大田滴灌低压管道工程典型设计书.docx
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大田滴灌低压管道工程典型设计书
5.2大田滴灌工程典型设计
5.2.1根本情况
设计地块位于密云县寨镇的团结、新兴芦笋地块，设计面积为800亩。
工程区全部种植芦笋，南北向种植，株距0.3m，行距1.5m。
该地区多年平均降水量648mm，降水量年分配不均，年际间变幅较大。
地势平坦，土层较厚；土壤质地为轻质粘壤土。
土壤冻土层为80~120cm。
工程区现有3眼水源井，井深80~100m，动水位35~40m，改造后2眼井的单井出水量为40m3/h，另1眼井的出水量10~20m3/h。
根据规划，对该井进展更新，更新机井出水量为80m3/h。
经测算，能满足灌溉需求。
5.2.2灌溉系统规划设计参数
根据设计规及结合当地的实际情况，选用如下设计参数：
①日耗水强度：
Ea＝5.5mm/d
②土壤设计湿润比：
P＝75%
③灌溉水利用系数：
η=0.95
④方案湿润层深：
0.50m
⑤土壤干容重为1.40g/cm3
⑥适宜土壤含水率上下限分别为23.4%、16.9%〔占土壤干土重〕
5.2.3灌水器的选择
根据技术要求、工程区土壤质地、作物需水特性及毛管布置方式选用直径20mm的非压力补偿式滴灌管，壁厚1.0mm，滴头间距为0.3m，最大工作压力100kPa，流量4.3L/h，流态指数X＝0.5。
5.2.4管网布置
（1）滴灌带布置
滴灌带选用地埋式滴灌带，采用沿种植方向单行布置，间距为1.5m，滴头间距为0.3m。
滴灌带全部埋入地下，埋深15cm。
（2）支管的布置
1号机井支管采用φ63PE耐老化塑料管，2、3号机井支管采用φ50PE耐老化塑料管，支管全部埋入地下，埋深60cm。
（3）干管、分干管的布置
干管采用PVC-U塑料管，全部埋入地下，埋深100cm。
5.2.5灌溉制度与工作制度
5.2.5.1灌溉制度
（1）设计灌水定额m
根据公式〔5-1〕，经计算，设计灌水定额为34.74mm，换算为23.16m3/亩。
（2）灌水周期T
由公式〔5-3〕计算，灌水周期为6.2，取6d。
（3）一次灌水延续时间t
由公式〔5-5〕计算，一次灌水延续时间为3.64h，取t=4h。
5.2.5.2单井控制面积
根据滴灌面积和设计日耗水强度，计算滴灌系统所需的最小供水流量，以控制灌溉面积最大的系统为例，取日灌溉最大运行时数C=20h。
根据公式〔5-6〕、〔5-7〕计算单井控制面积，经计算：
3眼井出水量合计为160m3/h，控制面积800亩，水源满足滴灌系统的要求。
5.2.5.3工作制度
根据公式〔5-8〕计算系统最大轮灌组个数，经计算，系统允许的最大轮灌组数为33个。
考虑到机井的合理运用，运行管理方便。
芦笋滴灌工程轮灌组划分见表5-1~表5-3。
表5-1机井1轮灌组划分表
轮灌组号
辅管号
轮灌组流量
〔m3/h〕
轮灌组号
辅管号
轮灌组流量
〔m3/h〕
第1轮灌组
1、60
79.8
第16轮灌组
16、45
79.8
第2轮灌组
2、59
79.8
第17轮灌组
17、44
79.8
第3轮灌组
3、58
79.8
第18轮灌组
18、43
79.8
第4轮灌组
4、57
79.8
第19轮灌组
19、42
79.8
第5轮灌组
5、56
79.8
第20轮灌组
20、41
79.8
第6轮灌组
6、55
79.8
第21轮灌组
21、40
79.8
第7轮灌组
7、54
79.8
第22轮灌组
22、39
79.8
第8轮灌组
8、53
79.8
第23轮灌组
23、38
79.8
第9轮灌组
9、52
79.8
第24轮灌组
24、37
79.8
第10轮灌组
10、51
79.8
第25轮灌组
25、36
79.8
第11轮灌组
11、50
79.8
第26轮灌组
26、35
79.8
第12轮灌组
12、49
79.8
第27轮灌组
27、34
