灌排高兴镇茶园系统规划设计资料.docx
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灌排高兴镇茶园系统规划设计资料
目录
前言
第一章灌区基本情况................................2
一、基本资料.....................................2
二、示范区兴建的必要性和可行性...................2
第二章喷灌系统的选型和管道系统的布置..............3
一、喷灌系统的选型..............................3
二、选择喷头、确定喷头组合形式及组合间距.........3
三、管道系统布置.................................5
第三章管道水力计算................................5
一、喷灌制度拟定.................................5
二、喷灌系统工作制度拟定.........................6
三、管道水利计算.................................7
四、水泵及动力选择...............................10
第一章灌区基本情况
一、基本资料
1、地形资料:
灌区位于日照市岚山区高兴镇。
灌区东西宽360m,南北长500m，具体地形见地形图。
2、气象资料：
项目区内多年平均降雨量858.3mm，降雨多集中于6-9月份，占全年总降水量的73%以上，年内降水分布不均及年际变化大，是区内发生洪涝灾害的主要原因，常见的有干旱、洪涝、霜冻等，其中干旱对农业、牧业生产危害最大，以春旱、秋旱最为严重，素有“十年九旱”之说。
项目区多年平均气温12.6C, 无霜期213天，多年平均风速3.4米/秒，最大冻土层深47厘米，多年平均水面蒸发量1164.5毫米。
3、土壤资料：
灌区土壤为壤土；土壤渗透系数为12mm/h；土壤田间持水率为25%（占干土重百分数）；土壤干容重1.4t/m³。
4、作物种植资料：
灌区农作物为经济园林以茶叶为主，E—W种植，耕作层深度0.3~0.4m,生长期最大日平均耗水量为5mm/d。
5、水源资料：
罐区内现有机井一眼，稳定动水位为38.0m时，水井出水量为80m³/h。
6、其他资料：
本地区供电有保证，喷灌设备充足。
灌区所属村镇经济较为发达，多数村民外出打工，人均年收入16860元。
二、示范区兴建的必要性和可行性
1、示范区兴建的必要性
项目区是该镇主要的茶叶种植区,年内降水分布不均及年际变化大，经济发展受到制约。
喷灌是一种先进的灌水方法，可以减少深层渗漏和田间无效蒸发，比常规灌溉节水40%-50%，而且又灌水均匀，不产生地面径流、保肥、省工省地等优点。
根据项目区水土资源条件，发展高技术的节水灌溉，扩大灌溉面积，增加农民收入，发展区域经济和改善周边生态环境都是十分必要的，也是当地农民急切的愿望。
2、示范区兴建的可行性
项目区为该镇茶叶生产的重要基地,交通方便，自然条件优越，土地平坦，一面坡，土质适中，土壤肥沃，气候条件较好，适宜种植茶叶等多种作物，且产量较高，项目区有机井一眼水量有保障，项目区农民对节水灌溉，增加灌溉面积，有着较高的积极性，一次，在项目区发展喷灌各方面条件都已具备，切实可行。
第二章喷灌系统的选型和管道系统布置
一、喷灌系统选型
系统选型因地制宜，综合以下因素选择：
水源类型及位置；地形地貌，地块形状、土壤质地；作物生长期降水量，灌溉期间风速、风向；灌溉对象；社会经济条件、生产管理体制、劳动力状况及劳动者素质；动力条件。
具体选择如下；
（1）地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏，灌溉对象为蔬菜、茶园、果树等经济作物及园林、花卉和绿地的地区，选用固定式喷灌系统。
（2）地面较为平坦的地区，灌溉对象为大田粮食作物；气候严寒、冻土层较深的地区，选用半固定式喷灌系统和移动式喷灌系统。
（3）土地开阔连片、地势平坦、田间障碍物少；使用管理者技术水平较高；灌溉对象为大田作物、牧草等；集约化经营程度相对较高时，选用大中型机组式喷灌系统。
（4）丘陵地区零星、分散耕地的灌溉；水源较为分散、无电源或供电保证率较低的地区，选用轻小型机组式喷灌系统。
因为该地区地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏，灌溉对象为蔬菜、茶园、果树等经济作物及园林、花卉和绿地的地区，选用固定式喷灌系统，即干、支管采用地埋式固定PVC管道。
二、选择喷头、确定喷头组合形式及组合间距
1、选择喷头
根据《喷灌工程技术规范》（GB/T50085—2007），粮食作物的物化指标在3000~4000的范围内。
