某菜地喷灌工程设计说明书.docx

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某菜地喷灌工程设计说明书

某菜地喷灌工程

规划设计说明书

设计成员：

董雷、杜俊楠、付玉、

何磊、贾瑞鹏、李慧敏、李婧楠

一、基本资料

该蔬菜基地地处南方，蔬菜面积259亩，该地区雨量充沛，但年

内分布不均，除春季外，蔬菜一般都要灌水。

由于是蔬菜灌水频繁,灌水精细的农作物，人工挑水浇灌耗费大量劳动力，而且生产效率低,所以兴建喷灌系统。

（一）地形与水源

该蔬菜地区地势平坦，呈长方形，东西长485m,南北宽365m。

田块四周均有河道，水量充足，最低水位距地面2m，可作为灌溉水

源，也可进行田间排水。

内部已有东西向和南北向道路各一条，宽度均为5m（见图1）。

图1

（二）气象

该地区雨量充沛，但年内分布不均，除春季外，蔬菜一般都要灌水。

常见风速1~3m/s，风向多变。

（三）土壤

地土壤是壤土，肥力中等。

（四）灌溉资料

田间持水率32%（占土体百分比，下同），凋萎系数14%，土壤允许消耗的水量占土壤有效持水量的20%~30%，在需水高峰期，蔬菜的需水强度为7.5mm/d。

土壤稳定入渗强度10mm/h。

（五）现有设备供应情况

当地有ZY1、ZY2系列的摇臂式喷头、PVC-U管道和IS离心泵、喷头、各种塑料管和农用水泵供应。

设备供应。

本地区有电力保障，能够满足喷灌用电要求。

（六）植被情况

地种植蔬菜，拟采用ZY-2喷头进行节水灌溉•由于喷头喷洒效果好，喷头喷洒后能湿润土的，使蔬菜很好地生长。

二、设计成果

1、喷灌选型与总体规划1.1喷灌工程应根据因地制宜的原则

资料收集：

1、地形：

地面平坦

2、土壤：

中壤土，肥力中等

3、作物：

露地蔬菜

4、水源：

田块四周均有河道，水量充足，最低水位距地面2m，可作为灌溉水源，也可进行田间排水

5、气象：

常见风速为1~3m/s，风向多变

6、种植面积259亩，内部有东西向和南北向道路各一

条，宽度均为5m

系统选型：

工程应根据因地制宜原则，综合考虑以下因素选择

系统类型：

1、

水源类型位置；

2、

地形地貌；

3、

地块形状；

4、

土壤地质；

5、

降水量灌溉区风速；

6、

风向；

7、

对象；

8、

社会经济条件；

9、

生产管理体制；

10、

劳动力状况及使用者素质等情况。

2、规划和设计

2.1喷头选择和组合间距

喷头的选择包括喷头型号，喷嘴直径和工作压力的选择。

在选定喷头之后，喷头的流量，射程等性能参数也就随之确定。

按照国家标准GB85-85《喷灌工程技术规范》规定，选

择喷头和确定间距的具体原则：

（1）组合喷灌强度不超过土壤的允许喷灌强度值。

在本

设计中喷头的组喷灌强度均要求小于灌区土壤允许喷灌强度。

各类土壤的允许喷灌强度如下表：

土壤类别

允许喷灌强度（mm/h）

砂土

20

砂壤土

15

壤土

12

壤粘土

10

粘土

8

注：

有良好覆盖时，表中数值可提高20%。

本题中，土壤属中壤土，肥力中等，所以对本灌区取允许

喷灌强度为p=12mm/h。

（2）有题可知，常见风速为1~3m/s，风向多变。

田间持水率为

32%，凋萎系数为14%，土壤允许的水量占土壤有效持水量的20%~30%。

在需水高峰期，蔬菜需水强度为7.5mm/d，土壤稳

定入渗强度10mm/d。

（3）蔬菜的雾化指标取值范围在4000~5000,在选择喷头时作为依据，选择满足作物要求雾化指标的喷头。

雾化指标如下表

种类

hp/d值

蔬菜及花卉

4000〜5000

粮食作物、经济作物及果树

3000〜4000

牧草、饲料作物、草坪及绿化

林木

2000〜3000

注：

①hp为喷头工作压力水头;