79.8
第13轮灌组
13、48
79.8
第28轮灌组
28、33
79.8
第14轮灌组
14、47
79.8
第29轮灌组
29、32
77.4
第15轮灌组
15、46
79.8
第30轮灌组
30、31
74.2
表5-2机井2轮灌组划分表
轮灌组号
辅管号
轮灌组流量
〔m3/h〕
轮灌组号
辅管号
轮灌组流量
〔m3/h〕
第1轮灌组
1、60
38.7
第16轮灌组
16、45
38.7
第2轮灌组
2、59
38.7
第17轮灌组
17、44
38.7
第3轮灌组
3、58
38.7
第18轮灌组
18、43
38.7
第4轮灌组
4、57
38.7
第19轮灌组
19、42
38.7
第5轮灌组
5、56
38.7
第20轮灌组
21、41
38.7
第6轮灌组
6、55
38.7
第21轮灌组
22、40
38.7
第7轮灌组
7、54
38.7
第22轮灌组
23、39
38.7
第8轮灌组
8、53
38.7
第23轮灌组
24、38
38.7
第9轮灌组
9、52
38.7
第24轮灌组
25、37
38.7
第10轮灌组
10、51
38.7
第25轮灌组
26、36
38.7
第11轮灌组
11、50
38.7
第26轮灌组
27、35
38.7
第12轮灌组
12、49
38.7
第27轮灌组
28、34
38.7
第13轮灌组
13、48
38.7
第28轮灌组
29、33
38.7
第14轮灌组
14、47
38.7
第29轮灌组
30、32
37.2
第15轮灌组
15、46
38.7
第30轮灌组
20、31
35.4
表5-3机井3轮灌组划分表
轮灌组号
辅管号
轮灌组流量
〔m3/h〕
轮灌组号
辅管号
轮灌组流量
〔m3/h〕
第1轮灌组
13、32
38.7
第15轮灌组
27、46
38.7
第2轮灌组
14、33
38.7
第16轮灌组
28、47
38.7
第3轮灌组
15、34
38.7
第17轮灌组
29、48
38.7
第4轮灌组
16、35
38.7
第18轮灌组
30、49
38.7
第5轮灌组
17、36
38.7
第19轮灌组
31、50
38.7
第6轮灌组
18、37
38.7
第20轮灌组
12、51
38.7
第7轮灌组
19、38
38.7
第21轮灌组
11、52
38.7
第8轮灌组
20、39
38.7
第22轮灌组
10、53
38.7
第9轮灌组
21、40
38.7
第23轮灌组
1、7
38.7
第10轮灌组
22、41
38.7
第24轮灌组
2、8
38.7
第11轮灌组
23、42
38.7
第25轮灌组
3、9
38.7
第12轮灌组
24、43
38.7
第26轮灌组
4、5
38.7
第13轮灌组
25、44
38.7
第27轮灌组
6
19.35
第14轮灌组
26、45
38.7
5.2.6水力计算
5.2.6.1滴灌管最大铺设长度
（1）允许水头差ΔHs确实定
设计流量偏差率qv＝0.2，灌水器的流态指数x＝0.5，设计水头hd＝10m，根据公式〔5-15〕、〔5-16〕计算，毛管允许水头差为2.26m。
（2）滴灌管允许出水口数目和最大铺设长度
选择管径为20mm，壁厚1.0mm，公称压力100kPa的滴灌管，根据公式〔5-17〕计算：
Nm＝309，即滴灌管最大允许铺设长度：
Lm＝309×0.3＝92.7m。
根据地块尺寸，选定Lm＝60~90m，满足灌水均匀性要求。
5.2.6.2灌溉系统水力计算
（1）毛管进口水头
毛管进口水头由滴头工作压力、毛管水头损失和地形高差组成，由于地面较平坦，取ΔZ＝0m。
灌水器的工作压力100kPa。
根据公式〔5-18〕计算，毛管进口压力为15.17m。
（2）计算支管入口压力
经反复试算，1号机井的支管选用φ63PE管，壁厚5mm，工作压力0.4MPa；2、3号机井的支管选用φ50PE管，壁厚4mm，工作压力0.4MPa。
