长阳镇稻田五队露地葡萄小管出流灌溉工程设计典型设计.docx
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长阳镇稻田五队露地葡萄小管出流灌溉工程设计典型设计
露地葡萄小管出流灌溉工程设计
1、基本资料
（1）基本情况:
露地葡萄小管出流灌溉工程地块面积为874亩。
该地块原有1眼井，且现灌溉方式为地面灌，无法满足灌溉要求，因此急需增加新的灌溉水源，计划该地块内新打机井2眼。
原有机井出水量40m3/h，新打机井出水量50m3/h，为该地块提供灌溉水源。
（2）种植情况：
主要种植葡萄，5区行距为2.5m，株距为0.8m，其余地块行距为3m，株距为0.8m。
（3）气象资料:
该地区属暖温带大陆性季风气候，四季分明。
春季干旱多风沙，夏季炎热多雨，秋季多风少雨，冬季寒冷干燥，冬夏两季温度变化较大，多年平均气温为12.1℃。
年平均降水量为574mm，全年降水量集中在汛期6～9月，约占全年降水量的80%以上。
（4）土壤质地:
该设计地块土壤主要为壤土，土壤容重约为1.3g/cm3，田间持水量为23.2%（重量）。
根据露地葡萄的水分需求特征和管理要求土壤适宜土壤含水率的上限取田间持水量的90%；土壤适宜土壤含水率的下限取田间持水量的65%为宜。
（5）水源状况：
目前地块现有水源井1眼，出水量40m3/h，无法满足灌溉要求，计划该地块内新打机井2眼。
（6）动力：
该地区动力采用电力，灌溉季节基本保证24小时供电。
实际日灌溉时间为22h。
2、露地葡萄节水灌溉工程设计
（1）灌溉方式的选择
根据已有露地葡萄种植栽培技术和农艺技术人员的实践经验，选择葡萄灌溉采用小管出流灌溉方式。
（2）灌溉系统设计参数
根据设计规范及结合当地的实际情况，选用如下设计参数：
1日耗水强度：
4.5mm
2土壤湿润比P：
P=40%
③灌溉水的有效利用系数η=0.90
④设计灌水均匀度：
Cu=0.95
⑤土壤计划湿润层深度Z：
葡萄取Z=60cm
⑥土壤适宜含水率的上限取田间持水量（23.2%）的90%为20.88%
土壤适宜含水率的下限取田间持水量（23.2%）的65%为15.08%
（3）灌水器的选择
据灌水器的种类和水力性能拟选用：
由1个流量调节器和1根长1.0m的∅4灌水小管组成，流量调节器工作压力为5～40m，水压的变化对其出流量几乎没有影响，本工程设计工作水头为10.0m，小管出水流量q=18L/h。
（4）需水量计算
根据滴灌面积和设计耗水强度计算滴灌系统所需的最小供水流量。
Ia=Ea-P0
式中：
式中：
Q～需供水流量，m3/h；
A～灌溉面积，hm2；
Ia～设计供水强度，mm/d；
Ea～设计耗水强度，Ea=4.5mm/d；
P0～有效降雨，mm/d，P0=0；
t～水源每日供水时数，t=21h；
η～灌溉水利用系数，η=0.9；
经计算得所需流量Qmin=138m3/h，新打机井的设计流量依据附近已有机井的参数，选定水源井单井流量为50m3/h，能满足本设计中滴灌系统的流量设计要求。
（5）灌溉系统的管网布置
①干管布置
葡萄滴灌灌溉系统干管采用DN110PVC-U塑料管道，分干管采用DN90PVC-U塑料，管道具体布置如设计图所示。
②支管布置
由DN90PVC-U干管分出DN50PE的支管引入灌溉小区内，支管首部设有控制阀，具体布置如图所示。
③毛管布置
灌溉小区内的毛管为DN25，灌水毛管采用沿种植方向单行单向布置，单条毛管长50～40m，毛管间距为3.0m,灌溉小管间距为0.8m，每棵树下设1个灌溉小管。
④保护设备的设置
为使灌溉系统安全稳定的运行，在系统首部设置了变频器、进气阀、叠片式过滤器、水表等安全保护、量水装置。
同时为防止冬季灌溉管道因气温低而冻坏，在管网最低处设置了排水设施。
（6）滴灌灌溉制度的确定
①设计灌水定额
m=0.1γzp（θmax-θmin）/
式中：
m～设计灌水定额，mm；
γ～土壤容重，1.3g/cm3；
z～计划湿润层深度，60cm；
p～滴灌设计土壤湿润比，50%；
θmax、θmin～适宜土壤含水量上下限（占干土重量的百分比），
θmax=23.2%×90%=20.88%，θmin=23.2%×65%=15.08%；