2d为喷头主喷嘴直径。

（4）喷洒水利用系数，有条件时宜实测确定。

无实测资料时,可根据气候条件在下列数值范围内选取：

风速低于3.4米/秒，n=0.8〜0.9;

风速为3.4〜5.4米/秒，n=0.7〜0.&注：

湿润地区取大值，干旱地区取小值。

本题中n=0.9

2.1.1喷头的选择

由于本灌区常见风速为1〜3m/s，风向多变，本灌区喷头的喷

洒方式有选择全圆喷洒。

根据作物对雾化指标的要求，由《喷

灌技术规范》选取喷头，参数如下表所示：

型号

工作压

力kPa

喷头流量

m3h

喷头直

^径mm

射程m

喷灌强度

（mm/h）

ZY-2

300

3.21

7

19.3

2.47

2.1.2确定组合及间距

该灌区多风且风向多变，以减小风的影响采用全圆喷洒喷头组合形式为正方形，支管间距、喷头间距选取见表:

喷头组合喷头间距

设计风速

m/s

垂直风向a

平行风向b

0.3-1.6

R

1.3R

1.6-3.4

（1-0.8）R

（1.3-1.1）R

3.4-5.4

（0.8-0.6）R

（1.1-1）R

注：

①R为喷头射程；

2在每一档风速中可按内插法取值；

3在风向多变而采用等间距组合时，应选用垂直风向栏的

数值；

4表中风速是指地面以上10米高处的风速。

确定喷头组合间距，由V=3m/s,又R=19.3m

当vi=1.6m/s时,ai=1.0R=1.0x19.3=19.3m

当V2=3m/s时,a2=0.8R=0.8x19.3=15.44m

-a印-上出⑻-a2）19.3-3-1.6（19.30-15.44）16.3mv2-q3.4-1.6

a=b=16.3m

A有效=ab=16.3x16.3=265.69m22.2校核

2.2.1雾化程度

100hp

Pdp

按式：

d计算

式中：

hp为喷头工作压力,d为喷嘴直径7mm；Pd值越大,

说明其雾化程度越高，水滴直径就越小，打击强度也越小，式

中hp选300kpa的喷头

对于蔬菜的雾化指标Pd取值范围在4000~5000，所以所选

喷头满足雾化指标要求。

1000q

w

有效

2.2.2喷灌强度

10003.210.9

10.87mm/h

265.69

喷灌强度小于12mm/h，满足。

已知：

q=3.21m3/h,A有效=ab=16.3x16.3=265.69m2

式中：

w—多支管多喷头的同时喷洒；w^0;

q—喷头的喷水量

—喷灌水的有效利用系数为0.9；

A—在全圆转动时一个喷头的湿润面积;

全一喷灌系统的平均喷灌强度

2.3灌溉制度

231

计算蔬菜的灌水定额设其计划湿润层深度为30cm,则

m设=0.1Hr（B1-B2）x1/n

=37.3mm

3734.97d

7.5

T设计日净喷时间宜符合下列规定:

移动管道式和定喷机组式喷灌系统，不宜少于8小时;

因此，选c=12.5h

Ni喷头

At2596673.5

abT设C163~~1635~~1275

36.437个

流量校核Q总二N喷q=37x3.21=118.77m3/h

2.3.5轮灌组数

门1=「殳*c/t=5x12.5/3.5=18（组）

式中：

N—同时工作的喷头数；

c—一天中喷灌系统的有效工作小时数，

2.3.6同时工作的支管数

C取12.5h；

N喷头37

N支5根

n7

支为同时工作的支管

n为一根支管喷头数,n=7

该灌区的管网配置如下图：

aJRU匸_宀亠__I亠_亠——fA

•凸凸凸

-CZ?

