果園微噴灌系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)_133513

1、果園微噴灌系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)33513果園微噴灌系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)標(biāo)簽:來(lái)源摘要:微噴灌技術(shù)是主要的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，果園應(yīng)用微噴灌越來(lái)越多，微 噴灌系統(tǒng)應(yīng)如何進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，才能達(dá)到要求，本文就此問(wèn)題進(jìn)行研究探討。關(guān)鍵詞：果園微噴灌規(guī)劃設(shè)計(jì)1基本情況微噴灌是通過(guò)低壓管道系統(tǒng)，以小的流量將水噴灑到土壤表面進(jìn)行局部灌溉， 微噴灌的特點(diǎn)是灌水流量小，一次灌水延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，灌溉周期短，需要的工作壓 力較低，能夠較精確地控制灌水量，能把水和養(yǎng)分直接輸送到作物根部附近的土壤 中去。果園位于廣東省電白縣大衙鎮(zhèn)，種植荔枝，樹(shù)齡在3, 7年左右。規(guī)劃13.3hm2 的微灌工程，于1996年10月建成。果園最高處高程為9

2、4. 91 m,坡面比較均勻， 高差在8, 21 m之間，土壤為砂壤土，含有機(jī)質(zhì)少，透水性較大，保水保肥能力較 差。水源利用1996年初打的一口深25 1n的水井，流量為25 m3/h,可連續(xù)抽水 4,6 h,果場(chǎng)已有380V動(dòng)力線，變壓器容量為10 kVAo2規(guī)劃設(shè)計(jì)方案荔枝基本沿等高線種植，每行樹(shù)布置一條毛管，毛管沿等高線布置，毛管間距 等于果樹(shù)行距，即6. 0m。沿毛管在每?jī)煽脴?shù)中間布置一個(gè)微噴頭，微噴頭間距與 荔枝樹(shù)株距相等，即4. 5 m,微噴頭用04 mm微管與毛管連接，微管長(zhǎng)1. 0 m,用 插桿固定在地面上。根據(jù)地形條件，干管沿山丘的脊線布置，山首部樞紐A點(diǎn)起沿山脊向北布置 A

3、PS干管和向南布置AFL干管，支管沿山坡垂直于等高線布置，并盡量向兩側(cè)毛管 供水，毛管平行等高線布置，見(jiàn)圖1。圖1微灌工程規(guī)劃圖規(guī)劃設(shè)計(jì)參數(shù)為:南方果樹(shù)的濕潤(rùn)比P?0. 35,設(shè)計(jì)灌水均勻度Cu=95%,灌水有 效利用系數(shù)n=0.9,設(shè)計(jì)日耗水強(qiáng)度Ea=2. 71 mm/do3微噴灌溉制度設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 一次灌水量計(jì)算微噴灌設(shè)計(jì)一次灌水量用式計(jì)算M=0. 1 rh (Wd-Wo) P (1)式中M?灌水定額,mm;r?土壤容量，砂質(zhì)壤土廠1.37 g/cm3;h?灌水濕潤(rùn)深度，取h=0.5 m;Wd?土壤田間最大持水量，Wd=22%;W。?設(shè)計(jì)含水量下限,Wo=0.6 Wd=13. 2%;P?

4、土壤溫潤(rùn)比,P=2X5/(4. 5X6)=0. 37oM=0.1 XI. 37X50X(22-13. 2)X0. 37 =22.3 (mm)3.2設(shè)計(jì)灌水周期T二M/Ea22. 3/2. 71 =8. 23 (d)取 T=8d3.3 一次灌水延續(xù)時(shí)間t=MStSr/ ( Q 水 nqd)式中t?一次灌水延續(xù)時(shí)間,h;St?果樹(shù)株距,m;n水?灌水有效利用率，取n水二0.9；qd?微噴頭流量，qd=60 L/h;n?灌水器數(shù)量，n=l個(gè)/株。t=22. 3 X 4. 5 X 6/0. 9 X1X 60) =11. 15 (h)取廿11(h)3.4輪灌組數(shù)目每天工作時(shí)間取08 h,則輪灌組數(shù)目N=

5、CT/t=8X8/11 =5. 8 (組)取二6 (組)為了使每個(gè)輪灌組灌水時(shí)水泵出水量基本相等，壓力比較均勻，縮小管徑，降 低工程投資，根據(jù)實(shí)際支管情況，將各輪灌組的分組情況劃分見(jiàn)表1。表1輪灌分組表單位:m3/h組支管流量合計(jì)組支管流量合計(jì)1支1支2支14支2212. 36 7. 28. 58 11.439. 544支7支8支189. 24 6.016. 3831.622支3支4支16支209. 110. 62 6. 54 12. 2438. 585支10支11支1914. 52 13. 14 9. 637. 263支5支6支15支176. 24 9. 66 9. 96 11. 1637.

