水川镇蒋家湾典型设计报告.docx
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水川镇蒋家湾典型设计报告
设计七***典型设计报告
一、地点及范围
本区位于****村，地处黄河北岸，规划示范区面积5800亩。
海拔高程为1498～1445m，平均地面坡降约为1/46。
项目区气候温和湿润，年平均气温7.9℃，年降雨量260毫米，
二、建设内容及规模
本工程计划发展高效节水灌溉面积0.58万亩均为大田滴管其中玉米0.23万亩，设施农业0.35万亩。
水源工程在*3级泵站供水，修建6万方蓄水池1座。
首部管理房1座轴线尺寸7.7×4.2，建筑面积36.19m2：
安装1台离心网式组合过滤器LW200-160-0.6-80，配套电机设备1台/套。
田间滴管工程共铺设干管、分干管、支管、辅管、毛管（滴管带）。
滴管0.23万亩玉米建设内容为：
铺设输水干管两条总计长度2050m,管径均为315mm承压等级0.63Mpa的UPVC管；分干管6条长度2400m，管径均为280mm承压等级0.63Mpa的UPVC管；每条分干管带8条支管，支管总计48条，每条支管平均长度80m，支管总计长度3840m，管径均为140mm承压等级0.63Mpa的UPVC；每条支管带4条辅管，辅管总计192条，每条辅管平均长度20m，辅管总计长度3840m，管径均为40mm承压等级0.4Mpa的PE管；每条辅管带40条毛管，毛管总计7680条，每条毛管平均长度80m，毛管总计长度614.40Km，管径均为16mm承压等级1.0Mpa的PE管.各类阀井总计53座。
滴管0.35万亩设施农业建设内容为：
铺设输水干管1条长度2900m,管径均为315mm承压等级0.63Mpa的UPVC管；分干管8条长度4480m，管径均为280mm承压等级0.63Mpa的UPVC管：
每条分干管带10条支管，支管总计80条，每条支管平均长度80m，支管总计长度6400m，管径均为140mm承压等级0.63Mpa的UPVC；每条支管带4条辅管，辅管总计320条每条辅管平均长度20m，辅管总计长度6.4Km，管径均为40mm承压等级0.4Mpa的PE；每条辅管带40条毛管，每条毛管平均长度80m，毛管总计12800条长度1024.0Km，管径为16mm承压等级1.0Mpa的PE管.各类阀井总计60座
主要工程量见下表
滴管系统主要工程量表
管道
干管
分干管
支管
辅管
毛管
管径
315
280
140
40
16
管材
UPVC管
UPVC管
UPVC管
PE软管
PE软管
承压等级
0.63
0.63
0.63
0.40
1.00
玉米片区长度（Km）
2.05
2.4
3.84
3.84
614.40
设施农业片区长度（Km）
2.9
4.48
6.4
6.40
1024.00
合计长度（Km）
4.95
6.88
10.24
10.24
1638.4
三、工程设计
项目区种植作物为玉米及设施农业，种植行间距为：
玉米：
株距0.4m，行距1.0m；
设施农业：
株距0.4m，行距0.8m。
1.设计参数
参照《微灌工程技术规范》GB/T50485—2009规定，并根据**自然条件和经济条件，大田滴灌设计参数取值如下：
2设计灌溉保证率90%；
②设计土壤湿润比：
按《微灌工程技术规范》粮、棉。
油、蔬菜等作物滴灌设计土壤湿润比60%～90%，干旱地区宜取上限值。
根据灌区的气候条件、土壤质地、种植作物、灌水器布置方式等因素，
本设计玉米土壤湿润比取60％；设施农业土壤湿润比取80％
3作物耗水强度：
根据当地气象条件、作物类型，作物耗水高峰期日耗水强度.