～灌溉水利用系数，=0.90；
经计算得到设计毛灌水定额：
m毛=16.76mm=11.17m3/亩。
②T=（m/Ed）
式中：
T～设计灌水周期，d；
m～设计灌水定额，mm；
Ea～设计耗水强度，Ea=4.5mm/d；
η～灌溉水利用系数，η=0.9；
据计算葡萄的灌水周期为4d，取实际灌水周期T=4d。
③一次灌水延续时间
t=m毛*Se*Sl/q
式中：
t～一次灌水延续时间，h；
m毛～设计灌水定额，mm；
Se、Sl～灌水器间距与毛管间距，0.8m*3m；
q～灌水器流量，18L/h；
表1露地葡萄小管出流灌溉制度设计参数表（井1）
内容
单位
参数
内容
单位
参数或结果
日耗水强度
mm/d
4.5
适宜土壤含水量上限
%
20.88
计划湿润层深度
cm
60
适宜土壤含水量下限
%
15.08
土壤容重
g/cm3
1.3
设计灌水定额m
mm
20.11
土壤湿润比
%
40
设计灌水定额m
m3/Mu
13.40
田间持水量
%
23.2
设计灌水周期
d
4.0
灌溉水利用系数
0.9
大田葡萄滴灌
Mu
250
表2露地葡萄小管出流轮灌制度设计参数表（井1）
内容
单位
参数
内容
单位
参数或结果
设计灌水定额m
mm
13.40
灌水器设计流量
L/h
18.00
作物种植行距
m
3
系统日工作时间
h
21
作物种植株距
m
0.8
系统设计流量
m3/h
40
灌水器间距
m
0.8
一次灌水延续时间
h
1.8
灌水器行距
m
3
最大灌溉轮灌（组）数目
个
40
表3露地葡萄小管出流灌溉制度设计参数表（井2）
内容
单位
参数
内容
单位
参数或结果
日耗水强度
mm/d
4.5
适宜土壤含水量上限
%
20.88
计划湿润层深度
cm
60
适宜土壤含水量下限
%
15.08
土壤容重
g/cm3
1.3
设计灌水定额m
mm
20.11
土壤湿润比
%
40
设计灌水定额m
m3/Mu
13.40
田间持水量
%
23.2
设计灌水周期
d
4.0
灌溉水利用系数
0.9
大田葡萄滴灌
Mu
304
表4露地葡萄小管出流轮灌制度设计参数表（井2）
内容
单位
参数
内容
单位
参数或结果
设计灌水定额m
mm
13.40
灌水器设计流量
L/h
18.00
作物种植行距
m
3
系统日工作时间
h
21
作物种植株距
m
0.8
系统设计流量
m3/h
50
灌水器间距
m
0.8
一次灌水延续时间
h
1.8
灌水器行距
m
3
最大灌溉轮灌（组）数目
个
48
表5露地葡萄小管出流灌溉制度设计参数表（井3）
内容
单位
参数
内容
单位
参数或结果
日耗水强度
mm/d
4.5
适宜土壤含水量上限
%
20.88
计划湿润层深度
cm
60
适宜土壤含水量下限
%
15.08
土壤容重
g/cm3
1.3
设计灌水定额m
mm
20.11
土壤湿润比
%
40
设计灌水定额m
m3/Mu
13.40
田间持水量
%
23.2
设计灌水周期
d
4.0
灌溉水利用系数
0.9
大田葡萄滴灌
Mu
320
表6露地葡萄小管出流轮灌制度设计参数表
内容
单位
参数
内容
单位
参数或结果
设计灌水定额m
mm
13.40
灌水器设计流量
L/h
18.00
作物种植行距
m
2.5
系统日工作时间
h
22
作物种植株距
m
1
系统设计流量
m3/h
50
灌水器间距
m
1
一次灌水延续时间
h
1.9
灌水器行距
m
2.5
最大灌溉轮灌（组）数目
个
48
④轮灌组的划分
轮灌组的划分：
N≤CT/t
式中：
N～最大轮灌组；
C～每天最大工作时间，21h；
T～灌水时间间隔（周期），h；
t～一次灌水延续时间，h；
计算得：
N≤48。
本系统采用轮灌的灌溉形式由3个水源井，并配备变频器控制水泵控制，将每个阀门控制的对应支管设为一个灌溉单元，则该地块共有161灌溉单元。
井1有51个灌水单元可划分为27个轮灌组，每个轮灌组包括1～2个灌水单元；井2有49个灌水单元可划分为25个轮灌组，每个轮灌组包括1～2个灌水单元；井3有60个灌水单元可划分为29个轮灌组，每个轮灌组包括1～3个灌水单元。
灌溉时必须按顺序灌溉，轮灌组的划分及轮灌次序见表3。
