果園滴灌設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)基本資料1 .地形資料果園面積25hm2,南北長520m,東西寬480m。水平地形，測得有1/2000地形圖。2 .土壤資料土壤為中壤土，土層厚度1.52.0m,1.0m土層平均干密度1.4t/m3,田間持水量30%（以占土O最大凍土層深壤體積的百分比計(jì)），凋萎點(diǎn)土壤含水量10%（以占土壤體積的百分比計(jì)）度100m。3 .作物種植情況遮蔭率約為70%。7月，該月日均耗果樹株距3.0m,行距3.0m,現(xiàn)果樹已進(jìn)入盛果期，平均樹冠直徑4.0m,作物種植方向?yàn)闁|西向。以往地面灌溉實(shí)測結(jié)果表明，作物耗水高峰期為水量5.6mm/d4 .氣象資料根據(jù)氣象站失策資料分析，多年平均年降雨量585.5mm,

2、全年降雨量的60%集中于79月,并收集到歷年降雨量資料。5 .水源條件20m該農(nóng)場地下水埋深大于6m,在果園的西南邊有一口井，抽水試驗(yàn)結(jié)果表明，動(dòng)水位為時(shí)，出水量60m3/h。水質(zhì)良好，僅含有少量沙（含沙量小于5g/h）。滴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)參數(shù)1 .滴管設(shè)計(jì)灌溉補(bǔ)充強(qiáng)度有上述資料，高峰期耗水量Ee=5.6mm/d,遮陰率Ge=70%,因此遮陰率對耗水量的修正系數(shù)為kr=Ge0.8570%=0.820.85因此，滴灌耗水強(qiáng)度為Ea=krEc=0.82x5.6=4.6(mm/d)因上述Ea為好水高峰期的耗水強(qiáng)度，所以設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度取為Ic=Ea=4.6(mm/d)不考慮淋洗水量，滴灌設(shè)計(jì)灌溉補(bǔ)充強(qiáng)度為

3、1a=Ic=4.6(mm/d)2 .滴灌土壤濕潤比根據(jù)相關(guān)資料，對于寬行距作物，在北方干旱和半干旱地區(qū)，設(shè)計(jì)土壤濕潤比可取20%30%?？紤]到蘋果為經(jīng)濟(jì)作為，故滴灌濕潤比取p總0%。3 .灌水小區(qū)流量偏差灌水小區(qū)流量偏差qv=20%。4 .灌溉水利用系數(shù)由于灌溉的水量損失很小，根據(jù)有關(guān)資料灌溉水利用系數(shù)刀=0.9。水量平衡計(jì)算1.設(shè)計(jì)灌溉用水量灌溉用水量是指為滿足作物正常生長需要，由水源向灌區(qū)提供的水量。它取決于灌溉面積，作物生長情況、土壤、水文地質(zhì)和氣象條件等。各年灌溉用水量不同，因此需要選擇一個(gè)典型年作為規(guī)劃設(shè)計(jì)的依據(jù)。微灌工程一般采用降雨頻率75%90%的水文年作為設(shè)計(jì)典型年。（設(shè)計(jì)典型

4、年的選擇和計(jì)算方法可以參考有關(guān)工程水文書籍)2.來、用水平衡計(jì)算來、用水平衡計(jì)算的任務(wù)是確定工程規(guī)模，如灌溉面積等。本設(shè)計(jì)水源為井水，由基本資料可知，井的出水量為60m3/h,取日灌溉最大運(yùn)行時(shí)數(shù)C=22h,則井水可灌溉的最大面積為QC600.922/2、A=25.82(hm2)10Ia104.6本果園面積為25hm2,因此，該水源滿足滴灌系統(tǒng)的要求。灌溉器選擇與毛管布置方式選用某公司內(nèi)嵌式滴灌管，壁厚0.6mm,內(nèi)徑15.4mm。低頭額定工作壓力ha=10m,額定流量qa=2.8L/h,流態(tài)指數(shù)x=0.5,滴頭間距0.5m。采用單行直線布置，即一行果樹布置一條滴灌管。查相關(guān)表可知在中壤土中，

5、這種滴頭流量的濕潤直徑為0.8m,因此此種布置方下的濕潤比_20.785D0.7850.82100%=33%30%SeSl0.53說明上述灌水器與毛管布置方式滿足設(shè)計(jì)濕潤比的要求。滴灌灌溉制度擬定1.最大凈灌水定額微灌土壤計(jì)劃濕潤層深度取0.8m,土壤中允許的缺水量占土壤有效持水量的比例取40%,則mmax=1000?(Fd©0Zp10000.40.30.10.80.33=21mm2.毛灌水定額如果采用m凈=mmax,則21二23.3mm0.93.設(shè)計(jì)灌水周期丁m凈21,lcT=4.56dIa4.64.一次灌水延續(xù)時(shí)間,m毛SrSl23.3父0.5父3t二2.8=12.5h如果采用灌