CT

宀宀H宀亠今0

Lj*=*■-」LJJJ*

ni"rjzn—1

LJLr*LJJ'i-J*

—■1_jaTl*T—>an-i-*G

产］C4f宀r-X

L>LJt-JLJL7Otj

mrsfr**t-r

lJ1"CJ1V^aJ

小-™s—小u—byn

7VJ7

五4尺皿/T|4

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KJ

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知1

■

二■血.

三通接头

••调节阀-90°接头

工作制度表如下:

时间

轮灌

顺序

支管号

同时工作

的喷头数

每日工作

的喷头数

第

1

1-1、1-2、1-3、1-4、1-5

35

——一

2

1-6、1-7、1-8、1-9、1-10

35

105

天

3

1-11、1-12、1-13、1-14、1-15

35

第

1

1-16、1-17、1-18、1-19、1-20

35

二

2

2-1、2-2、2-3、2-4、2-5

35

105

天

3

2-6、2-7、2-8、2-9、2-10

35

第

天

1

2-11、2-12、2-13、2-14

28

2

2-15、2-16、2-17、2-18

28

119

3

2-19、2-20、3-1、3-2

28

4

3-3、3-4、3-5、3-6、3-7

35

第

四

天

1

3-8、3-9、3-10、3-11

28

2

3-12、3-13、3-14、3-15

28

112

3

3-16、3-17、3-18、3-19

28

4

3-20、4-1、4-2、4-3

28

第

五

天

1

4-4、4-5、4-6、4-7

28

2

4-8、4-9、4-10、4-11

28

119

3

4-12、4-13、4-14、4-15

28

4

4-16、4-17、4-18、4-19、4-20

35

2.4管径选择

干支管选择：

硬塑料管（PVC-U）

按管径分类常用规格：

dn20、25、32、40、50、63、75、90、

110、125、140、160、180、200、225、250、280、315、355。

优点：

（1）具有较高的硬度、刚度和许用应力。

（2）抗老化能力好，经久耐用，寿命可达50年。

（3）耐腐蚀，价廉，易于粘接，自熄。

（4）可回收。

安装方便简捷，密封性好。

f,m,b数值表

管材

m

f

b

混凝土管钢

筋混凝土管

n0.013

2.00

1.312106

5.33

n0.014

2.00

1.516106

5.33

n0.015

2.00

1.749106

5.33

钢管、铁铸管

1.90

5

6.25010

5.1

硬塑料管

1.77

0.94810

4.77

铝质管及铝合金管

1.74

0.86110

4.74

由上表及管道具体情况得

m

f

b

硬塑料管

1.77

0.948*105

4.77

2.4.1支管的选择

管道内径的确定

X=0.5N=7F=0.391

Fhf+AZ<0.2hp

hf=f*L*Qm/db

Q=3.21X7=118.77斥巾

hf—支管沿程水头损失，m

f—摩阻系数；0.948x105Q-流量，m/h;22.47

d—管道内径mm

l—管道长度m

m—流量系数；1.77

b—管径指数；4.77

hp-喷头压力

Fhf<0.2hp

5177477

0.391*0.948*10*97.8*22.47./d.<0.2*30

d>51.7mm

式中：

d—管道内径（mm）；Q—喷灌系数设计流量（m3h）

△z=0;L为同一支管上相距最远两喷头间距离

二支管选择：

外径=63mm内径d=58mnS勺PVC-U管

2.4.2干管管径选择

由《喷灌工程学》查得经验公式：

Qv120m3/h时，d1^Q；

Q>120m3/h时，d11.^/Q。

Q=nxq喷头=37x3.21=118.77m3/h

根据《喷灌设计手册》选管径d160mm，壁厚为7.5mm,实

际内径为145mm的PVC-U管。

比阻值So=2.375X10-5

2.4.3竖管的选择

竖管选用DN32钢管，内径为28mm,竖管计算长度为2.0m

3、选配水泵和电机

3.1扬程的确定

3.1.1

干管的沿程水头损失为：

hf二SoQL又L=480m

_5177

Hf2.375105（118.77）48053.60m

3.1.2

计算典型支管沿程水头损失：

hfFfLQ^0.9481050.391114122247—4.05mdb58

Q支=7X3.21=22.47m3/h;L=16.3X7=114.1m

3.1.3

计算局部水头损失：

局部水头损失计算公式为:

