龙河基地柑桔园滴灌设计说明书.docx
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龙河基地柑桔园滴灌设计说明书
重庆长寿区龙河镇尚蔬坊柑橘
示范基地一期滴灌工程
设计说明书
重庆市农业科学院
2009年01月
1、工程概况1
2、系统规划布置及设计参数1
2.1系统规划布置1
2.1.1水源工程1
2.1.2首部枢纽1
2.1.3输配水管网2
2.2设计参数2
2.2.1系统设计流量2
3、管网布置与系统工作制度设计4
3.1管网布置4
3.2系统工作制度设计4
4、管网水力计算4
4.1毛管和支管水力计算4
4.2干管管径确定和水头损失计算5
4.3水锤压力验算及防护5
5、首部枢纽设计5
5.1灌溉系统首部设计5
5.2控制方式规划设计6
5.3过滤器6
5.4施肥器6
5.5控制量测设施与保护装置6
6、变配电配套工程6
7、工程投资预算6
8、工程技施设计图9
1、工程概况
本项目位于长寿区龙河镇保合村，地势较平，坡度在5～30度之间，平均海拔高度400～422米。
项目区内土壤系粉质页岩风化而成的黄壤、沙溪庙组灰棕紫泥土、遂宁组红棕紫泥土、大土泥田（土）、老冲积黄泥田（土）组成。
大部分土层深度大于0.4m，局部土层深度超过1m，土壤pH值在5.5～8.0之间。
多年平均气温17.5度，极端最高温42.3度，极端最低温-2.3度。
项目区多年平均日照时数1209h，无霜期长达331天，多年平均相对湿度80%。
多年平均降水量为1153.4毫米。
气候比较温和，柑桔花期和幼果期的空气相对湿度78%左右，是我国柑桔种植的最适宜生态区。
柑橘顺坡度方向南北种植，行距4.5m，株距3.5m，日平均作物耗水强度峰值为4mm/d。
项目区现有水库提供水源，可满足干旱年份的柑桔灌溉用水。
项目区内电力供应有保证，可满足灌溉要求。
本工程项目计划建设面积2000亩（即66.67×2ha）,划分为一个系统，地形起伏落差达22m，为了在合理的投资下达到均匀灌溉的效果，选择采用压力补偿式滴灌管。
该产品的特点是具有压力补偿功能，工作压力范围宽，在0.05MPa—0.4MPa下，流量稳定，灌溉精度较高，滴头位置根据灌溉点现场确定，所以它特别适应复杂地形下的果树和经济林灌溉。
全系统由首部加压过滤系统、地下供水管网系统、地面滴灌管网系统三大部分组成，根据果树种植株行距为3.5×4.5m的情况，滴头绕树环状布置，圆环半径为0.6m，每棵树安装2只滴头，工程设计方案说明详述如下。
2、系统规划布置及设计参数
2.1系统规划布置
2.1.1水源工程
利用园区内水库作为灌溉水源，水量可满足灌溉要求（水量平衡计算见设计参数），位置见工程平面布置图。
2.1.2首部枢纽
首部位置经综合分析，确定在距电源较近的祝家洞水库的东北边中部，采用潜水电泵加压，配置两级全自动过滤器和施肥器分别进行水质处理与施肥，首部装有压力表、空气阀、闸阀、水表等设备和仪表，根据该首部枢纽设备配置，水头损失为6～10m。
2.1.3输配水管网
管网包括主干管、分干管、支管、毛管，主干管和分干管沿山脊布置，支管与柑橘种植方向垂直（或成一定角度）布置，毛管沿柑橘种植行布置。
毛管经方案优选选用de16滴灌管，材质为PE，铺设于地面；主干管、分干管及支管采用PVC-U管埋设在地下。
图1毛管及滴头布置示意图
2.1.4灌水器
地形起伏较大，灌水器采用管上压力补偿式滴头，设单株双毛细管的配置，由1m长和0.6m长管组成。
滴头流量qd=4L/h，一棵树2只滴头镶于de16PE滴灌管上绕树布置，绕树圆半径为0.6m。
根据土壤及所选滴头流量湿润宽度Dw=3.2m，深度z=0.6m，布置见图1，相关参数见表1。
表1滴头与毛管布设参数表
滴头型号
DKB-4-（50-400）
一棵树布置的滴头数
2
最佳工作水头范围h（m）
5-40
毛管布设间距SL（m）
4.5
额定流量q（L/h）
4
毛管外/内径（mm）
16/13.8
2.1.5灌溉水质要求
本工程的取水源自该区内的水库或山坪塘，水中存在大量的有机及无机杂质，以及沙砾等，影响滴头正常工作，因此必须采取恰当的水过滤系统，过滤精度须达到200目。
2.3水质处理方案
为保护灌溉系统，有效过滤杂质，应当采用多级过滤系统，并实现自动发冲洗功能。
2.2设计参数
2.2.1系统设计流量
依据《微灌工程技术规范》（GB/T***--2008）并结合当地情况，取系统每天运行时间C=22h，一个系统控制面积A=66.67×2ha，设计耗水强度Ia=4mm/d，η=0.9，代入式
（1）计算满足该区柑橘需水的流量至少应为：
（m3/h）
（1）
系统设计流量取280m3/h，即可满足柑橘树灌溉要求。