6、水周期為2d的高頻灌溉，每次的凈灌水深度為4.4X2=9.2(mm),毛灌水深度為10.22mm,一次灌水延續(xù)時(shí)間為5.47h。這樣改變灌溉制度并不影響后面的水力設(shè)計(jì)。支、毛管水頭差分配與毛管極限長度的確定當(dāng)qv=20%時(shí)，灌水小區(qū)允許的最大水頭偏差為l1hmaxK10.65q.xha#10.650.20.510=12.77mhmin=(10.35qJxhd=(10.35父0.2W5父10=8.65(m)Hs=hmaxhmin=12.778.65=4.12m根據(jù)支、毛管水頭差分配比，得H毛=0.55AHs=0.55x4.12=2.26(m)H支=0.45AHs=0.45x4.12=1.84(m

7、)計(jì)算毛管極限長度為Lm=INT4750.3645.446AH毛D.1.75KSqa=INT7503645.446父2.26父15.4."_1751.1父0.5父2.80.5=91m管網(wǎng)系統(tǒng)布置與輪灌組劃分系統(tǒng)允許的最大輪灌組數(shù)為N最大CT224.5612.5如果實(shí)行高頻灌溉，灌水周期T=2d,則N最大CT222t5.47整個(gè)灌區(qū)共有1040條毛低頻灌溉和高頻灌溉的輪灌組數(shù)相同，因此灌水頻率的改變并不影響后面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)地塊形狀，采用毛管鋪設(shè)長度為80m,毛管采用豐字形布置,管，每條毛管流量為Q毛一2.8父80/0.5=448(L/h),整個(gè)灌區(qū)所有灌水器的流量和為1040x44

8、8/1000=466(m3/h),如果劃分為8個(gè)輪灌組，每個(gè)輪灌組的流量約為58.2m3/h,該值小于水井的出水量，滿足水量平衡的要求。輪灌組數(shù)和每個(gè)輪灌組的流量確定以后，管網(wǎng)布置也有多種方案，下面采用兩種方案進(jìn)行比較。方案1:共分8個(gè)灌水小區(qū)，一個(gè)灌水小區(qū)為一個(gè)輪灌組。灌水小區(qū)內(nèi)支管長195m,雙向控制130條毛管，每個(gè)輪灌組的流量為58.2m3/h,如圖1所示方案2:共分24個(gè)灌水小區(qū)，一個(gè)輪灌組控制3個(gè)灌水小區(qū)。灌水小區(qū)內(nèi)支管長65m,雙向控制44條毛管，每個(gè)灌水小區(qū)流量為44x448/1000=19.7(m3/h),每輪灌組流量為59.1m3/h,如圖2所示圖1方案1管網(wǎng)布置圖2方案2

9、管網(wǎng)布置方案1管道水力計(jì)算1.毛管實(shí)際水頭損失由于毛管實(shí)際鋪設(shè)長度為80m,因此毛管實(shí)際的水頭損失為1.754Q毛一H毛實(shí)際=1.1>8.4父104M和LF4448/10001.75=1.11.18.41045800.36515.44=1.51m因此，毛管進(jìn)口水頭為h毛進(jìn)口=hmin*AH毛實(shí)際Zb=8.651.510=10.16m2 .實(shí)際分配給支管進(jìn)口水頭計(jì)算3 .每條支管雙向控制130條毛管，單側(cè)65條毛管。每條毛管流量為448L/h,相當(dāng)于支管上有65個(gè)出水口，每個(gè)出水口的流量為448X2=896(L/h),每條支管長780/4=195(m)。如果支管采用D110PVC管(內(nèi)徑1

10、03mm),支管水頭損失為4Q?7H支=1.05父9.48父104M京77LF4.=1.059.4810417789665/10001034.771950.366=2.31(m)<AH支實(shí)際=2.61(m)滿足要求。支管進(jìn)口水頭為h支進(jìn)口=h毛進(jìn)口+AH支+&Zbc=10.16+2.31+0=12.47(m)4 .分干管與干管水力計(jì)算以第一輪灌為最不利輪灌組確定干管直徑，分干管1長度為80m,干管長度為585mo由于采用一個(gè)輪灌組控制一個(gè)灌水小區(qū)，因此分干管1與干管流量相同。3一Q分干=Qf=58.2m/h利用經(jīng)濟(jì)流速初選干管管徑D=13,Q=1358.2=99mm選用管徑D=1

11、10mm的PVC管作為分干管1和干管。分干管與干管水頭損失為分干=1.059.48=1.059.48=2.65m=1.059.481=1.059.4811.77分干4.7758.2774.771031.77分干4.771.7758.2034.77=19.42m干管進(jìn)口水頭為h支進(jìn)口=h毛進(jìn)口+AH支+AZbc=12.47+2.65+19.42+0=34.54m）H首部=10m,5 .水泵揚(yáng)程確定及水泵選型如果首部樞紐水頭損失（包括過濾器、控制閥、施肥裝置、彎頭和泵管等）則水泵總揚(yáng)程為H=h干進(jìn)口H首部十（乙一Z2）=h干進(jìn)口+AH首部H動(dòng)水位深=34.54+1020=64.54m6 .其他輪灌

