臨汾市堯都區(qū)汾河灘涂治理項(xiàng)目噴灌工程典型設(shè)計(jì)報(bào)告

1、臨汾市堯都區(qū)二一年省立項(xiàng)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)汾河灘涂生態(tài)修復(fù)治理項(xiàng)目噴灌工程典型設(shè)計(jì)報(bào)告1.項(xiàng)目概況臨汾市堯都區(qū)二一年省立項(xiàng)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)汾河灘涂生態(tài)修復(fù)治理項(xiàng)目，位于堯都區(qū)堯廟鎮(zhèn)汾河?xùn)|岸，南接西南環(huán)城公路，北距平陽大橋南2公里處，東至汾河二級階地，西至汾河?xùn)|堤壩。距堯都區(qū)城中8公里。項(xiàng)目區(qū)涉及堯廟鎮(zhèn)的伊村、神劉、杜村3個行政村。項(xiàng)目區(qū)耕地面積0.6萬畝，其中蔬菜及大棚蔬菜0.12萬畝，精品果樹0.05萬畝，生態(tài)林木0.05萬畝，糧食種植0.38萬畝。為做到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范作用，在項(xiàng)目區(qū)的精品果樹區(qū)設(shè)置100畝噴灌示范工程。噴灌利用機(jī)械和動力設(shè)備，使水通過噴頭（或噴嘴）射至空中，以雨滴狀態(tài)降落田間的灌溉方法

2、。具有節(jié)省水量、不破壞土地結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)地面氣候且不受地形限制等優(yōu)點(diǎn)。2.自然條件項(xiàng)目區(qū)隸屬于溫暖帶季風(fēng)型氣候，土地下濕，主要特點(diǎn)是雨熱同步，光照充足，地表晝夜溫差比一般地區(qū)大于3左右，年降雨量500600mm以上，年平均氣溫在11.2，年日照數(shù)24002600小時，年平均蒸發(fā)量1149mm，無霜期180220天，最大風(fēng)速為19m/s，最大凍土層為62cm，10以上積溫超過4600，這種氣候有利作物養(yǎng)分的積累。項(xiàng)目區(qū)為汾河一級階地，海拔高度在440468m之間，地勢東高西低，自然坡度在5%以內(nèi)。項(xiàng)目區(qū)為平川灌溉型農(nóng)業(yè)區(qū)，土質(zhì)疏松，土層深厚，熟化耕作層大于30cm，多為砂壤土，土壤容重1.21.4g

3、/cm3，ph值7.07.8，田間最大持水率6580%，土壤有機(jī)質(zhì)含量平均1.2%，全氮含量平均0.17%，全磷含量平均0.06%，速效磷含量平均15.9ppm，速效鉀含量平均151.35ppm，碳酸鈣含量一般在1013%之間，適宜耕種。項(xiàng)目區(qū)濱臨汾河，處于臨汾斷陷盆地汾河沖積平原區(qū)，主要由汾河一級階地組成，含水層主要為砂礫石、中砂層、細(xì)砂層，開采深度80100m，地下水富水性較好，含水層厚度十幾到幾十米，單井出水量3040m3/h，處于深層地下水超采區(qū)邊緣地帶，其地下淺層水資源富有。3.噴灌特點(diǎn)3.1省水：由于噴灌可以控制噴水量和均勻性，避免產(chǎn)生地面徑流和深層滲漏損失，使水的利用率大為提高，

4、一般比地面灌溉節(jié)省水量3o一50，省水還意味著節(jié)省動力，降低灌水成本。3.2省工：噴灌便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化，可以大量節(jié)省勞動力。由于取消了田間的輸水溝渠,不僅有利于機(jī)械作業(yè)，而且大大減少了由間勞動量。噴灌還可以結(jié)合施入化肥和農(nóng)藥，又可以省去不少勞動量，據(jù)資料分析，噴灌所需的勞動量僅為地面灌溉的l5。3.3提高土地利用率：采用噴灌時，無需田間的灌水溝渠和畦埂，比地面灌溉更能充分利用耕地，提高土地利用率，一般可增加耕種面積7一10。3.4增產(chǎn)：噴灌便于嚴(yán)格控制土壤水分,使土壤濕度維持在作物生長最適宜的范圍。而且在噴灌時能沖掉植物莖葉上塵土,有利于植物呼吸和光合作用。另外噴灌對土壤不產(chǎn)生沖刷等破壞