本设计玉米取3.5mm/d；设施农业取3.0mm/d；
4灌溉水的利用系数：
均取0.90；
5土壤容重：
典型区土壤为砂壤土，干容重取1.30g/cm3；
⑥田间持水率：
25%（占干土重%）；
⑦设计系统日工作小时数
节水灌溉标准要求：
设计系统日工作小时数应根据当地水源和农业技术条件确定，微灌工程技术规范4.0.5规定微灌系统日工作小时数不宜大于22小时。
本次设计系统日工作小时数采用20小时。
⑧灌水小区允许水头（流量）偏差率
根据《规范》4.0.6条规定，灌水器设计流量允许偏差率应不大于20%，本工程取qv=20%。
灌水器流态指数取x=0.6，则滴灌的允许设计水头偏差率
应为：
x=0.6，qv=0.2，代入上式得：
=0.34m
2.灌溉制度的拟定
（1）灌水定额
依据m=0.1γzp（θmax-θmin）/η
式中：
γ——为土壤容重（g/cm3），取1.30；
z——为计划土壤湿润层深度，
玉米取0.4m，设施农业0.4m。
p——为计划土壤湿润比，玉米取80%，设施农业80%
θmax、θmin——为土壤适宜含水率的上下限（占干土重量的百分比），分别取田间持水率的90%、65%，
即
，
，
η——灌溉水的利用系数，取0.90
由以上参数，计算得种植作物的设计灌水定额
a、玉米：
b、设施农业：
（2）灌水周期
根据《微灌工程技术规范》GB/T50485—2009，
a、玉米日耗水量
，则灌水周期
为
取T=8天
b、设施农业日耗水量
，则灌水周期
为
取T=8天
（3）一次灌水持续时间（t）：
式中：
Se——滴头间距与种植作物株距同值，取0.4m；
Sl——毛管间距与种植作物行距同值，
玉米取1.0m，设施农业取0.8m；
q滴——滴头流量，玉米、设施农业取2.3L/h；
a、玉米则:
取t=4小时。
b、设施农业则
取t=4小时。
（4）轮灌组数
本系统轮灌工作制度依据«微灌工程技术»公式:
NCT/t
式中：
N——允许的轮灌组最大数目；
C——天运行的小时数h；C=20h；
T——设计灌水周期d；
t——次灌水延续时间h；。
经计算结果见下表
轮灌组划分
计算参数
玉米
设施农业
（1）轮灌组的数目NC≤T/t
25
30
C
系统一天的运行小时数
20.00
20.00
T
灌水周期
5
6
t
一次灌水延续时间
4
4
（2）设计轮灌组的数目
20
25
（3）总面积A（亩）
2300
3500
A’
每组控制面积（亩）
115
140
依据轮灌组的划分，玉米划分20个轮灌组，设施农业划分25个轮灌组。
灌溉方式采用一个轮灌组采用一条分干管控制，玉米：
一条分干管下设8条支管同时灌溉；设施农业：
一条分干管下设10条支管同时灌溉。
系统运行时，当一个轮灌组灌水结束后，先开启下一个轮灌组，然后关闭上一个轮灌组，严禁先关后开。
（5）灌水制度
a、玉米
根据规划的灌水定额，按作物全生育期灌水10次，灌溉从5月10日开始至8月7日结束。
一次灌水时间为5天，玉米年净灌溉定额173.34m3/亩，灌溉水利用系数0.9，对应毛灌水定额192.6m3/亩；
b、设施农业
根据规划的灌水定额，按作物全生育期灌水6次，灌溉从4月25日开始至6月17日结束。
一次灌水时间为6天，设施农业年净灌溉定额173.34m3/亩，灌溉水利用系数0.9，对应毛灌水定额192.6m3/亩；
3.灌水器及辅管、滴灌管设计
滴灌带选用内镶式组合一体滴头，按q=0.502h0.607计算，根据作物种植密度,玉米、设施农业滴头间距0.4m,滴头流量q=2.3L/h
（1）滴灌带与滴头间距的确定
a、玉米
玉米种植模式为：
一膜一管，一膜两行，株距0.4m，行距1.0m。
滴灌带可拆卸式滴头与滴灌带（毛管）合为一体的内镶式滴灌带，以该产品的参数进行设计。
B、设计农业
设施农业种植模式为：
一膜一管，一膜两行，株距0.4m，行距0.8m。
滴灌带可拆卸式滴头与滴灌带（毛管）合为一体的内镶式滴灌带，以该产品的参数进行设计。
表2滴灌带参数表
型号
16/2.3-100
滴头间距
0.4
额定工作水头（m）
10
毛管布设间距Sl（m）
玉米1.0m/设施农业0.8m
灌水器额定流量
q（L/h）