Hj=Ev2/2g

式中：

Hj为局部水头损失（m）;E为局部阻力损失系数，与管件、阀门的类型与大小有关；v、g分别为管道中水的流速

（m/s）和重力加速度（9.81m/s2）。

对于较大的灌溉系统，如真正按照公式计算各个管件、阀门处的局部水头损失，工作量将十分庞杂。

因此在实际设计工作中，一般先计算出沿程水头损失H仁然后取局部水头损失

Hj=10%Hf

即可满足设计要求。

二Hj干=10%H干=5.36m

Hj支=10%H支=0.41m错误！

未找到引用源。

3.2水泵的选择

选择水泵的主要任务是确定水泵的流量和扬程。

在上述步骤完成后，即可计算流量和扬程。

水泵流量：

Q=刀N喷头q=118.77m3/h

水泵扬程：

H二H设+刀Hf+刀Hj±A

=30+53.6+4.05+5.36+0.41+2

=95.42m

式中：

N喷头为同时工作的喷头数；

q为单喷头流量；

h设为喷头设计工作压力（m；

刀Hf为水泵至典型喷头之间管路沿程水头损失之和（m）,所

谓典型喷头一般是距泵站最远或位置最高的喷头；

刀Hj为水泵至典型喷头之间局部水头损失之和（m）,其中应

包括阀门、过滤设备及施肥设备的局部水头损失；

△为典型喷头与水源水面或井内动水位的高差（m）。

取2.0m

扬程的确定

已知喷头工作压力为hp=300KPa,即相当于h=30m的水头，取

管道埋深为0.7m。

根据流量和水头损失，选择水泵及其配带电动机型号为IS125-100-315A。

该型号可满足的流量为180mVh，扬程97m所配电机功率为90kW。

4、设备用量与材料细表

表1管材设备

序号

名称

单位

数量

型号

备注

1

干管

m

1160

硬质塑料管

PVC-U管

外径160mm内径145mm

2

支管

m

8476

硬质塑料管

PVC-U管

外径63mm内径58mm

3

竖管

m

1120

DN32钢管

内径28mm

表2喷头

型号

工作压

力kPa

喷头流量m%

喷头直

^径mm

射程m

喷灌强度

（mm/h）

数量

ZY-

2

300

3.21

7

19.3

2.47

37

表3接头

名称

型号

数量（个）

备注

三通接头

三承三通

1

总干管与干管连接「

2

干管与分干管连接

四通接头

三承四通

40

分干管与支管连接

接头

错误!

未找到引用源。

弯管接头

560

用于支管与竖管连接和水泵进出口处

卡套式接头

用于各管长不足时，连接两管

表4闸阀

名称

型号

数量（个）

性能参数

备注

调节阀

ZZYP型-自

力式压力调节阀|

80

公称通径DN=200mm公称压力PN=1.6Mpa

安装于干管与支管连接处，主要调节支管压力

逆止阀

内螺纹止回阀

1

止回阀公称压力

PNI.OMPa公称通径

DN120mm

安装于水泵出水口处，防止水回流或者水锤想

象

闸阀

弹性座封闸阀

89

工作温度-29〜

425C

安装于总干管与干，干管与分干管，分干管与支管接头处，控制各管道水流

表5其它设备

名称

数量（个）

备注

堵头

86

安装在干管、分干管、支管尾部

排水井

4

在分干管末端

压力表

4

安装于分干管首部

水表

1

安装于总干管首部