5、作用，從而保持土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤疏松多孔，通氣性好，因而有利于增產(chǎn)，特別是蔬菜增產(chǎn)效果更為明顯。3.5適應(yīng)性強(qiáng)：噴灌對各種地形適應(yīng)性強(qiáng)，不需要像地面灌溉那樣整平土地，在坡地和起伏不平的地面均可進(jìn)行噴灌。特別是在土層薄、透水性強(qiáng)的沙質(zhì)土，非常適合采用噴灌。此外，噴灌不僅適應(yīng)所有大田作物，而且對于各種經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜、草場都可以獲得很好的經(jīng)濟(jì)效果。噴灌具有好多優(yōu)點(diǎn)，但是也有缺點(diǎn)。主要是投資費(fèi)用大，就目前條件移動式噴灌系統(tǒng)最便宜，畝投資也需要20-50元畝。另外是受風(fēng)速和氣候的影響大，當(dāng)風(fēng)速大于5.5ms時(相當(dāng)于4級風(fēng))，就能吹散雨滴，降低噴灌均勻性,不宜進(jìn)行噴灌。其次，在氣候十分干燥時,蒸發(fā)損

6、失增大，也會降低效果。4.工程設(shè)計(jì)4.1噴灌區(qū)特點(diǎn)及水源限制設(shè)計(jì)噴灌區(qū)位于項(xiàng)目區(qū)中部的杜村，耕地南北寬度220m，東西長度300m，總耕地100畝。種植優(yōu)質(zhì)蘋果，蘋果栽植密度為3*4m，每畝56株。該地塊北側(cè)設(shè)計(jì)新打井一眼，井深80m，涌水量32方/小時。4.2灌溉需水量的確定需水量包括土壤與地表的蒸發(fā)量和植物本身消耗的蒸騰量，也稱作植物騰發(fā)量。影響需水量的因素有氣象條件（溫度、濕度、輻射及風(fēng)速等）、土壤性質(zhì)及其含水狀況、植物種類及生育階段等。由于上述這些影響因素錯綜復(fù)雜，確定灌溉需水量最可靠的辦法是進(jìn)行實(shí)際觀測。但往往在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段缺乏實(shí)測資料，這時就需要根據(jù)影響需水量的因素進(jìn)行估算。估算灌

7、溉需水量參照下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取：氣象條件日需水量（mm）濕冷2.5-3.8干冷3.8-5.0濕暖3.8-5.0干暖5.0-6.4濕熱5.0-7.6干熱7.6-11.4表中，“冷”指仲夏最高氣溫低于21攝氏度；“暖”指仲夏最高氣溫在21至32攝氏度之間；“熱”指仲夏最高氣溫高于32攝氏度；“濕”指仲夏平均相對濕度大于50%；“干”指仲夏平均相對濕度低于50%。根據(jù)上表情況，可初步選定作物日蓄水量為10mm，即6.67m3/畝。107畝果園蓄水量為667m3。4.3輪灌組的劃分灌溉系統(tǒng)的工作制度采用輪灌。為減少工程投資，提高設(shè)備利用率，擴(kuò)大灌溉面積，一般均采用輪灌的工作制度，即將支管劃分為若干組，每

8、組包括一個或多個閥門，灌水時通過干管向各組輪流供水。4.3.1.輪灌組劃分的原則4.3.1.1輪灌組的數(shù)目應(yīng)滿足需水要求，同時使控制灌溉面積與水源的可供水量相協(xié)調(diào)4.3.1.2對于手動、水泵供水且首部無衡壓裝置的系統(tǒng)，每個輪灌組的總流量盡可能一致或相近，以使水泵運(yùn)行穩(wěn)定，提高動力機(jī)和水泵的效率，降低能耗；4.3.1.3同一輪灌組中，選用一種型號或性能相似的噴頭，同時種植的品種一致或?qū)嗨囊笙嘟?.3.1.4為便于運(yùn)行操作和管理，通常一個輪灌組所控制的范圍最好連片集中。但自動灌溉控制系統(tǒng)不受此限制，而往往將同一輪灌組中的閥門分散布置，以最大限度地分散干管中的流量，減小管徑，降低造價。4.3

