1、天津农学院农田节水灌溉课程设计学生姓名 渠树成 系 别 水利工程系 专业班级 2013 级水文与水资源专业 指导教师 王 仰 仁 2013 年 12 月目录（一） 设计任务 .1（二）设计基本情况 .1（三）气象资料 .1（四）设计依据 .2（五）灌溉制度的确定 .2（1）灌溉系统设计参数 .2（2）灌水器的选择 .3（3）灌溉系统的管网布置 .3（4）水量平衡计算 .4设计灌溉用水量 .4设计蓄水容积及数量的确定 .4（5）灌溉制度的设计 .5灌水定额 .5 灌水周期 .6灌水系统设计流量 .6一次水延续时间 .6轮灌组划分 .6毛管最大铺设长度 .7（6） 灌溉系统水力计算 .8灌溉设计流
2、量 .8管道系统水力计算和管径的计算 .9 管道节点压力的计算 .11（7）首部枢纽设计 .13（8）低压管道输水灌溉系统的工程量 .13（9）运行费用 .14（10）高效节水项目区作物需水量 .1611 工程设计图 .171小管出流灌溉工程设计（一）设计任务为了更好的理解农田节水灌溉技术原理，掌握基本方法，了解的灌溉技术基本依据和节水灌溉的课程要求，灵活运用课程中所学习的方法，本设计以山地果树管灌工程设计为例，以课程设计的形式给出了管灌工程设计的基本资料，进行完整的管灌系统设计工作。（ 二 ） 、 基 本 情 况 ：1、 地 块 ： 矩 形 地 块 、 长 为 3640m， 宽 为 1649
3、m， 山 地 、 坡 度 为 1:4， 其 中沿 着 宽 度 方 向 有 一 个 400m高 差 。2、 水 源 ： 地 块 右 下 角 有 个 泵 站 ， 从 水 库 中 取 水 ， 取 水 过 程 中 ， 水 库水 位 最 大 变 化 不 超 过 10m。3、 土 壤 质 地 ： 中 壤 土 、 田 =22%， r 干 =1.4t/m3 。4、 种 植 作 物 ： 芒 果 ， 植 株 间 距 3.3m， 行 间 距 3.36m。 调 查 知 ， 芒 果 全 年需 要 灌 水 6次 左 右 。（三）气象资料根据气象站实测资料分析，多年平均年降雨量 783.1mm，全年降雨量的 60%集中于
4、7 月9 月，并收集到历年降雨量资料。表 1-1 芒果的作物系数作物 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月芒果 0.2 0.2 0.59 0.7 0.8 0.87 0.87 0.87 0.84 0.66 0.59 0.22表 1-2 芒果的逐月蒸发蒸腾量 单位：mm3作物 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月芒果 19.4 26.9 123.0 152.8 194.5 154.7 115.2 98.8 91.0 62.6 43.3 14.8逐月降水量和计算出来的芒果的
5、逐月蒸发蒸腾量，可以计算逐月的灌溉需水量，见表 1-3。表 1-3 芒果灌溉需水量 单位：mm作物 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月芒果15.7 24.1 118.0 139.4 143.7 10.3 -80.3 -76.6 -44.4 13.2 29.0 11.6（ 四 )、 列 出 设 计 依 据 : 农 田 水 利 学 、 小 管 出 流 灌 溉 技 术 、 节 水 灌 溉 新 技 术 ； 农 田 小 管 出 流 灌 溉 工 程 技 术 规 范(GB/T20203-2006)； 灌 溉 用 塑 料 管 材 和 管 件 基
6、 本 参 数 及 技 术 条 件 （ GB/T23241-2009）节水灌溉工程技术规范GB/T50363-2006；水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000） ；灌溉与排水工程技术管理规程 （SL/T246-1999）水利工程基础信息代码编制规定 （SL213-98）水利水电工程初步设计报告编制规程 （DL5021-93）农田灌溉水质标准 （GB5084-92）水利工程水力计算规范 （SL104-95）（ 五 )、 灌溉制度的确定（1）灌溉系统设计参数根据设计规范及参照四川省攀枝花市仁和区混撒拉村的实际情4况选用如下设计参数：日耗水强度：e=3mm/d;土壤设计湿润比：P=40
7、%；灌水有效利用系数： =0.90。（2）灌水器的选择根据土壤类型和种植作物种类，拟选用小管灌水器。该灌水器由 4PE 管和 40L/h 稳流器两部分组成，稳流器插入毛管后，水流过稳流器 4PE 流到果树树冠 2/3 处的沟环内。稳流器额定工作压力为 0.05MPa0.4MPa，设计工作水头 Hd=10m，出水流量qd=40L/h。（3）灌溉系统的管网布置a.毛管与灌水器的布置：每一列树布置一条毛管，每棵树安装一个灌水器，小管出口位于果树的环沟，环沟一般位于果树树冠的2/3 直径处，安装方式用专用打孔器在毛管打孔 4，将稳流器直接插入毛管中，稳流器出水口接 4PE 小管。b.管道分为干管、支管
