=4d,则N=18×4/7.72=9.32个
根据实际资料,本工程设计分为8个轮灌区,每个轮灌区毛管数为30条(双向,既N1=30),每根毛管长=80×2=160m,则滴头数N2=L/Se=160/0.5=320个,故每个轮灌组的流量为
小于水井供水流量32m3/h,满足要求。
3.灌水均匀度
由于采用了压力补偿式滴头,允许水头变化范围为10-40m,可满足灌水均匀度80%的要求。
6.4.6流量计算及管径确定
1.各级管道流量计算:
(1)每条毛管流量:
(2)每条支管的流量:
(3)干管的流量:
2.管径的确定
根据输送流量、经济流速(<2m/s)等,选取各级管道直径如下:
干管:
流量为,选取110mmPVC管道(承压0.63MPa,壁厚3.2mm),流速为0.915m/s。
干支管:
流量为,选取90mmPVC管道(承压0.63MPa,壁厚2.7mm),流速为1.373m/s。
支管:
最大流量为,选取50mmPE管道(承压0.4MPa,内径50mm),属于多孔出流管。
毛管:
为16mm压力补偿式滴灌管。
6.4.7系统扬程的确定
1.毛管水头损失计算
由于采用了补偿式滴头,允许水头变化在10-40m范围内,根据厂家提供的铺设长度要求,不再进行毛管损失计算,毛管进口处要求水头为10m水柱高。
2.支管水头损失计算
支管选用50mmPE管(内径50mm),负担30条毛管的供水任务,双向铺设,支管单向承担15个出水口。
根据下式计算支管沿程水头损失:
式中:
——系数;
——流量,L/h;
——管内径,mm;
——管长,m。
查表得:
;局部水头损失取沿程水头损失的11%,即则支管水头损失为
(成果见支管水头损失计算表,取最大值)
支管进口压力为
支管水头损失计算表
f
m
b
i
L
(m)
D
(mm)
Qi
(m3/h)
△hi
(m)
∑△Hi
(m)
0.505
1.75
4.75
1
1
50
13.895
0.076
0.835
0.505
1.75
4.75
2
2
50
12.968
0.135
0.759
0.505
1.75
4.75
3
2
50
12.042
0.119
0.623
0.505
1.75
4.75
4
2
50
11.116
0.103
0.504
0.505
1.75
4.75
5
2
50
10.189
0.089
0.401
0.505
1.75
4.75
6
2
50
9.263
0.075
0.312
0.505
1.75
4.75
7
2
50
8.337
0.063
0.237
0.505
1.75
4.75
8
2
50
7.410
0.051
0.174
0.505
1.75
4.75
9
2
50
6.484
0.040
0.123
0.505
1.75
4.75
10
2
50
5.558
0.031
0.083
0.505
1.75
4.75
11
2
50
4.632
0.022
0.052
0.505
1.75
4.75
12
2
50
3.705
0.015
0.030
0.505
1.75
4.75
13
2
50
2.779
0.009
0.015
0.505
1.75
4.75
14
2
50
1.853
0.004
0.006
0.505
1.75
4.75
15
2
50
0.926
0.001
0.001
3.干支管、干管水头损失计算
沿程水头损失计算公式和支管计算一样,查表:
局部水头损失按沿程水头损失的11%考虑,即。
干支管流量,选取90mmPVC管道(承压0.63MPa,壁厚2.7mm),d=90-5.4=84.6mm,L=86m,则
干支管水头损失为
干支管入口处的进口压力为
干管流量Q=27.78m3/h,=27780L/h,选取110mmPVC管道(承压0.63MPa,壁厚3.2mm),d=110-6.4=103.6mm,L=280m,则
干管水头损失为
干管入口处的进口压力为
4.系统扬程确定
首部枢纽由离心+筛网组合过滤器、闸阀、水表、施肥装置、弯头等组成,过滤器水头损失可由产品说明书查得:
;其他管件局部水头损失取2m。
泵管选用DN80镀锌管道,L=87m,则
系统扬程为
6.4.8首部枢纽设计
(1)水泵选型
根据,查阅水泵型号表,选取井用潜水泵型号为:
175QJ32-120/10,电机功率N=18.5KW。
(2)过滤器
根据水源水质状况,水中含有少量的沙,选用3”离心过滤器1台,2台3”筛网过滤器(过滤等级为200目)并联,进行组合过滤。
(3)施肥系统
选用压差式施肥罐进行施肥。
(4)其他附件
止回阀、闸阀、螺翼水表、进排气阀、压力表等,详细见首部枢纽图。
6.4.9工程预算
葡萄滴灌工程材料预算清单
序号
设备
型号
数量
单位
参考单价(元)
复价
备注
首部枢纽
31263
1
水泵
175QJ32-120/10
1
台
7200.0
7200.0
带3米电缆
2
镀锌钢管
DN80
88
米
46.0
4048.0
3
钢法兰盘
DN80
2
个
45.0
90.0
4
铸铁闸阀
DN80
1
个
388.8
388.8
5
止回阀
DN80
1
个
288.0
288.0
6
PVC法兰盘
90mm
12
个
56.0
672.0
7
离心过滤器
LX-DN80
1
套
7800.0
7800.0
8
螺翼水表
DN80
1
个
570.0
570.0
水平式
9
压差式施肥罐
1
套
4200.0
4200.0
10
施肥阀
DN80
1
个
480.0
480.0
11
PVC活接头
90mm
4
个
85.0
340.0
12
PVC内丝接头
90*3"
4
个
32.0
128.0
13
筛网过滤器
120目3"
2
个
1500.0
3000.0
塑料材质
14
PVC正三通
90mm
2
个
40.8
81.6
15
PVC异径三通
90*50
2
个
31.0
62.0
16
PVC异径直通
50*32
1
个
6.2
6.2
17
PVC平口球阀
32mm
1
个
13.7
13.7
18
PVC异径直通
32*20
1
个
1.0
1.0
19
PVC内丝接头
20*1/2"
1
个
1.0
1.0
20
压力表
0.63MPa
1
个
38.0
38.0
21
进排气阀
40mm
1
个
56.0
56.0
22
PVC外丝接头
50*11/2"
1
个
4.5
4.5
23
PVC平口球阀
5