灌溉工程实例.doc

1、1典型灌溉工程举例5、灌溉制度5.1 设计参数的确定5.1.1 特色灌溉工程（1）大田喷灌1）设计参数确定根据苗圃需水要求，喷灌采用以下设计参数：a.设计日耗水强度苗圃： Ea=3mm/d； b.设计计划湿润层深度计划湿润层深度取：z0.4；c.土壤特性壤土田 间 持 水 量 田 24 （ 占 体 积 的 百 分 比 ）， 适 宜 土 壤 含 水 量 的 上 、 下 限 ， 分 别 为90% 田 、 65% 田 ， r=1.37g/cm3。d.灌溉水利用系数 灌溉水利用系数为 =0.9e灌水器选型喷灌选 用 美 国 雨 鸟 公 司 生 产 的 摇 臂 式 换 向 喷 头 （ 产 品 编 号 3

2、5A-TNT(12#喷 嘴 )） ， 该 型 号喷 头 器 的 最 大 工 作 压 力 为 0.41MPa,最 小 工 作 压 力 为 0.20Mpa,喷 头 流 量 1.22 1.75m3/h， 射程 13.3 15.4m。喷头组合喷灌强度的计算公式为： 组合（mm/h）=1000q /A 式中：q 为单喷头的流量（m 3/h） ；A 为单喷头的有效控制面积（ m2） 。=10001.50.9/（1212）=4.69（mm/h）满足壤土 =68 mm/h2）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用： maxin0.1()/rH式中：m 为灌水定额，(mm)；r 为土壤容重，(g/cm 3)；H

3、为计算湿润层深度，(cm)；2、 为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取 90%、65%；maxin为灌溉水利用系数，取 0.9；利用上式计算喷灌区的灌水定额为：m0.11.374024(0.90-0.65)/0.936.5(mm) 3）喷灌灌溉制度a. 设计灌水周期 T EamT式中：T 为设计灌水周期，(d)； 为设计耗水强度， （mm/d） 。计算结果如下：，取 T=10 天；)(96.103.56dEamb. 一次灌水延续时间 t一次灌水延续时间采用下式计算： 10mabtq式中：a 为支管间距 (m)； b 为喷头间距(m)；q 为喷头喷水量（m 3/h） 。，取 t=

4、7（h） ，创新园喷灌各区布置相同。)(56.93.10561qbmt （2）微喷带灌溉1）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用： /)(1.0minaxrzpm式中：m 为灌水定额，(mm)；r 为土壤容重，(g/cm 3)；z 为计算湿润层深度， (cm)；、 为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取 90%、65%；maxin为灌溉水利用系数，取 0.92；3p 为微灌设计土壤湿润比，(%)。利用上式计算微喷带灌溉区的灌水定额为：m0.11.370.62824(0.90-0.65)/0.9215(mm) 2）灌水器选型微 喷 带 灌 溉 采 用 R 型 微 喷 带 进 行 灌

5、 溉 ， 微 喷 带 间 距 为 5m， 最 大 工 作 压 力 200kpa， 100m流 量 为 4.8 12m3/h， q=42 56（ L/hm） 。3）微喷带灌溉制度a. 设计灌水周期 T EaT式中：T 为设计灌水周期，(d)； 为设计耗水强度， （mm/d） 。计算结果如下：蔬菜： 3.45（天） ，取 T=3（天）492.015Eamb. 一次灌水延续时间 t一次灌水延续时间采用下式计算： qsmttr式中：s r 为毛管间距；s t 为灌水器间距； q 为灌水器流量（L/h），取 t=2(h)。)(94.12.05hqsmttr（3）滴灌和小管出流灌溉1）设计灌水定额设计灌水

6、定额计算公式采用： /)(1.0minaxrzpm式中：m 为灌水定额，(mm)；r 为土壤容重，(g/cm 3)；z 为计算湿润层深度， (cm)；、 为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取 90%、65%；maxin为灌溉水利用系数，取 0.92；4p 为微灌设计土壤湿润比，(%)。利用上式计算微喷带灌溉区的灌水定额为：m0.11.370.62824(0.90-0.65)/0.9215(mm) 2）灌水器选型滴 灌 灌 溉 根 据 果 树 种 植 情 况 ， 毛 管 间 距 为 2 3m， 滴 头 和 小 管 间 距 与 毛 管 间 距 相 同 ，最 大 工 作 压 力 10