2.3
灌水器压力流量关系式
q=0.528h0.607
毛管内径mm）
16
制造偏差Cv
0.05
（2）灌水小区（滴灌带和辅管）极限长度校核
1）灌水小区允许水头偏差及其在毛管和辅管上的分配
灌水小区允许水头偏差[Δh]依据式下式计算：
=0.34×10=3.4（m）
2）小区允许水头偏差的分配
小区允许水头偏差在滴灌带和辅管间分配，
分配比例取β2=0.6和β3=0.4。
毛管允许水头偏差
为：
辅管允许水头偏差
为：
3）毛管极限孔数和长度计算
不考虑地形变化，φ16mm毛管允许铺设的最大长度Ｌ毛为
毛管极限孔数和长度分别按下列公式计算：
式中：
Ｌ毛—毛管的极限长度m
—滴头间距为0.40m
0—毛管进口至孔首的距离0.15m
—取整符号
—滴灌带的允许水头偏差值，为2.04m
—滴灌带的内径，取16mm
—水头损失扩大系数，
一般取值范围为1.0～1.2，本次设计取
—滴头设计流量取为2.3L/h，
经计算:
毛管极限孔数238个，毛管极限长度Ｌ毛为94.95m，经综合分析比较本次设计毛管长度Ｌ毛取80m，毛管孔数80/0.4=200个滴头
a、玉米
玉米种植模式为一膜一管两行，滴管带上滴头间距0.4m，滴管带铺设为一管两行，因此单根毛管设计流量200*2.3=460L/h。
b、设施农业
设置农业种植模式为一膜一管两行，滴管带上滴头间距0.4m，滴管带铺设为一管两行。
因此单根毛管设计流量200*2.3=460L/h。
4）辅管极限长度确定：
辅管极限孔数及长度计算方法同毛管，根据辅管所过流量，选择规格为40×2.3/0.4（即管材外径选为40mm，壁厚为2.3mm，管材承能压力为0.4Mpa）的PE管。
式中：
Ｌ辅—辅管的极限长度，m
—分流间距1.0m
0—进口至孔首的距离0.35m
—取整符号
—辅管的允许水头偏差值，为1.36m
—辅管内径，取35.4mm
—水头损失扩大系数，
一般取值范围为1.0～1.2，本次设计取
—辅管单孔设计流量，即单根毛管设计流量460L/h
经计算:
经综合分析比较本次设计辅管极限长度Ｌ辅为20m。
（3）灌水小区（滴灌带和辅管）水力计算
1）滴管带、辅管的设计流量：
滴管带和辅管的设计流量根据实际的铺设长度进行计算，见下表。
玉米设计流量
管道
设计流量
滴头流量
毛管（滴头）间距
毛管滴头个数
单条辅管带毛管条数
管长
（L/h）
（L/h）
（m）
（个）
（m）
单条滴管带
460
2.3
0.4
200
80
单条辅管
18400
1
8000
40
20
设施农业设计流量
管道
设计流量
滴头流量
毛管（滴头）间距
毛管滴头个数
单条辅管带毛管条数
管长
（L/h）
（L/h）
（m）
（个）
（m）
单条滴管带
460
2.3
0.4
200
80
单条辅管
23000
0.8
8000
50
20
2）灌水小区水力设计
辅管和滴管带均按多孔出流进行水力计算，滴管带的沿程水头损失扩大系数1.15，辅管的沿程水头损失扩大系数1.10。
依据规范按下列公式进行计算。
a.毛管水头损失的计算：
毛管内流态为光滑紊流。
局部损失按沿程水头损失10%计。
式中
hr—
s—
s0—
N—
qd—
f—
d—
m—
b—管径指数，b=4.75
得hr=1.54
b.毛管进口工作压力h0毛
R=0.73，k=1.1，f=0.505，m=1.75，b=4.75，Se=0.4m，qd=2.3L/h（玉米、设施农业），d=16mm，N=200，hd,上式计算得毛管的水头损失即1.54m。
代入下式计算毛管进口工作压力：
计算得毛管进口工作压力h0毛为2.57m。
4）辅管水力计算
式中：
hf—管道沿程水头损失（m）
f---摩阻系数
Qg—管道流量（L/h）
D---管道内径（mm）
L---管道长度（m）
m---流量指数
b---管径指数
F---多孔系数
计算得h辅为1.02m，满足灌水小区水头偏差要求。
b.辅管进口工作压力h0辅
R=0.73，k=1.1，f=0.505，m=1.75，b=4.75，Se=1.0m，qd=460L/h（玉米、设施农业），d=40mm，N=40，代入下式计算毛管进口工作压力：