2.2.2土壤湿润比p
毛管单行直线布置，如图1，Dw=2.84m，株距St=3.5m，行距Sr=4.5m，代入式
（2）得：
（2）
2.2.3设计灌水定额m
土壤容重γ=1.45g/cm3，计划湿润深度z=0.6m，p=40%，根据柑橘树生长最适宜的土壤含水量，灌溉土壤水分上下限范围取田间持水量的80%和70%，田间持水量为25%，因此θmax=80%×25%=20%，θmin=70%×25%=17.5%，依据式（3）计算得灌水定额为:
（3）
2.2.4设计灌水周期T
m=9.67mm，Ia=4mm/d，η=0.9，依据式（4）计算得最大灌水周期为：
（4）
取灌水周期为2d，依据式（5）将设计灌水定额调整为:
（5）
2.2.5一次灌水延续时间t
m=8.89mm，St=4m，Sr=5m，n=2，qd=4L/h代入式（6）计算得一次灌水延续时间:
（6）
表2系统设计参数表
序号
项目
参数值
序号
项目
参数值
1
灌溉补充强度Ia（mm/d）
4
5
设计灌水定额m（mm）
8.89
2
系统总供水流量Q（m3/h）
140
6
设计灌水周期T（d）
2
3
灌溉水有效利用率η
0.9
7
一次灌水延续时间t（h/组）
17.5
4
土壤湿润比P（%）
40
3、管网布置与系统工作制度设计
3.1管网布置
毛管沿柑橘种植行即顺坡方向布置，根据地形条件在支管两侧双向或一侧单项铺设，其长度受地形、灌水器工作压力范围、毛管进口压力及轮灌组划分等因素制约。
支管沿等高线方向铺设，毛管不同铺设长度时进口需要的工作水头不同。
干管沿山脊布置，一条主干管，两条分干管，呈“鱼骨式”，总体管网布置见工程平面布置图。
3.2系统工作制度设计
3.2.1轮灌组划分
单个滴头设计流量为qd=4L/h，系统设计流量为Q=280m3/h=280000L/h，系统总滴头数为[1000×666.7/（3.5×4.5）]×2×2=84660×2个，系统实际轮灌组数可由式（7）确定：
（7）
对轮灌组数进行调整，按轮灌方式运行，5-6条支管为一个轮灌组，共划分3个轮灌组。
3.2.2各级管道设计流量的确定
根据运行方案逐级推算出各级管道的设计流量，毛管140m长度时流量为320L/h，支管流量为所控制的毛管的流量的总和，分干管流量为所控制支管中同时开启的支管的流量总和，依此类推，可求得其它管段流量，主干管流量为同时开启的所有支管流量总和（即系统设计流量）。
4、管网水力计算
4.1毛管和支管水力计算
毛管和支管均为多空出流管，依据式（8）计算:
（8）
详细步骤及数据略。
4.2干管管径确定和水头损失计算
经济管径的内径D＇的计算依据式（9）。
（9）
由于管材价格的变化，需用式（10）将管径修正：
（10）
经计算及选用管径见图纸，管径确定后依据式（11）计算水头损失。
（11）
综上所述，系统设计工况下产生水泵出口压力最大时各级管道水头损失总和为23m，计入地形高差22m和灌水器工作压力10m等主干管进口需要工作水头为55m。
4.3水锤压力验算及防护
主干管承受压力较大，因此主要对主干管进行验算。
主干管外径为D=225、0mm、壁厚e=12.4mm、压力等级为1.MPa的PVC-U管，其弹性模量为Es=2500MPa，V初=2.47m/s，V末取0m/s，ΔV=2.47m/s，依据《微灌工程技术规范》（SL95-103）4.5.2-1和4.5.2-2计算得:
C=365.6m/s，ΔH=92m，则计入水锤后的管道工作压力（主干管进口处压力为55m水头）为55+92=147m，小于管道额定压力的1.5倍（100×1.5=150m），故不采取水锤防护措施。
5、首部枢纽设计
5.1灌溉系统首部设计
灌溉水源为地表水，取自园区新建水塘，水中含有较多的有机、无机杂质和一些固体悬浮物，未了去除这些杂质，须在灌溉系统设置多级过滤。
在前池进口处安装栏污栅作为初级过滤；水泵出口设置自动反冲洗砂石过滤器和网式过滤器。
配置相应的流量计、压力表和其他相应设备，为保护管路安全运行，须设置安全泄压阀，安全泄压阀需外接管路，将泄压水引回蓄水利用设施。
5.2控制方式规划设计
控制方式有手动控制、半自动控制和计算机全自动控制等，本项目选择的控制方式应为手、自动结合的模式。
力求达到满足果树需水前提下用水较少、劳动强度较低和节省劳务费等要求。
5.3过滤器
因水源为库水，含杂质主要是有机物，根据选用灌水器对水质的要求选用“全自动（200目）过滤器”过滤即可满足该滴灌系统要求，其设计流量为280m3/h。
5.4施肥器
为完善灌溉体系的水肥一体，须配备施肥罐，要求水肥合理配比和施灌。
本系统规划面积为2000亩，为了便于管理操作，选用全自动施肥器。
5.5控制量测设施与保护装置