7、0kpa， 滴 头 流 量 为 20 40L/h。3）滴灌和小管出流灌溉制度a. 设计灌水周期 T EamT式中：T 为设计灌水周期，(d)； 为设计耗水强度， （mm/d） 。计算结果如下：3.45（天） ，取 T=3（天）492.015Eamb. 一次灌水延续时间 t一次灌水延续时间采用下式计算： qsmttr式中：s r 为毛管间距；s t 为灌水器间距； q 为灌水器流量（L/h），取 t1=3(h)；)(26.309.151hqsmttr，取 t2=3(h)。7.4.2ttr5.1.2 大棚滴灌工程 1）设计参数确定根据灌溉区种植作物的灌溉经验，大棚滴灌采用以下设计参数：a.设计日耗

8、水强度Ea=4mm/d；b.设计土壤湿润比及计划湿润层深度设计土壤湿润比（P ）不得小于 25%；计划湿润层深度取：z0.3m；5c.土壤特性壤土田 间 持 水 量 田 24 （ 占 体 积 的 百 分 比 ）， 适 宜 土 壤 含 水 量 的 上 、 下 限 ， 分 别 为90% 田 、 65% 田 ， r=1.37g/cm3。d.灌溉水利用系数 灌溉水利用系数为 =0.92；e灌水器选型滴 灌 的 灌 水 器 有 外 置 滴 头 和 滴 灌 管 两 种 ， 单 滴 头 在 工 作 水 头 范 围 内 流 量2.5L/h,允 许流 量 偏 差 率 qv=5%,灌 水 器 间 距 为 0.3m

9、。2）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用： /)(1.0minaxrzpm式中：m 为灌水定额，(mm)；r 为土壤容重，(g/cm 3)；z 为计算湿润层深度， (cm)；、 为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取 90%、65%；maxin为灌溉水利用系数，取 0.92；p 为微灌设计土壤湿润比，(%)。利用上式计算滴灌区的灌水定额为：m0.11.370.62824(0.90-0.65)/0.9215(mm)。3）滴灌灌溉制度a. 设计灌水周期 T EamT式中：T 为设计灌水周期，(d)； 为设计耗水强度， （mm/d） 。计算结果如下：3.45（天） ，取 T=3（天）

10、492.015Eamb. 一次灌水延续时间 t大棚内滴灌，一次灌水延续时间采用下式计算：6qsmttr式中：s r 为毛管间距；s t 为灌水器间距； q 为灌水器流量（L/h），取 t=1(h)。)(17.5.290361hqsmttr5.1.3 管灌工程1）设计参数确定根据苗圃需水要求，管灌采用以下设计参数：a.设计日耗水强度苗圃： Ea=3mm/d； b.设计计划湿润层深度计划湿润层深度取：z0.4；c.土壤特性壤土田 间 持 水 量 田 24 （ 占 体 积 的 百 分 比 ）， 适 宜 土 壤 含 水 量 的 上 、 下 限 ， 分 别 为90% 田 、 65% 田 ， r=1.37

11、g/cm3。d.灌溉水利用系数 灌溉水利用系数为 =0.9e灌水器选型管灌选 用 D100 给 水 栓 ， 流 量 为 20 40m3/h， 出 水 口 间 距 为 30m， 支 管 间 距 为 100m。2）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用： maxin0.1()/rH式中：m 为灌水定额，(mm)；r 为土壤容重，(g/cm 3)；H 为计算湿润层深度，(cm)；、 为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取 90%、65%；maxin为灌溉水利用系数，取 0.9；利用上式计算管灌区的灌水定额为：m0.11.374024(0.90-0.65)/0.936.5(mm) 73）管