初选ZY-2型喷头，喷嘴直径7.5/3.1 mm，工作压力0.25MPa，流量3.92m³/h，射程18.6m。
该类型喷头的雾化指标为
Wh=1000H/D=1000×25/7.5=3333
（2—1）
式中Wh——喷灌的雾化指标；
H——喷头的工作压力水头，m；
D——喷头的主喷嘴直径，mm。
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P191公式（7-6）
因此，ZY-2型喷头满足作物对雾化指标的要求。
2、确定喷头组合形式
喷头的组合形式亦称喷头的布置形式，系指喷灌系统中喷头间相对位置的安排。
在设计射程相同时，喷头组合形式不同，支管和竖管或喷头的间距也不同，喷头组合的原则是保证喷洒不留空白，并有较高的均匀度。
根据地块形状、系统类型、风向风速等因素综合考虑，此次选用正方型组合。
3、确定组合间距
本喷灌范围灌溉季节风向多变，喷头宜做等间距布置。
风速为3.4m/s，取Ka=Kb=0.95，则
a=b=KaR=0.951×8.6=17.67（m）（2—2）
取a=b=18m
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P198公式（7-7）
4、设计喷灌强度
土壤允许喷灌强度[p] = 12 mm/h,按照单支管多喷头同时全圆喷洒情况计算设计喷灌强度。
（2—3）
式中
——布置系数，查表7-5
a——喷头在支管上的间距
R——喷头射程
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P190查表7-5
（2—4）
式中
——风系数，查表7-6
V——风速m/s
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P191查表7-6
（2—5）
式中q——喷头流量，
——无风条件下单喷头喷洒的平均喷灌强度，
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P190公式（7-3）
（2—6）
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P190公式（7-4）
三、管道系统布置
喷灌区域地形平坦、中间偏上位置有机井一眼。
基于上述情况，拟采用干、支管两级布置。
干管在地块中间位置东西方向穿越灌溉区域，两边分水，支管垂直干管，平行作物种植方向南北布置。
平面布置详图见图：
第三章管道水力计
一、喷灌制度拟定
喷灌的喷灌制度，主要是设计灌水定额，设计灌水周期等
1、设计灌水定额：
是指作为设计依据的最大灌水定额。
当田间土壤含水量达到适宜于植物生长的下限时就应进行喷灌；每次灌水量不能超过土壤的保水能力，以免发生深层渗漏。
所以，设计灌水定额（以毫米计）可用下式计算
（3—1）
式中
——最大灌水定额，mm；
——土壤干密度，g/cm3；
h——计划湿润层深度，cm,一般大田作物取40~60cm,蔬菜取20~30cm,果树取80~100cm；
——喷洒水利用系数；
——适宜土壤含水量上限（质量百分比），可取田间持水量的85%~95%；
——适宜土壤含水量下限（质量百分比），可取田间持水量的60%~65%。
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P201公式（7—11）
2、设计喷灌周期
主要指植物耗水量最旺时期的允许最大时间间隔（两次灌水的间隔时间），即设计灌水周期（以天计），它可用下式计算
T设=
η=
（取10d）（3—2）
式中T——设计灌水周期，计算值取整，d；
e——作物日蒸发蒸腾量，取设计代表年灌水高峰期平均值，mm/d；
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P201公式（7—13）
二、喷灌系统工作制度拟定
1、喷头在一个位置上的喷洒时间
喷头在一个位置上的喷洒时间可按下式确定
（3—3）
式中t——喷头在一个工作位置的灌水时间，h。
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P202公式（7—14）
2、喷头每日可工作的喷点数
（取三次）（3—4）
式中nd——喷头每日可以工作的喷点数；
td——日灌水时间，h,参见表7—14；
ty——移动喷头时间，h,有备用喷头交替使用时取零，可根据实际情况确定。
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P202公式（7—15）
3、每次需要同时工作的喷头数
（取19个）（3—5）
式中np——同时工作的喷头数；
N——灌区喷头总数
