果園滴灌設(shè)計

1、設(shè)計基本資料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%（以占土壤體積的百分比計），凋萎點土壤含水量10%（以占土壤體積的百分比計）。最大凍土層深度100m。3. 作物種植情況果樹株距3.0m，行距3.0m,現(xiàn)果樹已進入盛果期，平均樹冠直徑4.0m,遮蔭率約為70%。作物種植方向為東西向。以往地面灌溉實測結(jié)果表明，作物耗水高峰期為7月，該月日均耗水量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，抽水試驗結(jié)果表明，動水位為20m時，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)計參數(shù)1.滴管設(shè)計灌溉補充強度有上述資料，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)e70%0.850.85=0.82因此，滴灌耗水強度為E=kE=0.82x5.6=4.6（mm/d）arc因上述E為好水高峰期的耗水強度，所以設(shè)計耗水強度取為aI=E=4.6（mm/d）ca不考慮淋洗水量，滴灌設(shè)計灌溉補充強度為I=I=4.

3、6（mm/d）ac2. 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)計土壤濕潤比可取20%30%?？紤]到蘋果為經(jīng)濟作為，故滴灌濕潤比取p為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)n=0.9。水量平衡計算1. 設(shè)計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，因此需要選擇一個典型年作為規(guī)劃設(shè)計的依據(jù)。微灌工程一般采用降雨頻率75%90%的水文年作為設(shè)計典型年。（設(shè)計典型年的選擇和計

4、算方法可以參考有關(guān)工程水文書籍)2. 來、用水平衡計算來、用水平衡計算的任務(wù)是確定工程規(guī)模，如灌溉面積等。本設(shè)計水源為井水，由基本資料可知，井的出水量為60m3/h，取日灌溉最大運行時數(shù)C=22h，則井水可灌溉的最大面積為QnC101a60x0.9x2210x4.6二25.82(hm2)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h=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，這種滴頭流量

5、的濕潤直徑為0.8m，因此此種布置方下的濕潤比0.785DSS3x100%二0.785x0.820.5x3二33%>30%el說明上述灌水器與毛管布置方式滿足設(shè)計濕潤比的要求。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%,m=1000P(F一bp則maxd0人二1000x0.4x(0.30.1丿x0.8x0.33二21(mm)2.毛灌水定額如果采用m淨(jìng)mmax，則3. 設(shè)計灌水周期4. 一次灌水延續(xù)時間mSSt二毛r1qa23.3x0.5x328二12.5(h)如果采用灌水周期為2d的高頻灌溉，每次的凈灌水深度為4

6、.4x2=9.2(mm)，毛灌水深度為10.22mm，一次灌水延續(xù)時間為5.47h。這樣改變灌溉制度并不影響后面的水力設(shè)計。支、毛管水頭差分配與毛管極限長度的確定當(dāng)qv=20%時，灌水小區(qū)允許的最大水頭偏差為h=6+0.65q)lxh=6+0.65x0.2)10.5x10=12.77(m)maxuah=(10.35q)h=60.35x0.20.5x10=8.65(m)minudAH=hh=12.778.65=4.12(m丿smaxmin(m)(m)根據(jù)支、毛管水頭差分配比，得AH二0.55AH二0.55x4.12二2.26毛sAH二0.45AH二0.45x4.12二1.84支s計算毛管極限長度

7、為L=INTm5.446AHD4.75)0.364毛KSqi.75丿a=INT=91(m)5.446x2.26x15.44.751.1x0.5x2.81.75丿0.364x0.5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CT_22x4.56112.58(個)如果實行高頻灌溉，灌水周期T=2d，則N最大CT_22x215.478(個)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。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，整個灌區(qū)共有1040條毛管，每條毛管流量為Q毛一28x80/0-5_448M)，整個灌區(qū)所有灌水器的流量和為1040x

8、448/1000_466(n3/h),如果劃分為8個輪灌組，每個輪灌組的流量約為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行比較。方案1：共分8個灌水小區(qū)，一個灌水小區(qū)為一個輪灌組。灌水小區(qū)內(nèi)支管長195m，雙向控制130條毛管，每個輪灌組的流量為58.2m3/h,，如圖1所示方案2：共分24個灌水小區(qū)，一個輪灌組控制3個灌水小區(qū)。灌水小區(qū)內(nèi)支管長65m，雙向控制44條毛管，每個灌水小區(qū)流量為44x448/1000_19.7(ns/h)每輪灌組流量為59.1m3/h，如圖2所示圖1方案1管網(wǎng)布置樹刨廠

9、j:支甘干103出電支?F助T37點SA冷苗£訂：濯峠元&屯戒匸元3fll忒草元£科水単元S墉水車£廠亠H鯉笨單元日I1!B水單元口E鼻單芫Mg:寵京單元15逼術(shù)阜元2卜HII.朮單元1S1圖2方案2管網(wǎng)布置方案1管道水力計算1. 毛管實際水頭損失由于毛管實際鋪設(shè)長度為80m,因此毛管實際的水頭損失為AH毛實際Q1.75=1.1x8.4x104xLFD1.75(448/1000).75=1.11.1x8.4x104xx80x0.36515.44.75因此,毛管進口水頭為h二h+AH+AZ二8.65+1.51+0二10.16（m）毛進口min毛實際AB2.