12、組水力計(jì)算水泵揚(yáng)程確定以后，還需要對其他輪灌組進(jìn)行核算，計(jì)算其他分干管的直徑或設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥。有布置圖知，輪灌組1與輪灌組2對稱，這兩個(gè)輪灌組又分別于輪灌組3和輪灌組4對稱，輪灌組5和輪灌組6對稱，這兩個(gè)輪灌組有分別與輪灌組7和輪灌組8對稱，因此只需對輪灌組5進(jìn)行計(jì)算便可。由于輪灌組5與輪灌組1的面積、形狀、支管（毛）長度和管徑、支（毛）管流量均相同，因此輪灌組5支管進(jìn)口點(diǎn)（F點(diǎn)）要求的水頭為h5支進(jìn)口要求=h伎進(jìn)口=12.47（m）干管E點(diǎn)的水頭為h干e點(diǎn)=h干進(jìn)口AHoe458.2=34.541.059.4810477195103.=28m若分干管3采用變徑管，即前段L1=11m則由干管提

13、供給輪灌組5支管進(jìn)口的水頭為h干提供給5支進(jìn)口=卜干£點(diǎn)AH支干3=2815.4=12.6mhs支進(jìn)口要求上述方法是通過調(diào)節(jié)分干管的直徑，來滿足其他輪灌組的水頭要求，也可不改變分干管的直徑，在其他各輪灌組支管進(jìn)口設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器，但這種辦法會(huì)提高系統(tǒng)投資。材料統(tǒng)計(jì)表1為方案1滴灌系統(tǒng)設(shè)備材料表，表中材料數(shù)量為實(shí)際使用的量，沒有考慮損耗。表1方案1滴灌系統(tǒng)設(shè)備材料表規(guī)格名稱數(shù)量單位單價(jià)（元）復(fù)價(jià)（元）備注D16滴灌管83200mD16旁通1040個(gè)毛管與PVC管連接D16堵頭1040個(gè)D16接頭200個(gè)D16毛管2000m作為出地支管D110PVC管2310mD90PVC管90mD75P

14、VC管80mD110X50變徑8個(gè)接排水閥2in閥門8個(gè)排水閥4in閥門9個(gè)4in法蘭管接頭17個(gè)D110PVC管三通9個(gè)D75X110變徑2個(gè)D110X90X110變徑三通2個(gè)D110彎頭2個(gè)SS-100砂過濾器1臺(tái)SFF100X16施肥灌1臺(tái)4in逆止閥1個(gè)4in水表1個(gè)壓力表2個(gè)1in進(jìn)排氣閥1個(gè)1200JQ60潛水泵1臺(tái)揚(yáng)程65m,流里60m/h泵管及其他附件方案2管道水力計(jì)算1 .毛管實(shí)際水頭損失毛管鋪設(shè)長度仍為80m,毛管實(shí)際的水頭損失與毛管進(jìn)口水頭均與方案1相同，即H毛實(shí)際=1.51m,h毛進(jìn)口=10.16m。2 .支管實(shí)際水頭差實(shí)際分配給支管的水頭差也與方案1相同，AH毛實(shí)際=

15、2.61m。3 .支管管徑與支管進(jìn)口水頭計(jì)算每條支管雙向控制44條毛管，單側(cè)22條毛管。相當(dāng)于支管上有22個(gè)出水口，每條毛管流量為448L/h,每個(gè)出水口的流量為448X2=896(L/h),每條支管長33X2=66(m)。如果支管采用D63PE管(內(nèi)徑58mm),支管水頭損失為4 Q75.H支=1.058.4104與LFD175489622/1000cc=1.058.410777660.73258475=1.68(m)<AH支實(shí)際=2.61(m)故滿足要求。支管進(jìn)口水頭為h支進(jìn)口=h毛進(jìn)口+AH支+AZbc=10.16+1.68+0=11.84(m)4.輪灌組劃分每個(gè)輪灌組控制3個(gè)灌水小區(qū)，為減少分干管和干管流量，降低系統(tǒng)投資，將每個(gè)輪灌組控制的灌水小區(qū)分散。各輪灌組控制的灌水小區(qū)如表2所示。表2輪灌組劃分表輪灌組號(hào)灌水小區(qū)號(hào)/灌水小區(qū)流量(m3/h)輪灌組流量(m3/h)第一輪灌組1/19.79/19.724/19.759.1第二輪灌組2/19.710/19.723/19.759.1第三輪灌組3/19.71119.722/19.759.1第四輪灌組4/19.712/19.721/19.759.1第五輪灌組5/19.713/1