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P202公式（7—16）
4、每次需要同时工作的支管数
（取2根）（3—6）
np实际是20个
式中n支——每次同时工作的支管数；
n喷头——支管上的喷头数。
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P202公式（7—17）
5、运行方案
根据同时工作的支管数以及管道布置情况，决定在干管两侧分别同时运行一条支管，分别自干管两端起始向另一端运行。
三、管道水力计算
管道水力计算的任务有二，即确定适宜管径和计算水头损失
1、管径的确定
干管管径的确定
根据系统运行方式，干管通过的流量为Q=3.92×10=39.2（m3/h）,主干管通过的流量为Q=3.92×20=78.4（m3/h）,则
（3—7）
式中Q——管道流量，m3/h；
D——管径，mm。
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P204公式（7—18）
据此，选择干管时为了减少水头损失，确定采用规格Ф90×2.8mm的PVC管材，主干管采用Ф125×3.9mm的PVC管材，承压能力为0.63MPa。
支管管径的确定
支管管径可按下式求解
（3—8）
（3—9）
式中
——同一支管上任意两喷头间支管段水头损失，m；
——两喷头的进水口高程差，m，顺坡铺设支管时
的值为负，逆坡铺设支管时
的值为正；
——喷头设计工作压力水头，m；
——摩阻系数，
L——管长，m；
——管道内径，mm；
——流量指数；
——管径指数。
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P204公式（7—20,7—23）
喷灌区域地形平坦，
应为支管上第一个喷头与最末一个喷头之间的水头损失。
式中，
m
，则
=
解上式得到
=75mm
选择规格为Ф75×1×6000mm的PVC管材。
2、管道水头损失计算
（1）左上方
1）支管沿程水头损失
支管长度L=171m，则
=
2）干管沿程水头损失
干管（Ф90）长度L=80-7=73m
=
（3—10）
3）主干管沿程水头损失
主干管（Ф125）长度L=80m
沿程水头总损失为
4）局部水头总损失为
（3—11）
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P205公式（7—25）
5）设计流量，即
Q=Nq=20×3.92=78.4
（3—12）
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P206公式（7—26）
6）设计扬程，即
（3—13）
式中
——典型喷头高程与水源水位差；
H——喷灌系统设计水头，m；
——典型喷点喷头的工作压力水头，m；
——由水泵进水管至典型支管入口之间管道的沿程水头损失，m
——由水泵进水管至典型支管入口之间管道的局部水头损失，m
注：
本式采用《灌溉排水工程技术》P206公式（7—27）
（2）右下方
1）支管沿程水头损失
支管长度L=171m，则
=
2）干管沿程水头损失
干管（Ф90）长度L=243m
=
干管（Ф125）长度L=170m
=
3）主干管沿程水头损失
主干管（Ф125）长度L=80m（同上）
沿程水头总损失为
4）局部水头总损失为
5）设计扬程，即
6）选择水泵及动力。
根据当地设备供应情况及水源条件，（查询网络资料）选择200QJ80-66/6深井潜水电泵，其性能参数见表3-1
表3-1水泵性能参数
型号
额定流量（m3/h）
设计扬程（m）
转速（
/min）
效率（%）
额定电流（A）
电机效率（%）
最大外径（mm）
额定电压（V）
200QJ
80-66/6
80
66
2850
73
50.9
82.5
184
380
喷灌工程材料、设备用量详见表3-2
表3—2喷灌工程材料、设备用量
设备名称
规格型号
单位
数量
潜水电泵
200QJ80—66/6
套
1
控制器
套
1
首部连接系统
DN80
套
1
闸阀
Ф75
只
56
PVC管材
Ф90
m
330
PVC管材
Ф125
m
264
PVC管材
Ф75
m
9588
钢法兰盘
Ф125
个
1
塑料法兰盘
Ф125
个
1
90°弯头
Ф125
个
2
异径三通
Ф90×75×90
个
34
异径三通
Ф125×75×125
个
18
异径三通
Ф75×32×75
个
560
等径三通
Ф90
个
2
等径三通
Ф125
个
1
变异径管
Ф90×75
个
4
变异径管
Ф125×90
个
2
承插座
Ф32
个
560
连接管
Ф32
m
292
竖管
Ф32
m
42
堵头
Ф75
个
56
升级会员 