9、.2.輪灌組數(shù)目的確定輪灌組的數(shù)目，取決于每天允許運(yùn)行時間、灌水周期和一次灌水延續(xù)時間。對于固定式灌溉系統(tǒng)，其輪灌組數(shù)目可根據(jù)下式確定：nct/t式中：n-系統(tǒng)允許劃分輪灌組的最大數(shù)目，取整數(shù)。c-一天運(yùn)行的小時數(shù)，一般不超過20小時。t-灌水周期，即兩次灌水之間的間隔時間根據(jù)上述分組原則和計(jì)算公式，以及果園地塊的實(shí)際情況，確定主管道東西向布置，管道長300米；支管道南北向布置，分15條，每條220米，每條支管道12個噴頭，總出水量33m3/s，雨水井出水量相符；每個噴頭控制面積400m2，灌水強(qiáng)度為7.5mm/h。灌水周期按7天計(jì)算，每次灌水量為10*7=70mm，每次需灌水9.3小時，按照

10、上式計(jì)算：nct/t=20*7/9.3=15按照支管道，劃分為15個輪灌組，每條管道唯一個輪灌組。4.4灌溉系統(tǒng)的水力計(jì)算在完成噴頭選型、布置和輪灌區(qū)劃分之后，即可計(jì)算各級管道的流量和進(jìn)行水力計(jì)算。某一支管流量為該支管上同時工作的噴頭流量之和，干管流量為系統(tǒng)中同時工作的噴頭流量之和。流量確定后，即可選擇管徑并計(jì)算管道和系統(tǒng)的水頭損失。水力計(jì)算的主要任務(wù)就是確定管道的水頭損失。4.4.1管材及管徑的初步確定管道的管材，選用硬pvc管道，具有抗腐蝕、耐老化、摩擦阻力小等優(yōu)點(diǎn)，較pe、pp等管材有可靠性好、連接方便、管件齊全等優(yōu)點(diǎn)。管道的管徑，特別是干管的大小對灌溉系統(tǒng)的總投資影響較大。管徑太大，投

11、資增加，經(jīng)濟(jì)上不合理；管徑太小，水頭損失大，需配置較大水泵，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用高，且管內(nèi)流速大，易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，對管道的安全不利。干管管徑的初步估算可采用以下經(jīng)驗(yàn)公式：d=22.36(q/v)1/2式中：d為管徑（mm）；q為流量（m3/s）；v為經(jīng)濟(jì)流速，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取v3m/s。d=22.36(q/v)1/2=22.36（33/3600/2）1/2=90.82mm，選用管道直徑為90mm。4.4.2干管水力計(jì)算4.4.2.1干管沿程水頭損失的計(jì)算很多計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式。對于硬質(zhì)塑料管道（pvc），目前常用的計(jì)算公式如下：hf=9.48104（q1.77/d4.77）l式中：hf為沿程水頭

12、損失（m）；l、q、d分別為管道長度（m）、流量（m3/h）和管道內(nèi)徑（mm）。hf=9.48104（q1.77/d4.77）l=94800*（331.77/904.77）*300=6.61m4.4.2.2局部水頭損失的計(jì)算局部水頭損失計(jì)算公式為：hj=v2/2g式中：hj為局部水頭損失（m）；為局部阻力損失系數(shù)，與管件、閥門的類型與大小有關(guān)；v、g分別為管道中水的流速（m/s）和重力加速度（9.81m/s2）。本次計(jì)算取局部水頭損失hj=10%hf=0.66m?？偹^損失=6.61+0.66=7.27m。4.4.3支管水力計(jì)算由于在支管上一般安裝多個噴頭，因此支管內(nèi)的流量沿流程按一定規(guī)律遞減