10、實際分配給支管進口水頭計算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個出水口，每個出水口的流量為448x2=896（L/h），每條支管長780/4=195（m）。如果支管采用D110PVC管（內(nèi)徑103mm）,支管水頭損失為Q1.77AH=1.05x9.48x104x4LF支D4.77(896x65/1000)力4.1034.77=2.61(m)=1.05x9.48x104xx195x0.366=2.31（m）AH支實際滿足要求。支管進口水頭為h=h+AH+AZ=10.16+2.31+0=12.47(m)支進口毛進口支BC4. 分干管與干

11、管水力計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585m。由于采用一個輪灌組控制一個灌水小區(qū)，因此分干管1與干管流量相同。Q二Q二58.2m3/h分干F利用經(jīng)濟流速初選干管管徑D二13.Q二13"582二99（mm）選用管徑D=110mm的PVC管作為分干管1和干管。分干管與干管水頭損失為AH=1.05x9.48分干=1.05x9.48=2.65(m)AH=1.05x9.48x干=1.05x9.48x=19.42(m)Q1.77x104x八分干LD4.775821.77x104x-x801034.77Q1.77104x八分干LD4.775821.771

12、04xx5851034.77干管進口水頭為h二h+AH+AZ二12.47+2.65+19.42+0二34.54(m)支進口毛進口支BC5. 水泵揚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）AH首部二10m,則水泵總揚程為H二h+AH+（ZZ）=h+AH+H干進口首部1/、2干進口首部動水位深二34.54+10+20二64.54（m丿6. 其他輪灌組水力計算水泵揚程確定以后，還需要對其他輪灌組進行核算，計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，這兩個輪灌組有

13、分別與輪灌組7和輪灌組8對稱，因此只需對輪灌組5進行計算便可。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支管進口點（F點）要求的水頭為h=h=12.47Cm）5支進口要求1支進口干管E點的水頭為h=hAH干E點干進口OE58.21.77=34.541.05x9.48x104xx1951034.77=28(m)若分干管3采用變徑管，即前段L=11(m)則由干管提供給輪灌組5支管進口的水頭為h=hAH=2815.4=12.6(mLh干提供給5支進口干E點支干35支進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

14、直徑，在其他各輪灌組支管進口設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器，但這種辦法會提高系統(tǒng)投資。材料統(tǒng)計表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(元)復(fù)價(元)備注D16滴灌管83200mD16旁通1040個毛管與PVC管連接D16堵頭1040個D16接頭200個D16毛管2000m作為出地支管D110PVC管2310mD90PVC管90mD75PVC管80mD110x50變徑8個接排水閥2in閥門8個排水閥4in閥門9個4in法蘭管接頭17個D110PVC管三通9個D75x110變徑2個D110x90x110變徑三通2個D110彎頭2個

15、SS-100砂過濾器1臺SFF100x16施肥灌1臺4in逆止閥1個4in水表1個壓力表2個1in進排氣閥1個200JQ60潛水泵1臺揚程65m，流量60mh泵管及其他附件方案2管道水力計算1.毛管實際水頭損失毛管鋪設(shè)長度仍為80m,毛管實際的水頭損失與毛管進口水頭均與方案1相同，即AH=1.51m,h=10.16m。毛實際毛進口2. 支管實際水頭差實際分配給支管的水頭差也與方案1相同，AH二2.61m。毛實際3. 支管管徑與支管進口水頭計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個出水口，每條毛管流量為448L/h,每個出水口的流量為448x2=896（L/h）,每條支

16、管長33x2=66（m）。如果支管采用D63PE管（內(nèi)徑58mm）,支管水頭損失為AH支=1.05x8.4x104Q1.75支D4.75LF支實際x66x0.732=1.05x8.4x104x=1.68(m)<AH(896x22/1000).75584.75=2.61(m)故滿足要求。支管進口水頭為h=h+AH+AZ=10.16+1.68+0=11.84(m)支進口毛進口支BC4. 輪灌組劃分每個輪灌組控制3個灌水小區(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灌水小區(qū)號/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