计算得辅管进口工作压力h0毛为4.78m。
。
计算结果见下表
玉米计算表
管道
外径
壁厚
管长
设计流量
多孔系数
沿程水头损失
局部水头损失
总水头损失
（mm）
（mm）
（m）
（L/h）
（m）
（m）
（m）
滴管带
16
0.18
80
460
1.54
0.154
1.69
辅管
40
2.3
20
18400
0.080
1.03
0.10
1.13
设施农业计算表
管道
外径
壁厚
管长
设计流量
多孔系数
沿程水头损失
局部水头损失
总水头损失
（mm）
（mm）
（m）
（L/h）
（m）
（m）
（m）
滴管带
16
0.18
80
460
1.54
0.154
1.69
辅管
40
2.3
20
23000
0.06
1.14
0.11
1.26
4.田间管网布置设计
田间布置干管、分干管、支管、辅管及毛管五级管道，其中干管、分干管和支管为地埋管道、辅管和毛管为地面管道。
干管从蓄水池接引，垂直等高线布置，控制*玉米片区和*设施农业片区，长度分别为20550m、2900km。
玉米片区两条干管首端高程均为1498m，末端高程为1470m和1472m；设施农业干管地端高程均为1498m，末端高程为1440m。
分干管垂直干管单侧平行等高线布置，由于支管长度80m；地形坡度仅为2.1%，辅管单侧布置时，分干管间距为160m。
玉米分干管6条、平均每条长度400m，长度为2400m；设施农业分干管上8条，平均每条长度560m，长度为4480m。
支管垂直分干管单侧垂直等高线布置，玉米每条分干管上支管数量为8条，整个系统共布置支管48条，支管总长度3840m；设施农业每条分干管上支管数量为10条，整个系统共布置支管80条，总长度6400m；
辅管与支管平行布置，玉米：
每条支管上辅管数量为4条，整个系统共布置辅管192条长度3840m。
毛管垂直辅管双侧垂直等高线布置，每条辅管上滴灌带数量40条，整个系统共有毛管614.40km。
设施农业：
每条支管上辅管数量为4条，整个系统共布置辅管320条长度25.6km，毛管垂直辅管双侧垂直等高线布置，每条辅管上滴灌带数量40条，整个系统共有毛管1024km。
毛管与辅管垂直并且沿等高线布置
干管与分干管、分干管与支管之间用三通连接，支管与辅管之间用出地竖管及安装在竖管末端的给水栓连接，辅管与毛管之间由专用旁通连接。
玉米：
出地管192根，每根1.2m，共203.4m。
干管末端及分干管的最低处设置排水阀及阀门井，在干管的进口处及各分干管进口，均设置控制检修阀及阀门井。
共设计排水阀10个、控制检修阀16个，阀门井27座。
设施农业：
出地管320根，每根1.2m，共384m。
在干管末端及分干管的最低处设置排水阀及阀门井，在干管的进口处及各分干管进口，均设置控制检修阀及阀门井。
共设计排水阀11个、控制检修阀22个，阀门井27座。
5.干管、分干管、支管水力计算
滴管系统计划灌溉面积5800亩，其中2300亩为玉米，3500亩为设置农业。
土壤土质为砂壤土，无淋洗要求。
按照规范中下式计算确定。
式中;A---灌溉面积（hm2）
Qs—需水量（m3/h）
m毛-设计毛灌水定额（m3/亩），玉米、设施农业均为19.26m3/亩
T---灌水周期
C---系统每天工作时间20h
计算结果见下表
作物需水量计算表
种植作物
种植面积
灌溉定额
灌水周期
系统工作时间
需水量
公顷
m3/亩
（d）
（h）
（m3/h）
玉米
153
19.26
5
20
295.32
设施农业
233
19.26
6
20
374.50
1）干管、分干管水力计算
干管、分干管管径按照下式计算
式中;D---计算管径（mm）
Q—计算流量，（m3/h）
v--经济流速，1.2（m/s）
计算结果见下表
干管管径计算表
种植作物
设计流量
经济流速
设计管径
（m3/h）
（m3/s）
（mm）
玉米
295.32
1.20
295
设施农业
374.50
1.20
332
综上所述，经计算得干管为管径315mm的UPVC管、分干管管径280mm的UPVC管。
2）支管水力计算
支管管径按照下式计算
式中;D---计算管径（mm）
Q—计算流量，（m3/h）
