噴灌工程設(shè)計

1、西瓜噴灌工程規(guī)劃設(shè)計寧夏旱作節(jié)水高效農(nóng)業(yè)科技園內(nèi)有198畝的規(guī)劃區(qū)域，擬種植西瓜，實施噴灌節(jié)水工程。（一）基本情況（1 ）該規(guī)劃園區(qū)位于同心縣，屬于是中部干旱帶少雨偏旱區(qū)， 易耕性和質(zhì)量較好，地勢比較平緩，地面坡度較小，可以忽略不 計。（2）園區(qū)耕地均為板茬地和荒地，易耕性較差，特別是旱作區(qū)。3月下旬土壤解凍至 20cm左右時，土壤返墑、墑情和易耕性較 好，及時平田整地和機械深耕，耕層深18cm,種植西瓜，行距為0.8m，株距為0.7m，土壤平均干密度為1.32g/cm 3,田間持水 率為23% （占干土重的百分比）（3）同心地區(qū)是中部干旱帶少雨偏旱區(qū)氣候，當(dāng)?shù)乜衫盟Y源很少，人均占有量為6

2、4.6m3，畝均僅為6.8m3。同時區(qū)域內(nèi)降 雨量年內(nèi)分布極不均衡， 約為200-300毫m,大部分集中在79 三個月，約占全年總降水量的 60%70% 46月為夏糧作物主 要生長期，降水卻僅占全年的25%，并多以暴雨、冰雹等災(zāi)害形式出現(xiàn)。（4 ）該規(guī)劃園區(qū)的北方向有一泵站，水質(zhì)符合噴灌的要求，供應(yīng)整個規(guī)劃園區(qū)的作物需水。(二) 灌溉制度的制定(1) 設(shè)計灌水定額，按照灌水定額的公式計算。?設(shè)=0.1? y 1?)/ n式中：m設(shè)-設(shè)計灌水定額，m/hm2y - 土壤的干密度，1.32g/cm3h-計劃濕潤層深度，一般40-60cm,這里取40cmBB 2-適宜土壤含水量的上下限，這里取田間持

3、水量的90%65%,田間持水量為23%n -灌溉水利用系數(shù)，這里取 0.85計算 m=0.1*40*1.32*(0.9-0.65)*23/0.85=35.7mm=357m3/hm2(2) 設(shè)計灌水周期。T = ?設(shè) n /Ea式中：T-設(shè)計灌水周期，dE-作物的日需水量，mm/d,西瓜的最大日均耗水量出現(xiàn)在結(jié)瓜期，此后耗水量持續(xù)下降，這里取 7.6mm/d;計算的 T=35.7*0.85/7.6=3.99d ，取 4 天。(3) 一次灌水時間一次灌水時間按照下式計算t = ?殳/?平均計算得t=35.7/8.5=4.2h, 式中8.5為平均噴灌強度(三) 噴灌系統(tǒng)的選型綜合考慮，選擇固定式管道

4、噴灌系統(tǒng)，除去噴頭以外，其他 所有組成部分均固定不動， 各級管道埋入地下，固定式管道操作 便捷，易于維修管理。（四）確定灌區(qū)的總體布置灌區(qū)地勢平坦，公路貫穿東西，園區(qū)在南北方向布置，本規(guī)劃園區(qū)內(nèi)有一人工開挖的景觀湖，將西瓜園區(qū)分為兩部分，上部97畝，下部101畝，景觀底部可以開挖一條管道連接兩片區(qū)域，區(qū)域左面有一條河，水位不深，同樣可以通過開挖將西瓜區(qū)域和 大棗區(qū)域?qū)⒔Y(jié)合，避免投資的浪費。整個規(guī)劃區(qū)域共用一塊水源。具體的噴灌方案，地下管道，地上噴頭的布置見下圖嶼頭型號DX25, 射程和間距為23西瓜移車管聞距都為23米（五）噴頭的選型與組合(1) 噴頭的選型查農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水技術(shù)中沙壤土的允許噴灌