6、 026支9支12支13支217. 8611.404. 7414.4638. 464微灌系統(tǒng)管網(wǎng)水力計(jì)算4.1 毛管水力計(jì)算4.1.1 毛管水力計(jì)算參數(shù)本工程采用全圓折射式微噴頭，已知灌水器流態(tài)指數(shù)X=0.5,微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流 量偏差qv=O. 2,灌水器設(shè)計(jì)工作水頭hd=0. 1 MPa,設(shè)計(jì)流量q=60 L/h。4. 1. 2灌水 器設(shè)計(jì)允許工作水頭偏差率4.1.3 毛管最大出水孔數(shù)取 m=10(孔)4.1.4 毛管設(shè)計(jì)最大長(zhǎng)度Lmax=NmS+SO=10X4. 5+4. 5/2=47. 25 (m)根據(jù)實(shí)際地形和管道布置情況，實(shí)際最大毛管長(zhǎng)度L=42.5 m, Lmax=47. 25 m,

7、 滿足設(shè)計(jì)要求。4. 1.5毛管進(jìn)口壓力h0計(jì)算毛管沿樹(shù)行平行于等高線布置，灌水器最大工作壓力水頭在毛管進(jìn)口處第一個(gè) 出水口處。hO=hl+ka(Nqd)mSo-JSohl二(1+0. 62 X 0. 2) 1/5 X 10+8.4X10-4X601. 696X2+1. 34X10-5X602=14. 43 (m)a =1. 006X10-5X1. 2-(0. 123Lgl. 2+4. 88)=4. 1X10-6m=l. 753(D/2. 5)0.018=1.73K=l. 1h0=14. 43+1. 1X4. IX 10-6X (10X60)1.73X 2-0X4. 5/2=15. 01 (m

8、)4.2干管、支管水力計(jì)算4. 2. 1干管ASW水力計(jì)算根據(jù)地形條件和管網(wǎng)布置情況，第一輪灌組離首部樞紐二級(jí)加壓泵最遠(yuǎn)，流量 Q12=11. 4 m3/h, W點(diǎn)地面高程為94 m,如果支管進(jìn)口水頭等于毛管進(jìn)口設(shè)計(jì)水 頭，那么只要在W點(diǎn)管道內(nèi)有滿足毛管進(jìn)口水頭ho的工作水頭，其他毛管的進(jìn)口 水頭均能滿足要求。干管ASW沿程水頭損失按勃拉休斯公式計(jì)算。hfAW=8. 4X104 XQ1. 74L/D4. 75=8. 4X104X, (19. 981. 75X84+11. 41. 75X64)/504. 75+11.41.75X192/654. 75=17. 36 (m)4.2.2干管AFL水力

9、計(jì)算在第一輪灌組中，向支1、支2兩條支管同時(shí)供水，其流量為Q=19. 56 m3/h, 干管AFL全長(zhǎng)Lal=205 m, A點(diǎn)與L點(diǎn)地面高程差為97. 7-83. 1=14. 6 m。干管AFL管徑為DAL二(KQ1. 75L/ A H 地)-4. 75= (8.4X104X19. 561. 75X 205/14. 6)-4. 75=56. 7 (mm)由于干管ASW和干管AFL所需要的工作水頭有差別，而且兩條干管在A處平 衡，所以A點(diǎn)處提供的工作水頭遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)干管AFL的沿程水頭損失，所以選用干管 AFL的管徑D=50 mm,滿足要求。hfAL=8. 4X104D1. 75L/Q4. 75=

10、8. 4X104X 19. 561. 75X205/504. 75=26. 7 (m)4. 2. 3首部二級(jí)加壓泵揚(yáng)程計(jì)算首部地面高程ZA=97. 7 m, W點(diǎn)地面高程Zw=94. 0 m,干管ASW沿程水頭損失 hfAW=17. 36 m,毛管進(jìn)口水頭ho=15. 0 m,考慮首部樞紐中各種管道、管件和過(guò)濾 器水頭損失Xhj=8. 0 m,首部樞紐水泵揚(yáng)程為HAW=ho+Shj+hfAW-AZ=15+8+17. 36(97. 7-94)=36.66 (m)干管AL沿程水頭損失hfAL=26. 7 m, L點(diǎn)地面高程為Z=83. 1 m,首部樞紐水泵 揚(yáng)程為HAL=ho+Shj+hfAL-A

11、Z=15+8+26. 7-(97. 7-83. 1)=35. 1 (m)可見(jiàn)，第一組最大揚(yáng)程為36. 66 m,就能滿足要求，其他各輪灌組所需的揚(yáng)程 和流量經(jīng)過(guò)計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2。表2各輪灌組設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算結(jié)果表輪灌組23456流量(m3/h)39. 5438. 5837. 0231.6237. 2638. 46揚(yáng)程(m)36. 6637. 0832. 8532. 6426. 6030. 55從表2計(jì)算結(jié)果中可知，最大流量為第1輪灌組，最大揚(yáng)程為第2輪灌組，因 此滿足第1輪灌組的流量和第2輪灌組的壓力，即可滿足其他輪灌組的要求。4.2.4首部樞紐水泵電機(jī)選擇根據(jù)輪灌組最大流量Q=39. 54 m3