支管为多口管道，每个出流口为一条毛管，出流口间距为1.5m。
支管按多孔管计算水头损失。
支管入口压力包括毛管进口压力、支管水头损失和地形高差。
由于地面较平坦，取ΔZ＝0m。
根据公式〔5-18〕计算，支管进口压力为17.61m。
（3）干管、分干管水力计算
管径选择直接关系到工程投资与运行管理费用，因此合理选择管径是管道系统设计的重要环节。
经过反复试算，干管与分干管选项取φ125PVC-U管。
选取最末端最不利的一组进展水力计算。
由于地面较平坦，取ΔZ＝0m。
根据公式〔5-18〕计算，各机井干管入口压力见表5-4。
表5-4管道水力计算表
井号
〔m〕
〔m〕
〔m〕
1
48.40
11.58
18.25
2
40.39
11.52
11.26
3
52.09
24.68
9.80
（4）系统扬程计算
首部损失10m，泵路损失根据井管确定，可取5m，根据公式〔5-17〕计算，系统扬程应为48.514m。
表5-5机井1管网系统水力计算表
项目
管道长度
〔m〕
设计流量
〔m3/h〕
管径
〔mm〕
径
〔mm〕
水头损失
〔m〕
干管PVC125
158
79.8
125
117.4
5.141
分干管PVC90
156
39.9
90
84.6
7.104
支管PVC90
120
39.9
90
84.6
5.464
支管PE63
9
39.9
63
53
3.399
毛管PE20
50
0.97
20
16
1.791
滴头工作压力
10
首部枢纽损失
10
动水位
55
高程差
0.5
合计
98.399
表5-6机井2管网系统水力计算表
项目
管道长度
〔m〕
设计流量
〔m3/h〕
管径
〔mm〕
径
〔mm〕
水头损失
〔m〕
干管PVC110
88
38.7
110
103.6
1.444
分干管PVC75
78
38.7
90
84.6
3.365
支管PE50
62
19.4
50
42.2
19.565
毛管PE20
50
0.97
20
16
1.791
滴头工作压力
10
首部枢纽损失
10
动水位
35
高程差
0.5
合计
81.665
表5-7机井3管网系统水力计算表
项目
管道长度
〔m〕
设计流量
〔m3/h〕
管径
〔mm〕
径
〔mm〕
水头损失
〔m〕
干管PVC110
250
38.7
110
103.6
4.103
分干管PVC90
50
38.7
90
84.6
2.517
支管PVC75
104
19.4
75
70.6
3.132
支管PE50
50
19.4
50
42.2
15.778
毛管PE20
50
0.97
20
16
1.791
滴头工作压力
10
首部枢纽损失
10
动水位
40
高程差
0.5
合计
87.821
5.2.7首部枢纽与水泵选择
首部枢纽系统包括水泵、离心式和网式组合过滤器，为了保证系统的平安稳定运行，在其首部设置有变频装置、控制阀、进排气阀、逆止阀、压力表、减压阀等平安保护装置。
根据上述扬程和流量，选配水泵，3眼机井水泵型号见下表。
表5-8水泵性能参数表
井号
水泵型号
流量Q〔m3/h〕
扬程H〔m〕3
电机配套功率〔kW〕
1
200QJ80-99/9
80
99
37
2
175QJ40-84/7
40
84
18.5
3
150QJ40-96/12
40
96
18.5
5.2.8工程材料用量及工程估算
滴灌工程材料表包括水源工程、首部设备、管材管件、土方量等项。
表5-9工程材料表
序号
工程工程名称
单位
数量
一
水源工程
1
更新机井井深80m
眼
1
2
改造机井井深100m
眼
1
3
改造机井井深80m
眼
1
二
首部枢纽工程
1
井房面积17.69m2
座
3
2
水泵175QJ40-72/6
套
3
3
变频控制器MBS（k）-15
套
3
4
逆止阀DN100
只
3
5
水表LXLDN100
只
3
6
法兰闸阀DN100
只
3
7
空气阀DN50
只
3
8
压力表1.0MPa
只
3
9
叠片式过滤器3″