8、和毛管三级，主干管平行于矩形地块的短边，分干管垂直主干管，主支管垂直分干管，分支管又垂直于主支管。毛管长度 80m，毛管间距 3.36m。c.管材的选择：灌水器间距 3.3m。干管采用 PE80 级乙烯管，公称压力 1.0Mpa，外径 125mm，壁厚 9.2mm；支管选用 PE63 级乙烯管，公称压力为 1.0MPa，外径 90mm，壁厚 8.2mm；毛管为管径为 32mm，壁厚 2.4mm，公称压力 0.6Mpa 的 PE63 级乙烯管。5d.出水口与软管的布置:出水口通过三通与支管连接，出水口端与塑料软管连接，连接方式为快速接头式。以出水口为中心，塑料软管长度（80m）为半径在全圆范围内
9、灌溉。塑料软管为涂塑软管，其内径 65mm，公称压力 0.3MPa.e.控制调节和保护装置的布置：在各支管进口均设置闸阀、水表各一个，在总干进口设水表一块，网式过滤器和离心式过滤器各一个。(4)水量平衡计算设计灌溉用水量灌溉用水量是指为满足作物正常生长需要，有水源向灌区提供的水量。它取决于灌溉面积、作物生长情况、土壤、水文地质和气象条件等。各年灌溉用水量不同，因此需要选择一个典型年作为规划设计的依据。管灌工程一般采用降雨频率 75%90%的水位年作为设计典型年。（设计典型年的选择和计算方法可参考有关工程水文书籍）设计蓄水容积及数量的确定蓄水池起调节作用，其容积按下式计算，12QhV式中， 为蓄
10、水池容积，m 3； 为入池管道工作时间； 为入池流量，1Q6m3/h； 为出池管道工作时间； 为出池管道流量，m 3/h， 。取2h2Q 24 小时，即向蓄水池供水的提水本站或渠道全天 24 小时工作；1考虑灌溉系统每天工作 14 小时，即取 14h，其灌溉用水流量平2h均取 50 m 3/h。2Q现有蓄水池的入池流量多数在 20 m3/h 左右，其容积为 200 m3，按上式计算，其容积满足要求；为了减小入池流量，使单个供水水源同时控制更多的蓄水池，新建蓄水池的容积均要求达到 500 m3，其入池流量可减小到 8m3/h。本专项区共有灌溉系统 12 个，需要新建蓄水池 12 个。单个蓄水池工
11、程总投资 2.52 万元（500m 3），单位水量的投资为 0.010527 万元/m 3。（5）灌溉制度的确定 灌水定额:m=0.1rZP( max- min)/式中：m设计灌水定额，mm；r土壤容重，g/cm 3；z计划湿润土层深度，m；p微灌设计土壤湿润比，%； max适宜土壤含水率上限（占干土重量的百分比，%） ； min适宜土壤含水率下限（占干土重量的百分比，%） ； 灌溉水利用系数；田间持水量，%。7取 r=1.4 g/cm3，z=60cm，p=40%， =0.90， 、分别取田间持水量的 90%和 70%,田间持水量为 22%。经计算：m=18.48mm=12.32 m 3/h。
12、 灌水周期：T=(m/Ea)式中：m设计灌水定额，mm；e设计耗水强度，mm/d；T设计灌水周期，d。经计算：T=6.16d，根据实际情况取 6d。 一次水延续时间：t=mSeSr/( qd)式中：t一次灌水延续时间，h；m设计灌水定额，mm；Se设计灌水间距，=3.3m；Sr毛管间距，=3.36m；n灌水器个数，n=1；qd灌水器流量，q d=40L/h； 灌溉水利用系数。经计算：果树一次灌水延续时间为 t=3.84h。 轮灌组划分系统允许的最大轮灌组数为：NcT/t式中：C系统日最大运行时数，h；其他符合意义同前。取 C=14，则 N=21.87。8根据地块果树的种植情况和地块尺寸，整个系
13、统共有 10 条支管，分 10 个组轮灌，每组灌 1 条支管，每天灌三个轮灌组，则 4 天可灌完全部系统。750 亩地块的轮灌顺序见表 1-1表 1-1 750 亩轮灌顺序表工作日期 轮灌组编号 灌水支管 灌水时间1 主支 5 3.84h2 主支 10 3.84h第一天3 主支 4 3.84h4 主支 9 3.84h5 主支 3 3.84h第二天6 主支 8 3.84h7 主支 2 3.84h8 主支 7 3.84h第三天9 主支 1 3.84h第四天 10 主支 6 3.84h毛管最大铺设长度计算a. 允许水头差 Hs 的确定设计灌水器均匀度 Cu=95%，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，则毛管允许水头差为：hmax=hd (1+0.65qv)1/x=10(1+0.650.2)1/0.5=12.77(m)hmin= hd (1-0.35qv)1/x=10(1-0.350.2)1/0.5=8.65(m)
