果园滴灌设计.docx
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果园滴灌设计
果园滴灌设计
设计基本资料
1.地形资料
果园面积25hm2，南北长520m，东西宽480m。
水平地形，测得有1/2000地形图。
2.土壤资料
土壤为中壤土，土层厚度1.5~2.0m，1.0m土层平均干密度1.4t/m3,田间持水量30%（以占土壤体积的百分比计），凋萎点土壤含水量10%（以占土壤体积的百分比计）。
最大冻土层深度100m。
3.作物种植情况
果树株距3.0m，行距3.0m，现果树已进入盛果期，平均树冠直径4.0m，遮荫率约为70%。
作物种植方向为东西向。
以往地面灌溉实测结果表明，作物耗水高峰期为7月，该月日均耗水量5.6mm/d
4.气象资料
根据气象站失策资料分析，多年平均年降雨量585.5mm，全年降雨量的60%集中于7~9月，并收集到历年降雨量资料。
5.水源条件
该农场地下水埋深大于6m，在果园的西南边有一口井，抽水试验结果表明，动水位为20m时，出水量60m3/h。
水质良好，仅含有少量沙（含沙量小于5g/h）。
滴灌系统规划设计参数
1.滴管设计灌溉补充强度
有上述资料，高峰期耗水量Ee=5.6mm/d，遮阴率Ge=70%，因此遮阴率对耗水量的修正系数为
因此，滴灌耗水强度为
因上述Ea为好水高峰期的耗水强度，所以设计耗水强度取为
不考虑淋洗水量，滴灌设计灌溉补充强度为
2.滴灌土壤湿润比
根据相关资料，对于宽行距作物，在北方干旱和半干旱地区，设计土壤湿润比可取20%~30%。
考虑到苹果为经济作为，故滴灌湿润比取p≥30%。
3.灌水小区流量偏差
灌水小区流量偏差qv=20%。
4.灌溉水利用系数
由于灌溉的水量损失很小，根据有关资料灌溉水利用系数η=0.9。
水量平衡计算
1.设计灌溉用水量
灌溉用水量是指为满足作物正常生长需要，由水源向灌区提供的水量。
它取决于灌溉面积，作物生长情况、土壤、水文地质和气象条件等。
各年灌溉用水量不同，因此需要选择一个典型年作为规划设计的依据。
微灌工程一般采用降雨频率75%~90%的水文年作为设计典型年。
（设计典型年的选择和计算方法可以参考有关工程水文书籍）
2.来、用水平衡计算
来、用水平衡计算的任务是确定工程规模，如灌溉面积等。
本设计水源为井水，由基本资料可知，井的出水量为60m3/h，取日灌溉最大运行时数C=22h，则井水可灌溉的最大面积为
本果园面积为25hm2，因此，该水源满足滴灌系统的要求。
灌溉器选择与毛管布置方式
选用某公司内嵌式滴灌管，壁厚0.6mm，内径15.4mm。
低头额定工作压力ha=10m，额定流量qa=2.8L/h，流态指数x=0.5，滴头间距0.5m。
采用单行直线布置，即一行果树布置一条滴灌管。
查相关表可知在中壤土中，这种滴头流量的湿润直径为0.8m，因此此种布置方下的湿润比为
说明上述灌水器与毛管布置方式满足设计湿润比的要求。
滴灌灌溉制度拟定
1.最大净灌水定额
微灌土壤计划湿润层深度取0.8m，土壤中允许的缺水量占土壤有效持水量的比例取40%，则
2.毛灌水定额
如果采用m净=mmax，则
3.设计灌水周期
4.一次灌水延续时间
如果采用灌水周期为2d的高频灌溉，每次的净灌水深度为4.4×2=9.2（mm），毛灌水深度为10.22mm，一次灌水延续时间为5.47h。
这样改变灌溉制度并不影响后面的水力设计。
支、毛管水头差分配与毛管极限长度的确定
当qv=20%时，灌水小区允许的最大水头偏差为
根据支、毛管水头差分配比，得
计算毛管极限长度为
管网系统布置与轮灌组划分
系统允许的最大轮灌组数为
如果实行高频灌溉，灌水周期T=2d，则
低频灌溉和高频灌溉的轮灌组数相同，因此灌水频率的改变并不影响后面的系统设计。
根据地块形状，采用毛管铺设长度为80m，毛管采用丰字形布置，整个灌区共有1040条毛管，每条毛管流量为
，整个灌区所有灌水器的流量和为
，如果划分为8个轮灌组，每个轮灌组的流量约为58.2m3/h，该值小于水井的出水量，满足水量平衡的要求。
轮灌组数和每个轮灌组的流量确定以后，管网布置也有多种方案，下面采用两种方案进行比较。
方案1：
共分8个灌水小区，一个灌水小区为一个轮灌组。
灌水小区内支管长195m，双向控制130条毛管，每个轮灌组的流量为58.2m3/h,，如图1所示
方案2：
共分24个灌水小区，一个轮灌组控制3个灌水小区。
灌水小区内支管长65m，双向控制44条毛管，每个灌水小区流量为
，每轮灌组流量为59.1m3/h，如图2所示
图1方案1管网布置图2方案2管网布置
方案1管道水力计算
1.毛管实际水头损失
由于毛管实际铺设长度为80m，因此毛管实际的水头损失为
因此，毛管进口水头为
2.实际分配给支管进口水头计算
3.每条支管双向控制130条毛管，单侧65条毛管。
每条毛管流量为448L/h，相当于支管上有65个出水口，每个出水口的流量为448×2=896（L/h），每条支管长780/4=195（m）。
如果支管采用D110PVC管（内径103mm），支管水头损失为
4.