v--经济流速，1.2（m/s）
依据灌溉方式采用一个轮灌组采用一条分干管控制，依据轮灌组的划分，玉米划分20个轮灌组，设施农业划分25个轮灌组，，每组控制面积如下表。
作物轮灌组每组控制面积
种植作物
种植面积
轮灌组数
每组控制灌溉面积
亩
（组）
亩
玉米
2300
20
115
设施农业
3500
25
140
采用每组为一个灌溉小区为典型设计，依据毛管长度为80m，辅为管长度20m。
灌溉小区典型划分如下表。
灌溉小区典型划分
种植作物
种植面积
轮灌组数
每组控制灌溉面积
毛管长度
典型灌溉小区面积（长×宽）
每根分干管上支管条数
分干管长度
亩
（组）
亩
m
m
m
玉米
2300
20
115
80
480×160
6
400
设施农业
3500
25
140
80
640×160
8
580
支管水力计算
种植作物
设计流量
经济流速
设计管径
（m3/h）
（m3/s）
（mm）
玉米
49.22
1.00
132
设施农业
46.81
1.00
129
3）干管、分干管、支管水头损失计算
沿程水头损失：
式中：
hf—管道沿程水头损失（m）
f---摩阻系数
Qg—管道流量（L/h）
D---管道内径（mm）
L---管道长度（m）
m---流量指数
b---管径指数
局部损失按沿程水头损失10%计。
以上各参数依据;《微灌工程技术规范》GB/T50485—2009中5.1.2确定，计算结果见下表。
灌溉玉米各级管道损失
管道
外径
壁厚
管长
设计流量
沿程水头损失
局部水头损失
总水头损失
（mm）
（mm）
（m）
（L/h）
（m）
（m）
（m）
干管
315
2.3
2050
295320
5.64
0.56
6.21
分干管
280
2.3
400
295320
1.94
0.19
2.14
支管
140
2.3
80
49220
0.49
0.05
0.54
灌溉设施农业各级管道损失
管道
外径
壁厚
管长
设计流量
沿程水头损失
局部水头损失
总水头损失
（mm）
（mm）
（m）
（L/h）
（m）
（m）
（m）
干管
315
2.3
2800
374500.00
11.68
1.17
12.85
分干管
280
2.3
560
374500.00
4.12
0.41
4.54
支管
140
2.3
80
46812.5
0.45
0.05
0.50
7、首部枢纽设计
从*3级泵站取水，经泵站输水到2#蓄水池，在管道末端修建6万方蓄水池一座，由蓄水池取水经首部管理房内设备过滤后配水入滴灌系统管网系统供水。
根据首部管理方位置和选取满足滴管运行时蓄水池的位置，本次滴灌系统可实现自流灌溉。
工程设计修建6万方蓄水池1座。
首部管理房1座轴线尺寸7.7×4.2，建筑面积36.19m2：
安装1台离心网式组合过滤器LW200-160-0.6-80。
配套电机设备1台/套。
工程用地科就近从提灌工程泵站处T接用电，以减少损耗，降低运行费用。
工程设计修建6万方蓄水池1座。
根据地形地貌条件，项目区均在黄河Ⅱ~Ⅲ阶地上，Ⅱ级阶地地层为为冲洪积粉质砂壤土，干容重低。
黄河Ⅲ级阶地以上黄土梁峁丘陵区，为高扬程灌区，岩性为风积黄土层，厚度达20～40m不等，属强湿陷性黄土地段。
建议蓄水池基础进行原土翻夯处理，压实度不小于0.95，铺筑10%水泥土0.5m。
·预沉调节蓄水池容积的确定
**灌区拟规划滴灌区面积5800亩，根据当地轮灌制度及沉砂、调蓄等实际需要确定预沉调节蓄水池的容积。
根据GBT5485-2009规范规定，在灌溉面积已确定，需要修建调蓄工程时，按下式确定调蓄容积：
V＝（10AΣIiTi）/（η0K）
式中：
V——蓄水工程容积（m³）；
A——灌溉面积（hm2）5800亩折合为386.6hm2；
K——蓄系数，取值为1.0～1.4，本例取1.4；
η0——蓄水利用系数，取0.6～0.7，本例取0.7；
Ii——灌溉季节各月的毛供水强度（mm/d），本例取3.5mm/d;
Ti——灌溉季节各月的供水天数（d），本例取6d。
经计算V＝6.0万m3
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