表3露地葡萄滴灌轮灌制度表
机井号
轮灌日期
轮灌次序
轮灌开始时间
轮灌结束时间
轮灌组
灌水小区流量（m3/h）
井1
第一天
第一次
2:
00
3:
48
1-1-1、1-1-2
36
第二次
3:
48
5:
36
1-1-3、1-1-4
36
第三次
5:
36
7:
24
1-1-5、1-1-6
36
第四次
7:
24
9:
12
1-1-7、1-1-8
36
第五次
9:
12
11:
00
1-1-9、1-1-10
30.6
第六次
11:
00
12:
48
1-2-1、1-2-2
36
第七次
12:
48
14:
36
1-2-3、1-2-4
36
第八次
14:
36
16:
24
1-2-5、1-2-6
36
第九次
16:
24
18:
12
1-2-7、1-2-8
36
第十次
18:
12
20:
00
1-2-9、1-2-10
36
第十一次
20:
00
21:
48
1-3-1、1-3-2
32.4
第十二次
21:
48
23:
36
1-3-3、1-3-4
36
第二天
第一次
2:
00
3:
48
1-3-5、1-3-6
36
第二次
3:
48
5:
36
1-3-7、1-3-8
32.4
第三次
5:
36
7:
24
1-4-1、1-4-2
32.4
第四次
7:
24
9:
12
1-4-3、1-4-4
36
第五次
9:
12
11:
00
1-4-5、1-4-6
36
第六次
11:
00
12:
48
1-4-7、1-4-8
32.4
第七次
12:
48
14:
36
1-5-1、1-5-2
36
第八次
14:
36
16:
24
1-5-3、1-5-4
36
第九次
16:
24
18:
12
1-5-5、1-5-6
36
第十次
18:
12
20:
00
1-5-7、1-6-7
36
第十一次
20:
00
21:
48
1-6-1、1-6-2
36
第十二次
21:
48
23:
36
1-6-3、1-6-4
36
第三天
第一次
2:
00
3:
48
1-6-5、1-6-6
36
第二次
3:
48
5:
36
1-2-11
12.6
井2
第一天
第一次
2:
00
3:
48
2-3-1、2-3-2
39.27
第二次
3:
48
5:
36
2-3-3、2-3-4
43.75
第三次
5:
36
7:
24
2-3-5、2-3-6
46.33
第四次
7:
24
9:
12
2-3-7、2-3-8
48.82
第五次
9:
12
11:
00
2-2-1、2-2-2
47.7
第六次
11:
00
12:
48
2-2-3、2-2-4
48.96
第七次
12:
48
14:
36
2-2-5、2-2-6
48.96
第八次
14:
36
16:
24
2-2-7、2-2-8
48.96
第九次
16:
24
18:
12
2-2-9、2-6-5
45.67
第十次
18:
12
20:
00
2-1-1、2-1-2
47.35
第十一次
20:
00
21:
48
2-1-3、2-1-4
48.96
第十二次
2:
00
3:
48
2-1-5、2-1-6
48.96
第二天
第一次
2:
00
3:
48
2-1-7、2-1-8
48.96
第二次
3:
48
5:
36
2-1-9、2-1-10
41.53
第三次
5:
36
7:
24
2-4-1、2-4-2
48.96
第四次
7:
24
9:
12
2-4-3、2-4-4
48.96
第五次
9:
12
11:
00
2-4-5、2-4-6
48.96
第六次
11:
00
12:
48
2-4-7、2-5-7
48.96
第七次
12:
48
14:
36
2-5-1、2-5-2
48.96
第八次
14:
36
16:
24
2-5-3、2-5-4
48.96
第九次
16:
24
18:
12
2-5-5、2-5-6
48.96
第十次
18:
12
20:
00
2-6-3、2-6-7
46.28
第十一次
20:
00
21:
48
2-6-1、2-6-6
47.06
第十二次
2:
00
3:
48
2-6-2、2-3-9
46.21
第三天
第一次