满足要求。
支管进口水头为
4.分干管与干管水力计算
以第一轮灌为最不利轮灌组确定干管直径，分干管1长度为80m，干管长度为585m。
由于采用一个轮灌组控制一个灌水小区，因此分干管1与干管流量相同。
利用经济流速初选干管管径
选用管径D=110mm的PVC管作为分干管1和干管。
分干管与干管水头损失为
干管进口水头为
5.水泵扬程确定及水泵选型
如果首部枢纽水头损失（包括过滤器、控制阀、施肥装置、弯头和泵管等）
，则水泵总扬程为
6.其他轮灌组水力计算
水泵扬程确定以后，还需要对其他轮灌组进行核算，计算其他分干管的直径或设置压力调节阀。
有布置图知，轮灌组1与轮灌组2对称，这两个轮灌组又分别于轮灌组3和轮灌组4对称，轮灌组5和轮灌组6对称，这两个轮灌组有分别与轮灌组7和轮灌组8对称，因此只需对轮灌组5进行计算便可。
由于轮灌组5与轮灌组1的面积、形状、支管（毛）长度和管径、支（毛）管流量均相同，因此轮灌组5支管进口点（F点）要求的水头为
干管Ｅ点的水头为
若分干管３采用变径管，即前段
则由干管提供给轮灌组5支管进口的水头为
上述方法是通过调节分干管的直径，来满足其他轮灌组的水头要求，也可不改变分干管的直径，在其他各轮灌组支管进口设置压力调节器，但这种办法会提高系统投资。
材料统计
表1为方案1滴灌系统设备材料表，表中材料数量为实际使用的量，没有考虑损耗。
表1方案1滴灌系统设备材料表
规格名称
数量
单位
单价（元）
复价（元）
备注
D16滴灌管
83200
m
D16旁通
1040
个
毛管与PVC管连接
D16堵头
1040
个
D16接头
200
个
D16毛管
2000
m
作为出地支管
D110PVC管
2310
m
D90PVC管
90
m
D75PVC管
80
m
D110×50变径
8
个
接排水阀
2in阀门
8
个
排水阀
4in阀门
9
个
4in法兰管接头
17
个
D110PVC管三通
9
个
D75×110变径
2
个
D110×90×110变径三通
2
个
D110弯头
2
个
SS-100砂过滤器
1
台
SFF100×16施肥灌
1
台
4in逆止阀
1
个
4in水表
1
个
压力表
2
个
1in进排气阀
1
个
200JQ60潜水泵
1
台
扬程65m，流量60m3/h
泵管及其他附件
方案2管道水力计算
1.毛管实际水头损失
毛管铺设长度仍为80m，毛管实际的水头损失与毛管进口水头均与方案1相同，即
2.支管实际水头差
实际分配给支管的水头差也与方案1相同，
3.支管管径与支管进口水头计算
每条支管双向控制44条毛管，单侧22条毛管。
相当于支管上有22个出水口，每条毛管流量为448L/h，每个出水口的流量为448×2=896（L/h），每条支管长33×2=66（m）。
如果支管采用D63PE管（内径58mm），支管水头损失为
故满足要求。
支管进口水头为
4.轮灌组划分
每个轮灌组控制3个灌水小区，为减少分干管和干管流量，降低系统投资，将每个轮灌组控制的灌水小区分散。
各轮灌组控制的灌水小区如表2所示。
表2轮灌组划分表
轮灌组号
灌水小区号/灌水小区流量（m3/h）
轮灌组流量（m3/h）
第一轮灌组
1/19.7
9/19.7
24/19.7
59.1
第二轮灌组
2/19.7
10/19.7
23/19.7
59.1
第三轮灌组
3/19.7
1119.7
22/19.7
59.1
第四轮灌组
4/19.7
12/19.7
21/19.7
59.1
第五轮灌组
5/19.7
13/19.7
20/19.7
59.1
第六轮灌组
6/19.7
142/19.7
19/19.7
59.1
第七轮灌组
7/19.7
15/19.7
18/19.7
59.1
第八轮干租
8/19.7
16/19.7
17/19.7
59.1
5.分干管与干管水力计算
以上轮灌组划分方法，第一轮灌组和第八轮灌组都有可能是最不利轮灌组，需要通过计算确定。
按照最不利轮灌组确定水泵扬程后，还需要核算其他轮灌组，确定个分干管的管径，使各支管进口要求水头与干管、分干管提供的水头一致。
或采用简单的办法，即在各支管进口或分干管进口安装压力调节器。
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