灌溉控制阀压力选择在15kg/cm2,阀上可配装压力调节器，设置阀后管道压力，确保滴灌管在正常工作压力进行灌溉以提高灌溉均匀度。
同时，要求务必安装自动进排气阀和安全阀等阀体，以保障系统的安全运行。
阀门箱与电磁阀配套使用，以达到有效保护箱内设备的目的。
控制量测和保护装置主要有压力表、控制阀、进排气阀、逆止阀等，压力表、闸阀、空气阀为过滤器配带，逆止阀与水泵配套。
6、变配电配套工程
采用一个首部一变设计，主要包括变压器、水泵、电机、启动柜等。
根据系统设计流量和压力要求，可选用两台250QJ140-80潜水电泵并联，一台额定功率为55kw，额定电流为115A，要求电机配套功率为70kw,则变压器容量等级需用200kVA即可满足要求。
7、工程投资预算
本工程总投资、施工及设备安装费用见下表。
单位:
元
序号
项目名称及费用
尚蔬坊基地基地
总计
备注
1
第一部分：
设备及安装
建安
材料
2
一
地埋PVC管材部分
3
二
地埋管件
4
三
地面滴灌管
5
四
地面管件及控制设备
7
五
排水阀及管件
8
六
首部设备及连接件
9
七
配电设备
用户自购
小计
9
第二部分：
建筑工程及其它
10
一
土建工程
11
二
一般项目
12
小计
13
第三部分：
工程投资
14
一
总投资
15
二
亩造价
材料及用量表
编号
名称
规格
单位
用量
第一部分：
设备及安装
一
地埋PVC管材部分
1
PVC管
Φ50，0.6MPa
米
36624
2
PVC管
Φ63，0.6MPa
米
5184
3
PVC管
Φ110，0.6MPa
米
3336
4
PVC管
Φ160，1.0MPa
米
300
5
PVC管
Φ200，1.0MPa
米
300
6
PVC管
Φ225，1.0MPa
米
660
7
PVC双扩（L=1.2米）
Φ50，0.6MPa
根
80
8
PVC双扩（L=1.2米）
Φ63，0.6MPa
根
20
9
PVC双扩（L=1.2米）
Φ110，0.6MPa
根
12
10
PVC双扩（L=1.2米）
Φ160，1.0MPa
根
6
11
PVC双扩（L=1.2米）
Φ200，1.0MPa
根
1
12
PVC双扩（L=1.2米）
Φ250，1.0MPa
根
1
二
地埋管件
1
PVC异径三通
Φ110×50
个
180
2
PVC异径三通
Φ110×63
个
25
3
PVC异径三通
Φ160×110
个
12
4
PVC异径接头
Φ110×63
个
25
5
PVC异径接头
Φ160×110
个
12
6
PVC异径接头
Φ63×50
个
16
7
PVC等径三通
Φ50×50
个
640
10
PVC等径弯头
Φ50×900
个
640
11
PVC等径弯头
Φ110×900
个
10
12
PVC等径弯头
Φ160×900
个
8
13
PVC内丝直接
Φ32
个
32
14
进排气阀
1"
套
32
15
PVC或铁蝶阀
Φ110
个
12
16
PVC平承法兰
Φ110
套
24
17
螺丝接蝶阀用
Φ16×120mm
套
48
18
PVC或铁蝶阀
Φ160
个
2
19
PVC平承法兰
Φ160
套
4
20
螺丝接蝶阀用
Φ16×120mm
套
8
21
生胶带
20米/卷
卷
343
22
PVC胶
1Kg/瓶
瓶
10
三
地面滴灌管
1
PE滴灌管
Φ16×1.1
米
457166
四
地面管件及控制设备
1
旁通
Φ16
套
2304
2
滴头
4L/h
个
174400
3
堵头
Φ16
个
2304
4
首部中央控制器
套
1
5
触摸控制显示屏
套
1
6
田间控制站
套
6
7
RTU控制器
套
48
8
控制阀
Φ63
个
51
五
排水阀及管件
1
PVC球阀
Φ50
个
24
2
PVC外丝
Φ50
个
24
六
首部设备及连接件
1
全自动过滤器
280m3/h
套
1
2
全自动施肥器
套
1
3
潜水电泵
250QJ140-80
台
3
5
变频启动柜
个
1
6
其余辅助材料
米
1
7
计算机
台
1
8
稳压器
台
1
13
电缆
套
1
14
维护工具
套
1
七
配电设备
1
变压器
200kVA
套
1
2
电线
与变压器配套
m
4000
第二部分：
建筑工程及其它
一
土建工程
1
管槽挖方
宽0.6m,深0.8m
m3
22549
2
管槽填方
宽0.6m,深0.8m
m3
22549
3
闸阀井
个
12
4
排水井
个
12
5
过滤器底座厚0.30m
C15砼长3m*宽2.5m
个
2
8、工程技施设计图
见CAD图。
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