2:
00
3:
48
2-6-4
26.26
井3
第一天
第一次
2:
00
3:
48
3-9-1、3-9-2、3-9-4
48.58
第二次
3:
48
5:
36
3-9-3、3-9-5、3-9-6
43.1
第三次
5:
36
7:
24
3-8-1、3-8-2
41.7
第四次
7:
24
9:
12
3-8-3、3-8-4
46.36
第五次
9:
12
11:
00
3-8-5、3-8-6
46.36
第六次
11:
00
12:
48
3-7-1、3-7-2
46.36
第七次
12:
48
14:
36
3-7-3、3-7-4
46.36
第八次
14:
36
16:
24
3-7-5、3-9-7
33.27
第九次
16:
24
18:
12
3-6-1、3-6-2
46.36
第十次
18:
12
20:
00
3-6-3、3-6-4
46.36
第十一次
20:
00
21:
48
3-6-5、3-6-6
46.36
第十二次
21:
48
23:
36
3-6-7、3-6-7
46.36
第二天
第一次
2:
00
3:
48
3-5-1、3-5-2
46.36
第二次
3:
48
5:
36
3-5-3、3-5-4
46.36
第三次
5:
36
7:
24
3-5-5、3-5-6
46.36
第四次
7:
24
9:
12
3-5-7、3-5-8
46.36
第五次
9:
12
11:
00
3-4-1、3-4-2
46.36
第六次
11:
00
12:
48
3-4-3、3-4-4
46.36
第七次
12:
48
14:
36
3-4-5、3-4-6
46.36
第八次
14:
36
16:
24
3-4-7、3-6-9
46.36
第九次
16:
24
18:
12
3-3-1、3-3-2
36
第十次
18:
12
20:
00
3-3-3、3-3-4
36
第十一次
20:
00
21:
48
3-3-5、3-2-7
40.23
第十二次
21:
48
23:
36
3-2-1、3-2-2
36
第三天
第一次
2:
00
3:
48
3-2-3、3-2-4
36
第二次
3:
48
5:
36
3-2-5、3-2-6
36
第三次
5:
36
7:
24
3-1-1、3-1-6
43.76
第四次
7:
24
9:
12
3-1-2、3-1-5
33.88
第五次
9:
12
11:
00
3-1-3、3-1-4
33.95
1-1-1第一个1是井号，第二个1是干管号，第三个1是阀门号
（7）灌溉系统水力计算
灌溉小区内的毛管为DN25，灌水毛管采用沿种植方向单行布置，毛管间距为3m（2.5m）,灌溉小管间距为0.8m。
①灌水器水头偏差率的确定分配
毛管允许水头偏差率
式中：
～流量允许偏差率，20%；
～流态系数，取0.5；
～灌水器的设计水头，20m；
经计算的：
=0.412
水头偏差
m
根据支、毛管的水头差分配比确定支、毛管的水头偏差
m
m
②毛管极限长度
的确定
式中：
～毛管允许的极限长度，m；
～允许的最多出口数，个；
～毛管内径，21.2mm；
～毛管允许水头差2.266m；
K～考虑局部水头损失的加大系数K=1.1；
～毛管上出水口间距，Se=0.8m；
～设计流量，qd=18/h；
计算得毛管允许的最多出水口数量
=81个，则允许最大铺设长度为
=65m。
根据地形，本次设计灌水单元内毛管的实际铺设长度不超过55m。
③毛管水力计算
式中：
毛～毛管实际总水头损失，m；
S～分流孔间距，0.8m；
S0～多孔管进口至首孔的距离，0.4m；
N～分流孔总数，68；
qd～单孔设计流量，18L/h；
f～摩阻系数，0.505；
m～流量指数，1.75；
b～管径指数，4.75；
d～毛管内径，21.2mm；
K～考虑局部损失的加大系数，1.1；
④支管水力计算
最不利单元支管铺设长度为27m，共有分水口10个，毛管铺设长度为110m，每条毛管流量为2448L/h，则每条支管内流量为24.48m3/h，确定支管可采用管径为Dn50PE管，壁厚为2.5mm，0.4MPa。
式中：
～支管实际总水头损失，m；
S～分流孔间距，3m；