套
6
10
离心式过滤器4″
套
3
三
田间管网工程
1
UPVC管〔0.5MPa〕φ140
m
4017.3
2
PE〔0.6MPa〕φ110
m
9604.35
3
UPVC三通φ140
个
28
4
UPVC三通φ110
个
88
5
弯头φ140
只
5
6
弯头φ110
只
8
7
UPVC管堵φ140
只
37
8
UPVC管堵φ110
只
109
9
滴灌管φ20
m
379718
10
PE管堵φ20
只
5883
11
旁通φ20
只
5883
12
打孔器14mm
个
2
13
泄水阀DN50
只
2
14
空气阀DN25
只
2
续表5-9工程材料表
序号
工程工程名称
单位
数量
四
土建工程
1
管道土方开挖
m3
2009
2
管道土方回填
m3
1808
3
管道镇墩〔C15砼〕
m3
19
4
泄水阀井
个
2
5
闸阀井
个
73
5.8低压管道输水灌溉工程典型设计
5.8.1根本资料
该工程地处溪翁庄镇山庄，工程控制面积200亩，该地块起伏较大，最大高差25m左右。
工程区种植葡萄、苹果，南北向种植。
果树的株行距一般为4m×5m。
该地区多年平均降水量648mm，降水量年分配不均，年际间变幅也较大。
工程所在地土壤为砂土。
冻土层深度80~120cm。
山庄灌溉水源为地下水。
工程区现有1眼水源井，机井深205m，井径300mm，改造后单井最大出水量为80m3/h，动水位135m，水量充足，水质良好，可充分满足作物灌溉要求。
5.8.2规划设计参数
根据设计规及结合当地的实际情况，选用如下设计参数：
①日耗水强度：
Ea＝4.0mm/d
②灌溉水利用系数：
η=0.85
③方案湿润层深：
0.80m
④土壤干容重为1.40g/cm3
⑤适宜土壤含水率上下限分别为24.7%、16.9%〔占干土重百分比〕。
5.8.3灌溉制度与工作制度
5.8.3.1灌溉制度
（1）设计灌水定额m
根据公式〔5-1〕，经计算，设计灌水定额为32.94mm〔21.96m3/亩〕。
（2）灌水周期T
由公式〔5-3〕计算，灌水周期为6.72d，取7d。
5.8.3.2设计灌水流量
管道灌溉系统日工作小时数12h，系统设计流量为61.55m3/h。
计算结果说明，现有水源满足灌溉要求。
5.8.3.3系统灌溉工作制度
出水栓都采用了φ90的出水栓，出水流量在20m3/h左右。
每个轮灌组可控制3-5个给水栓或根据实际需要进展灌溉。
故此处不列灌溉制度表。
其他管道灌溉地块亦如此。
5.8.4管灌系统设计方案
5.8.4.1管网布置原那么
①管网布置严密结合地块形状及地形条件。
②管线尽量平顺，减少起伏和转折点。
③总体力求管线长度最短，最大减少投资。
5.8.4.2管网布置方案
管道系统采用干管、分干管和支管三级固定管道，分干管和支管呈鱼骨型布置，地面使用塑料软管灌溉。
在分干管最低处设置泄水井，根据现场勘测确定泄水井的具体位置。
支管间距为50~75m，出水口间距50m。
（1）管材选择
本工程所在地块地形起伏较大，最大高差25m左右，土层薄瘠，山岩裸露，土石方开挖困难，因此，本次选取UPVC塑料管作为系统的输水管道，公称压力0.63MPa。
（2）出水口与软管的布置
出水口选用G1Y1-H/L分体移动式给水栓，给水栓分上栓体和下栓体，塑料网状花管与给水栓上体连接，连接方式为快速接头式。
以给水栓为中心，以塑料网状花管为半径在全圆围给果树灌溉。
（3）管径确定
管径选择直接关系到工程投资与运行管理费用，因此合理选择管径是管道系统设计的重要环节，通常采用经济流速法确定干、支管的管径。
初选干管与分干管管径均为φ140，径为130.2mm；支管管径为φ110mm，径为103.6mm。
工作压力均为0.63MPa级。
根据目前国生产的各种软管的技术特性及经济指标，移动软管选择φ50涂塑软管。
5.8.5管道水力计算
系统采用潜水泵通过固定管道将水送到多个给水栓进展控制灌溉，干管和支管的水力计算方法采用?