13、，故支管的實(shí)際沿程水頭損失比按支管總流量的計(jì)算值要小的多，即：hf實(shí)際=fhf式中：f為多口出流系數(shù)，其值在一般在0.2-0.6之間，與出口數(shù)量、第一個出口位置和管材有關(guān)。支管的水力計(jì)算主要依據(jù)噴灑均勻的原則，即要求支管上任意兩個噴頭的出水量之差不能大于10%。將這一原則轉(zhuǎn)化為對壓力的要求，即應(yīng)使支管上任意兩個噴頭處的壓力不能超過噴頭設(shè)計(jì)工作壓力（h設(shè)）的20%。由于本工程輪灌組為一條支管道，因此支管道與主管道為同一直徑，支管道內(nèi)的水頭損失因多孔出流，實(shí)際只有0.2*4.4=0.88m，每條支管道12個分流孔，其壓力僅相差0.1m。經(jīng)計(jì)算滿足噴頭工作壓力要求。4.5噴頭選擇噴灌強(qiáng)度要求按照節(jié)水

14、工程規(guī)范，土壤的允許噴灌強(qiáng)度是影響噴頭選型的主要因素之一。噴灌強(qiáng)度是指單位時間內(nèi)噴灑在地面上的水深。我們一般考慮的是組合噴灌強(qiáng)度，因?yàn)楣喔认到y(tǒng)基本上都是由多個噴頭組合起來同時工作。對于噴灌強(qiáng)度的要求是，水落到地面后能立即滲入土壤而不出現(xiàn)積水和地面徑流，即要求噴頭的組合噴灌強(qiáng)度（組合）應(yīng)小于等于土壤的水入滲率。各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度（允許）的參考值見下表：各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度（mm/h）項(xiàng)目土壤類別允許噴灌強(qiáng)度1砂土202壤砂土153砂壤土124壤土105粘土8噴頭組合噴灌強(qiáng)度的計(jì)算公式為：組合（mm/h）=1000q/a式中：q為單噴頭的流量（m3/h）；a為單噴頭的有效控制面積（m2）。初

15、步按照q=3，a=400計(jì)，組合=7.5（mm/h），可以滿足沙壤土要求。.根據(jù)果樹栽植行距4m為基礎(chǔ)，噴頭射程應(yīng)接近4行計(jì)20m。噴頭選擇zy-20型，出水量q=3m3/h，射程r=20m。接口為25mm外絲螺紋口。4.6噴頭的布置噴灌系統(tǒng)中噴頭的布置包括噴頭的組合形式、噴頭沿支管上的間距及支管間距等。噴頭布置的合理與否，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的灌水質(zhì)量。噴頭的組合形式主要取決于地塊形狀以及風(fēng)的影響，一般為矩形和三角形。矩形或正方形布置，適用于地塊規(guī)則，邊緣成直角的條件。這種形式設(shè)計(jì)簡便，容易做到使各條支管的流量比較均衡；三角形或正三角形布置，適用于不規(guī)則地塊，或地塊邊界為開放式，即使噴灑范圍超

16、出部分邊界也影響不大的情況。這種布置抗風(fēng)能力較強(qiáng)，噴灑均勻度要高于矩形或正方形，同時所用噴頭的數(shù)量相對較少，但不易作到使各條支管的流量均衡。有時地塊形狀十分復(fù)雜，或地塊當(dāng)中有障礙物，使噴頭的組合形式為不規(guī)則形。由于該設(shè)計(jì)區(qū)域地塊整齊，本次設(shè)計(jì)采用矩形布置。正方形布置時，噴頭沿支管上的間距與支管間距相等，但對角噴頭之間的距離是支管間距的1.41倍。考慮到風(fēng)的影響，推薦噴頭間距為噴頭射程（r）的0.9-1.1倍，見下表：風(fēng)速（km/h）正方形最大間距0-51.1r6-111.0r12-200.9r在噴頭布置完畢后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際布置結(jié)果對系統(tǒng)的組合噴灌強(qiáng)度進(jìn)行校核。特別是在地塊的邊角區(qū)域，因噴頭往往是