12、灌灌溉制度a. 设计灌水周期 T EamT式中：T 为设计灌水周期，(d)； 为设计耗水强度， （mm/d） 。计算结果如下：，取 T=10 天；)(96.103.56dEamb. 一次灌水延续时间 t一次灌水延续时间采用下式计算： 10mabtq式中：a 为支管间距 (m)； b 为给水栓间距(m)；q 为给水栓出水量（m 3/h） 。，取 t=3（h） 。)(8.295.0413.60qbmt 5.2 系统工作制度根据灌溉系统管网布置、实验要求和作物种植等的需求，同时结合便于安排灌溉制度和减小主干管管径的原则，将创新园灌溉系统分为 3 个可独立工作的小区。以蓄水池的顺序来分区，即 1蓄水池

13、为 1 区（特色灌溉除闸管出流） ，2蓄水池为 2 区（大棚滴灌） ，其余管道灌溉为 3 区。1、2 区都有独立的加压系统，这样既方便系统管理，又方便于同其它科研试验相结合。系统依据设计轮灌组的划分，除 3 区外，其余各区都由恒压变频控制设备实现管道压力和流量的调节完成灌溉。1 区特色灌溉的原则以地块为单元，每次灌溉一地块，共 28 块，每地块由电磁阀来控制，电磁阀具体型号见表 3。一个灌水周期需要灌溉的时间为 144h。2 区大棚灌溉的原则为：采用随机灌溉方式，至少开启 1 座大棚，最多同时开启4 座大棚。2 区控制 42 座大棚，一个灌水周期需要灌溉的时间为 1142h。3 区的管道灌溉根

14、据泵的流量至少开启 2 个出水口（1 口井工作，单口出水流量为 80m3/h）或同时开启 8 个出水口（3 口井和后稷湖同时工作） ，一个灌水周期需要灌水时间 48190h。85.3 管网设计5.3.1 管网设计布置原则12 区灌溉水源从蓄水池里抽水，合理布局，便于变频自动控制，统一管理；管网布置应与道路规划结合，主干、支管沿道路布置；依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求管道系统线路最短，控制面积最大，便于机耕，管道尽可能双向分水；总体布置要使系统运行可靠、经济、合理，使投资尽可能小。5.3.2 管网布置1、管道布设采用树状管网。（1）大棚内的滴灌，滴头间距为 0.3m，滴灌管间距为

15、0.6m；特色灌溉区大田喷灌喷头间距和支管间距均为 15m；微 喷 带 间 距 为 5m； 滴 灌 和 小 管 出 流 毛 管 间 距 为2 3m； 管灌区，出水栓间距 30m 左右；实际施工时，可根据地块大小适当调整。（2）管道级数采用干管、分干（输水） ，支管、毛管（配水）三级固定管道，支管走向基本平行于作物种植行。2、管路附件管道中的三通、弯头等附件应选用与管材相配套的管件，喷 头 选 用 美 国 雨 鸟 生 产的 35A-TNT(12#喷 嘴 )， 出水栓为标准铸钢定型件。3、出水栓、喷头保护设施出水栓保护采用现浇砼镇墩，配套消力池为预制混凝土构件，混凝土基础根据设计图要求施工；喷头也

16、采用镇墩保护，具体要求详见典型设计图。4、管沟开挖以不影响地面耕作，根据冻土层厚度为依据，管沟深 100cm，宽 80cm。5.4 管道系统设计5.4.1 管材及管件选择管材是管道输水灌溉系统的重要组成部分，直接影响到灌溉工程的质量和造价，因此，根据质量保证、经济耐用、便于运输和施工安装等条件，特色灌溉区、管灌区的干、支管均采用硬质 UPVC 塑料管，设计工作压力 0.63Mpa，滴灌区的干管采用UPVC 管， 支 管 、 毛 管 采 用 PE 管 ， 其它各种管件则采用塑料厂家相应的定型配套产品。5.4.2 干管、支管管径设计干、支管管径采用经济流速法计算：9D=18.8(Q/v) 0.5式