农田低压管道灌溉工程技术规?
行业标准有关要求。
（1）给水栓的流量和移动软管出口压力
根据系统流量确定给水栓同时工作个数，每次轮灌上翻开3-5个给水栓工作。
移动软管的工作水头不宜过大，以防止冲刷田地，一般将移动软管的工作水头定为0.2m。
（2）管道水头损失计算
管路系统采用塑料管，选择输水管线较长，位置较高的给水栓工作点为最不利点进展水力计算。
各级管道沿程水头损失计算成果见表5-28。
表5-28管网系统水力计算表
项目
管道长度〔m〕
设计流量〔m3/h〕
管径
〔mm〕
径
〔mm〕
水头损失〔m〕
干管
58
80
140
130.2
1.052
一分干管
130
80
140
130.2
2.358
六支管
219.2
80
110
103.6
7.315
进口设计水头
5
沿程水头损失
10.725
局部水头损失
1.072
首部枢纽损失
5
动水位
135
泵路损失
6.75
高程差
23
合计
.547
有利点扬程为161.1m，扬程平均取值173.8m。
根据流量和扬程，初步选择水泵为250QJ80-/9，流量80m3/h，扬程180m。
5.8.6水泵选型与配套
灌溉系统水泵的设计扬程要考虑泵路损失、管路损失、首部损失以及地形高差等因素。
经计算，系统扬程为172.84m。
选用潜水泵，其型号为250QJ80-/9，流量80m3/h，扬程180m。
5.8.7工程材料用量及工程估算
果树管灌典型设计工程材料及工程量主要包括设备及材料、土方及其它。
工程材料用量及工程量见表5-29。
表5-29工程材料表
一
水源工程
1
改造机井井深205m
眼
1
二
首部枢纽工程
1
井房面积17.69m2
座
1
2
变频控制器MBS（k）-30
套
1
3
水泵200QJ50-54/4
套
1
4
逆止阀DN100
只
1
5
水表LXLDN100
只
1
6
法兰闸阀DN100
只
1
7
空气阀DN50
只
1
8
压力表1.0MPa
只
1
9
叠片式过滤器3″
套
2
10
离心式过滤器4″
套
1
11
柔口DN100
只
1
12
弯头φ110
个
2
三
田间管网工程
1
钢管〔1.25Mpa〕DN150
m
451.5
2
钢管〔1.25Mpa〕DN125
m
2322.6
3
钢管弯头DN125
个
17
4
钢管异径三通150×125×150
个
14
5
钢管三通150
个
2
6
出水口φ90
套
51
7
泄水阀DN32
只
14
8
空气阀DN25
只
3
9
闸阀DN80
只
11
四
土建工程
1
管道土方开挖
m3
694
2
石方开挖
m3
694
3
管道土方回填
m3
1248
4
管道镇墩〔C15砼〕
m3
11
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