17、半圓或90度而不是全圓噴灑，若選配的噴嘴與地塊中間全圓噴灑的噴頭相同，則該區(qū)域內(nèi)的噴灌強(qiáng)度勢必大大超過地塊中間。所以，為保證系統(tǒng)良好的噴灑均勻度，一般安裝在邊角的噴頭須配置比地塊中間的噴頭小2-3個級別的噴頭。按照以上原則，選用噴頭出水量q=3m3/h，r=20-22m。4.7水泵的選擇選擇水泵的主要任務(wù)是確定水泵的流量和揚(yáng)程。在上述步驟完成后，即可計(jì)算流量和揚(yáng)程。水泵流量：q=n噴頭q=11*3=33m3/s泵揚(yáng)程：h=h設(shè)+hf+hj=3+7.27+0.88+0.35=11.5m式中：n噴頭為同時工作的噴頭數(shù)；q為單噴頭流量；h設(shè)為噴頭設(shè)計(jì)工作壓力（m）；hf為水泵至典型噴頭之間管路沿程水

18、頭損失之和（m），所謂典型噴頭一般是距泵站最遠(yuǎn)或位置最高的噴頭；hj為水泵至典型噴頭之間局部水頭損失之和（m），其中應(yīng)包括閥門、過濾設(shè)備及施肥設(shè)備的局部水頭損失；為典型噴頭與水源水面或井內(nèi)動水位的高差（m）。水泵選擇立式管道加壓泵為isg65-125a，其特征為：型號流量揚(yáng)程效率轉(zhuǎn)速電機(jī)功率必需汽蝕余量m3/sl/sm%轉(zhuǎn)kwm65-125a31.58.717.566290043.04512.516715818.113.6694.8輪灌組閥門4.8.1輪灌組閥門即支管的控制閥的規(guī)格通常與支管的公稱管徑相同。統(tǒng)一為90mm電磁控制閥。4.8.2閥門應(yīng)設(shè)置在便于操作、維修的位置，將閥門安裝在噴頭的

19、噴灑范圍之外，使操作人員不會在工作時被淋濕。4.8.3閥門及其閥門井（箱）的位置不能影響正常的交通、人為活動及園林景觀。4.8.4在可能的情況下，閥門最好位于所控制的一組噴頭的中心部位，以利于平衡支管流量與壓力，減小支管管徑。4.9噴灌系統(tǒng)設(shè)備清單加壓泵isg65-125a一臺，電機(jī)4kw一臺，過濾器一臺，施肥加藥罐一套，電磁閥控制箱1套；主管道pvc90mm管道300m，90mm正三通15個，電磁閥15臺，多芯控制電纜600m，彎頭5個，泄水閥1個；支管道pvc90mm15條，總長3300米，異徑三通180個，1.2m下立管180根，總長216m，方便插座180個，1.5m上立桿180個，z

20、y-20噴頭180個。5.土建配套在水井房處建噴灌集中控制房，集中控制噴灌設(shè)備開關(guān)運(yùn)行。建筑為磚混結(jié)構(gòu)，建筑面積42m2，外貼瓷磚。6.施工安裝噴灌系統(tǒng)施工安裝的總的要求是，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行，必須修改設(shè)計(jì)時應(yīng)先征得設(shè)計(jì)單位同意并經(jīng)主管部門批準(zhǔn)。涉及到有關(guān)建筑物的施工，應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)范的要求，如給排水建筑物施工及驗(yàn)收規(guī)范、地下防水工程施工及驗(yàn)收規(guī)范等。針對噴灌系統(tǒng)的特點(diǎn)，在其施工與安裝時，應(yīng)注意以下問題：（一）要特別注意管溝棄土的處理。棄土須分層放置，埋管時須按與開挖時相反的順序分層回填，以保證沿管線種植層內(nèi)的土壤與原有土壤一致。（二）在干管和每條支管上應(yīng)安裝放水裝置，以便于沖洗管道以及冬季防凍。防止水長期滯留在管道中產(chǎn)生微生物，附著在