17、中，D：干、支管管径，mm；Q：设计干管最大流量，m 3/h;v：U PVC 塑 料 管 经 济 流 速 ， 一 般 为 1 1.5m/s。利用上式将水井至蓄水池引水流量，各轮灌区干、支管流量分别代入上式计算：计 算 后 根 据 管 径 规 格 选 取 ， 引水干管取 160 的 UPVC 塑 料 管 ； 低 压 管 道 灌 溉 干 管 取 管径 140 的 UPVC 塑 料 管 ， 支 管 取 管 径 110 的 UPVC 塑 料 管 ； 特 色 灌 溉 区 利 用 原 有的 分 干 管 管 径 140， 在 每 地 块 分 别 布 设 ， 喷 灌 干 管 取 管 径 90 的 UPVC 塑

18、 料 管 ， 支管 取 管 径 50 的 UPVC 塑 料 管 ； 微 喷 带 灌 溉 干 管 取 管 径 90 的 UPVC 塑 料 管 ， 支 管 取管 径 50 的 PE 塑 料 管 ； 滴 灌 和 小 管 出 流 支 管 取 管 径 50 的 PE 塑 料 管 ， 毛 管 取 取 管径 16 的 PE 塑 料 管 （ 滴 灌 管 ） 。大 棚 滴 灌 干 管 取 90 的 UPVC 塑 料 管 ， 支 管 取 50 的 PE 塑 料 管 ， 田 间 毛 管 取 16 的 PE 塑 料 管 。 详 见 管 网 水 力 计 算 表 2。表 1 硬 UPVC 管的 f、 m、 b 数值管 材

19、 f m b 备注UPVC 管 0.948105 1.77 4.77PE 管 0.840105 1.75 4.75表 2 管网水力计算表泵站编号 1 2 3#轮灌组 28 11-42 3.3最不利点高程(m) 535.7 533.3 530.22池顶水位高程(m) 533.7 532.65 523.95长度（m） 333 151 600最大流量（m 3/h） 34 26.88 80分干管 UPVC140、90 UPVC90 UPVC140管径（mm）支管 UPVC50 PE50 UPVC110总水头损失 （m） 7.1 7.25 6.5静水压力 （m） 25 15 7工作压力 （m） 34.1

20、 22.9 19.775.4.3 管网水力计算管网水力计算是以各轮灌组分别灌水划分的。（1）干、支管水力计算干、支管沿程水头损失 hf 按下式计算：10hf=f LQm/db式中，h f：沿程水头损失，m； L：管道长度，m；Q：管道流量，m 3/h； d：管道内径，mm；m：流量指数； b：管径指数；f：沿程摩阻系数。一般硬 UPVC 管的 f、m、b 值详见下表 1。干、支管局部水头损失按管道沿程水头损失 hf 的 10%计。计算结果如表 3 所示。5.4.4 水泵选型水泵的设计流量应为同时需水的最大流量；水泵的设计扬程 H 为总干管入口压力水头与水泵吸水管路的沿程水头损失、水源至干管入口

21、（首部系统）局部水头损失及水泵安装高程与水位之高差的和。根据以上管网水力计算结果，以最不利点网室末端所需工作水头作为水泵供水净扬程，经中国灌排设备手册，最终选择 QS 型潜水电泵，水泵参数详见表 3。表 3 各区计算参数范围及其水泵的选型参数表各区计算参数 水泵参数泵站编号流量范围（m 3/h）工作压力（m） 水泵型号流量（m 3/h）扬程（m）配套电机功率（kw）1 10.0834.00 15.434.1 QS40-40/2-7.5 40 40 7.52 6.7226.88 15.022.9 QS30-30/2-4.0 30 30 4.03 80.0 19.77 100QW87-28-15 87 28 15.05.4.5 恒压变频选型在 12#泵房内分别装配变频柜，变频器及电磁阀的选取根据各区的流量和工作压力来选取，选取结果为表 4。表 4 各区恒压变频工作表计算参数泵站编号 流量范围（m 3/h）工作压力（m）配套电机功率(kw)变频器型号 电磁阀 规格1 10.0834.00 15.434.1 7.5 ABB(THB-11.0kw)滴灌和小管出流区选用 CP 系列1.5”；大田喷灌和微喷带灌溉区选用 CP 系列 3”2 6.7226.88 15.022.9 4.0 ABB(THB-5.5kw) CP 系列 1.5”