S0～多孔管进口至首孔的距离，1.5m；
N～分流孔总数，10；
qd～单孔设计流量，1224h；
f～摩阻系数，0.505；
m～流量指数，1.75；
b～管径指数，4.75；
d～支管内径，45mm；
K～考虑局部损失的加大系数，1.1；
经计算的
=0.61﹤
=1.85m，满足要求。
⑤干管水力计算
干管上同时开1～3个出水口，干管采用管径DN110（0.6Mpa，壁厚为3.2mm）PVC-U管。
以最不利情况进行水力计算。
式中：
f～摩阻系数，0.464；
m～流量系数，1.77；
b～管径系数，4.77；
d～分干管内径，103.6mm；
K～考虑局部损失的加大系数，1.05；
表4露地葡萄滴灌系统水力计算结果表（最不利情况）
项目
内容
单位
井1
井2
井3
灌水器
工作压力
m
10
10
10
毛管
长度L
m
40
54.3
51.5
管径D
mm
21.2
21.2
21.2
流量Q
L/h
900
1221.75
1158.75
沿程水头损失
m
0.54
1.26
1.09
局部水头损失
m
0.05
0.13
0.11
微灌管进口压力
m
10.60
11.39
11.20
支管
长度L
m
24
27
24
管径（内径）D
mm
45
45
45
流量Q
L/h
16200.0
24435.0
20857.5
沿程水头损失
m
0.33
0.56
0.51
局部水头损失
m
0.03
0.06
0.05
支管进口压力
m
10.96
12.00
11.76
分干管1
长度L
m
27
30
27
管径（内径）D
mm
84.6
84.6
84.6
流量Q
L/h
16200.0
24435.0
17520.0
沿程水头损失
m
0.11
0.51
0.13
局部水头损失
m
0.01
0.03
0.01
分干管进口压力
m
11.07
12.53
11.89
分干管2
长度L
m
74
72
27
管径（内径）D
mm
84.6
84.6
84.6
流量Q
L/h
32400.0
48870
33580
沿程水头损失
m
2.12
4.26
0.82
局部水头损失
m
0.11
0.21
0.04
分干管进口压力
m
13.29
17.01
12.75
干管1
长度L
m
370
590
662
管径（内径）D
mm
103.6
103.6
103.6
流量Q
L/h
32400.0
48870
48580
沿程水头损失
m
4.03
13.30
14.76
局部水头损失
m
0.20
0.66
0.74
分干管进口压力
m
17.52
30.97
28.25
水泵扬程
首部水头损失
m
10
10
10
地面高差
m
0.5
0.5
0.5
动水位
m
20
20
20
井下管路水头损失
m
2.02
2.02
2.02
系统设计扬程
m
50.04
63.49
60.77
泵型
200QJ40-59，11KW
200QJ50-65，15KW
200QJ50-65，15KW
1-1-1第一个1是井号，第二个1是干管号，第三个1是阀门号
⑥选择水泵及动力配套
从前述的过程及表4的计算结果可知：
井1经过在最不利轮灌组工作的情况下干管进口压力需不低于17.52，若水源首部水头损失按10m计，则系统进口压力水头：
17.52+10=27.52m，机井动水位：
20m，井下管路损失2.02m，地形高差0.5m，则水泵的设计扬程：
17.52+10+20+2+0.5+2.02=50.04，
故设计水泵流量为32.4m3/h，扬程为50.040m，查现有水泵型号为200QJ40-49，电机功率11KW。
流量和扬程均满足设计要求。
井2经过在最不利轮灌组工作的情况下干管进口压力需不低于30.97，若水源首部水头损失按10m计，则系统进口压力水头：
30.97+10=40.97m，机井动水位：
20m，井下管路损失2.02m，地形高差0.5m，则水泵的设计扬程：
30.97+10+20+0.5+2.02=63.49m，
故设计水泵流量为48.87m3/h，扬程为63.49m，查现有水泵型号为200Q
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