12、/h,揚(yáng)程H=37.08 m,選擇型號(hào)為IS80-65-160型節(jié)能單級(jí)單吸清水離心泵，H=32, 45 m, Q=50, 25 m3/h,由安微寧國(guó)工業(yè)泵廠生產(chǎn)。電機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y132-2,功率N=7.5 kW,由西安電機(jī)廠生產(chǎn)。4.2.5支管進(jìn)口工作水頭計(jì)算由于輪灌時(shí)各組的流量大小不相同，水泵揚(yáng)程也不同，各支管的進(jìn)口工作水頭 需按水泵揚(yáng)程進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，確定是否需要在支管進(jìn)口設(shè)置調(diào)壓裝置。首部樞紐出水口 A點(diǎn)工作水頭確定：蓄水池平均設(shè)計(jì)水位為97 m,水泵軸線安裝高程為98 m,首部樞紐地面高程 為97. 7 m,輪灌組的流量在31. 62, 39. 54 m3/h之間，由水泵

13、性能曲線可知，水泵 的揚(yáng)程在39, 42. 5 m之間變化，現(xiàn)以39 m為各次輪灌時(shí)水泵的計(jì)算揚(yáng)程。A點(diǎn)處的水頭為HA二H 揚(yáng)- A h 首一 A Z=39-8-(98-97)=30 (m)灌水時(shí)各支管進(jìn)口工作水頭計(jì)算：輪灌時(shí)各支管進(jìn)口的工作水頭與輪灌組的輸水流量、管道沿程水頭損失及地面 高程有差別，關(guān)系較大，現(xiàn)均以A點(diǎn)為計(jì)算起點(diǎn)，各支管進(jìn)口的工作水頭為H 支二 HA-X AH?AH 地AH=hf+hf取 hj=0. 1 hf現(xiàn)計(jì)算第1輪灌組，干管AL同時(shí)向支1、支2供水。管段水頭損失HfkL=8. 4X104X7. 21.75X5/504. 75=0. 1 (m) HkL=l. 1 hfkL

14、=1. 1X0. 1=0. 1 (m)支管2進(jìn)口處的工作水頭為H 支 2二HAE H+4H 土也=39-(29. 32+0. 1) +(98-82. 5)二25. 08 (m)其他支管進(jìn)口工作水頭計(jì)算方法相同，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3o表3支管進(jìn)口工作水頭計(jì)算結(jié)果(單位:m)管段AKKLAPPWAIUARRUAGGHAQ工作水頭(H支)25. 5827. 0841.8224.4625.7227. 7732. 0333. 3437. 0438. 8445. 37管段QSAEEPATABBCAUADAMHNNV工作水頭（H支）39. 8738. #47. 6031.3748. 6049. 3750. 955

15、1. 4352. 1453. 7754. 254. 2. 6支管管徑計(jì)算根據(jù)地形條件及實(shí)際情況，干管沿山脊布置，支管垂直于等高線布置，此時(shí)支 管水力計(jì)算應(yīng)滿足支管上各毛管進(jìn)口的工作水頭要求，因此，支管的水頭損失應(yīng)根 據(jù)地面高差和支管進(jìn)口工作水頭大小確定，并根據(jù)確定支管管徑。A h=H支？ H地二ho (順坡為+,逆坡為一)D 支二KQL 75 支 LF/ h-4. 75現(xiàn)計(jì)算支管3,查表5可知H支3=32. 85 m,毛管進(jìn)口工作水頭ho=15. 0 m, Q 支 3=9. 18 m3/h, AH 支=85. 5-72=3. 5 m,分水孔數(shù) N=15,多孔系數(shù) F=0. 377,支管 長(zhǎng) L

16、 支 3=90 mo h=23. 77+13. 5-15=22. 27 (m)支管3管徑：D 支 3=(8. 4 X 104X9. 181. 75X90X0. 377/26. 27)-4. 75=25. 99 (mm)取 D 支 3=32. 00 mm其他各支管管徑計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。表4支管水力管徑計(jì)算結(jié)果（單位:mm）管段KKK，KK，KKLLL，LLJJ，II，HHfGG，F(xiàn)F，計(jì)算管徑26. 0228. 2926. 1619. 3913. 3229. 8325. 9927. 7721.7223. 8523. 99選用管徑3232322525323232252525管段EE，DD，CC，Cf CBBMMM; MM MNN，PP，計(jì)算管徑21.9822. 4636. 3318. 3130. 402820. 114. 122. 116. 723.3選用管徑25254025323