5、強度為P允=15mm/h要求噴灌系統(tǒng)的平均噴灌強度應(yīng)該小于土壤的允許噴 灌強度。為了節(jié)省管道的布置和噴頭的數(shù)目，同時考慮噴頭的噴灑半徑，選用 DN25型號的噴頭(塑料搖臂式噴頭)，噴頭壓力 250-450kpa,流量 3.0-6.0 ( m3/h),射程 15-22m,噴嘴直徑 7mm(2) 計算噴頭平均噴灌強度。土壤的平均噴灌強度為：1000q?平均=一平均bl式中；q- 一個噴頭的流量,m3/hb-支管的間距,ml-沿支管的噴頭間距,m(3) 噴頭的間距和支管間距支管的間距設(shè)計為b= 1.42?殳系數(shù)，取0.8 , R為噴頭的射程，這里取 20m通過計算的支管 的間距和噴頭的間距都為 23

6、m,為正方形布置。則平均噴灌強度P 平均=1000*4.5/(23*23 ) =8.5mm/hp 允,滿足要求。(4) 計算同時工作的噴頭數(shù)和支管數(shù)。同時工作的噴頭數(shù)N噴可以按照下式計算A t?賁=(bl) ?(?C)式中a-噴灌系統(tǒng)的灌溉面積，m ；C-噴灌系統(tǒng)每天工作的有效工作小時數(shù)，考慮到夜間不工作，所以有效工作小時數(shù)為12小時。噴灌灌溉總面積為198畝，即為132006.6m2,b丄均為23m， t=4.2h,T 設(shè)=4d,則 N 噴=22 個同時工作的支管數(shù)N支為? = ?賁 /?賁式中 n噴-一根支管上的噴頭數(shù)對于97畝的規(guī)劃區(qū)域，因為支管的長度較長，一根支管的 噴頭取6個，貝U

7、N支=4對于101畝的規(guī)劃區(qū)域，支管的長度較短，一根支管的噴頭 取4個，貝U N支=6,具體的噴灌輪灌組中同時工作的支管數(shù)目和 噴頭數(shù)目靈活取值，但不宜相差太大。（六）確定支管的輪灌方式支管的輪灌方式不同，干管中通過的流量也不同，因為景觀 把一個整體的區(qū)域劃分為兩個了，所以在規(guī)劃設(shè)計中兩塊地方進行分別灌溉。對97畝的區(qū)域，進行分組灌溉，同時工作的支管 有四條，因為每一條的支管的長度都不一樣，從而導(dǎo)致每一條支管上的噴頭的數(shù)目都是不一樣的。設(shè)計中一組灌溉同時有四條支管，理論上每天的工作時間為12小時，一組輪灌的工作時間為4.2小時，擬定每天工作三組輪灌。對于101畝的區(qū)域，一組輪灌由6條支管，同樣

8、三組輪灌。（七）編制輪灌順序區(qū)域支管的編號具體見下圖噴頭呈號=0.395*0.948*105*173.69*31.5 1.77/D.4.77則D=64mm為了安全起見，選擇 75mm6勺硬聚氯乙烯管作為支管。壁厚為1.5mm。(2) 干管設(shè)計干管同樣選擇硬聚氯乙烯管前面的計算，整個噴灌系統(tǒng)所需的最大流量為 108vm/h，實行分組輪灌時，先對景觀上部進行灌溉，待上部灌溉完成后，再對下部進行灌溉。所以一條主干管分為了兩條分干管，且主 干管的布置在整個區(qū)域的中間，所以兩條分干管的長度都是一 樣的，并且所分流量都是一樣的都為54n3/h，在分組輪灌時，由于所規(guī)劃的區(qū)域很不規(guī)則，一組輪灌同時運行的噴頭

9、的數(shù)目 也各不相同，但相差不大，所以每一組輪灌中的流量也不相同， 導(dǎo)致51條支管的流量也不相同，在這里干管的流量只考慮整體 的布置，即按最大所需輪灌流量進行考慮，所有的分干管都按最大考慮，主干管另外計算。所以當(dāng)干管流量為54用巾時，干管長度為621.25m (兩條干管的總長度，單個長度310.635m)時，根據(jù)公式D14Q3600式中：D管道直徑，mmQ 管道流量rm/h ；v經(jīng)濟流速，m/s，取1.5。計算的D=112.8mm則實際選擇管徑160mm材料為硬聚氯乙烯管,壁厚為3.2mm(3) 主干管設(shè)計主干管分為兩段：一段為水泵的出水管，長假定2m左右，待水泵選定后，確定其內(nèi)徑；另外一段為輸

10、水管道，流量Q=108rrYh，長度為892m需要穿過公路和景觀湖。 具體圖如下iff 一主幵ft根據(jù)經(jīng)驗公式D 1000匚4匸V3600主干管直徑D=159.6mm則實際選擇管徑200mm材料為硬聚氯乙烯管，壁厚為3.9mm.（九）管道系統(tǒng)各控制點的壓力計算（1）支管進口的壓力水頭本設(shè)計中因最大水頭差產(chǎn)生在支管首末段噴頭間，所以應(yīng)該用末端噴頭入口壓力作為計算基礎(chǔ)。西瓜株高較低，選擇內(nèi) 徑為25mm長度為0.5m的鋁制薄壁管，f=0.861。因為地形很 平坦，幾乎沒有地形的高差，假定支管入口與末端的高差為0.1m，噴頭的工作水頭以豎管上距噴頭進口0.2m處的壓力水頭計算，根據(jù)公式f? = ?

11、+ ?+ 0.9?式中H支-支管入口的壓力水頭h f-用多口系數(shù)法計算的支管相應(yīng)管段的沿程水頭損失,m Z-支管入口地面高程到工作壓力最低的噴頭處的高程差，這里假定為0.1m hp-噴頭設(shè)計工作壓力水頭，m計算得H=0.9*35+(0.5-0.2)+0.1+(0.861*105*0.3*4.5/25 )+(0.948*10 5*173.69*31.5 1.77/ (75-2*1.5) 4.77)=42.20(m)即支管入口的壓力水頭需要保證有42.20m。(2) 干管配水段入口壓力水頭一條主干管布置在兩條分干管的中間，所以兩條干管的長 度相等，按最大的可能布置，已知一組輪灌中一條支管同時工 作

12、的噴頭數(shù)最多有七個，即是支管12同時有7個噴頭工作，單 個噴頭流量為4.5，則一條支管需要的最大流量為31.5，所以計算的支管入口壓力水頭就是該系統(tǒng)的支管最大壓力水頭，出 現(xiàn)在第三組輪灌中，該支管距離配水點的距離為34m則該段的沿程水頭損失按式?= ?計算，計算得為2.03m，局部水頭損失為0.1*2.03 =0.203m ， 則該段的水頭損失為2.233m，所以配水段的水頭壓力為44.433m，表格如下輪灌順 序123456距配水 點距離218.625126.62534.62534.625126.625218.625支管入 口流量31.531.531.531.531.531.5沿程水 頭損失

13、12.87.442.032.037.4412.8局部水 頭損失1.280.7440.2030.2030.7441.28管段入 口流量49.0843.18437.23337.23343.18449.08這里的管段入口流量都是根據(jù)最大單條支管所需要的流量最大進行計算的，所以滿足該系統(tǒng)內(nèi)所有的流量要求。所以干管的配水段入口的最大壓力水頭為 56.28m,而且干管的入口壓力水頭同 樣為 56.28m。（3）主干管的入口壓力水頭主干管入口接水泵出口，其所需要的壓力水頭等于干管入口 的壓力水頭加上由入口到水泵出口之間的損失還有兩者之間的 高程差。即？?主=?干 + ?Z +？?+ ?通過計算？?=3.55

14、m,?=0.355m,H 干=56.28m,假定 Z=2m則 H 主 =56.28+3.55+0.355+2=62.185m。（十）噴灌系統(tǒng)的設(shè)計流量和設(shè)計揚程噴灌系統(tǒng)的設(shè)計流量和設(shè)計揚程是選擇水泵的依據(jù)(1 )設(shè)計揚程。是在主干管入口所需壓力的基礎(chǔ)上，在考慮水 泵吸水管的水頭損失以及水源水位和水泵基準(zhǔn)面的高程差得到 的。根據(jù)主干管的流量和 H主+ ( Z),在這里 Z=3m,因為干管 的直徑為200mm取水泵進口直徑為150mm吸水管直徑為200mm, 設(shè)其有一個90的彎頭，一個偏心漸擴管，一個偏心漸縮管，查 表可知90彎頭的局部水頭損失系數(shù)為0.48，偏心漸縮管為0.1 ,漸擴管為0.25，水泵入水口為1.0，吸水管的長度設(shè)為 4m,則 設(shè)計揚程為H = ?年 + ?Z + 藝？?+ ?計算各部分的局部水頭損失為(m)彎頭漸縮管漸擴管入水口0.0230.0050.0120.05吸水管的局部水頭損失為 0.09m,沿程水頭損失計算為0.02m。所以水泵的設(shè)計揚程 H=62.185+