滴灌典型设计.docx

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滴灌典型设计

一、草莓现代化滴灌工程设计

（一）基本情况

1.工程地点：

*****市港西镇港山后村。

2.社会经济状况：

工程所在村现有252户690人。

现有耕地740亩，人均占有1.1亩。

种植作物主要为小麦、玉米、优质草莓等。

年人均收入4230元。

3.地形地质土壤：

本地地形属低山丘陵区的坡区，土壤覆盖层较厚，表层土壤为砂质壤土，土壤容重1.43g/cm3，田间持水量为32.2％（体积）。

4.工程区内作物种植：

典型区为优质草莓，面积100亩。

草莓南北方向沟畦种植，每畦种植两行，畦宽0.6m，沟宽0.2m。

（二）灌溉水源工程情况

根据工程现状，水源工程为一大口井，位于典型区的东南部，距离210m。

单井出水量40m3/h左右，静水位1.7m，动水位4m，地下水补给丰富。

同时，水质无污染，符合GB5084《农田灌溉水质标准》要求。

（三）工程总体布置方案

1.灌溉形式的选择

草莓膜下滴灌，改善草莓生长微环境，不仅具有增产，改善提高草莓质量的优点，而且还具有省水、节能、管理方便、劳动强度低等特点。

考虑工程区处在沿海经济发达缺水区，为现代化高新农业发展的前沿区，确定草莓膜下滴灌结合现代化自动控制灌溉管理技术进行示范带动。

2.输配水系统布置

设主干管一条长610m，输配水支管6条，每条长100m。

干管沿生产路布置，利用三通管与支管连接，支管垂直种植行铺设，间距120m左右，支管与毛管利用快速接头连接，毛管平行作物种植行布设，每畦布置一条毛管，控制2行草莓，毛管间距0.8m。

详见草莓膜下滴灌典型工程布置图4-3。

3.灌水器选择

根据种植特点，选用外径16mm，壁厚0.6mm，额定工作压力10m，单滴头流量2.8h/l，滴头间距0.3m的内镶式滴灌管。

（四）现代化自动控制灌溉系统

现代化自动控制灌溉系统是对现阶段我国农田灌溉现代化管理水平的高度提升，是对电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及土壤水分动态、农田微气候等因素的采集处理技术的综合技术集成。

主要包括以下几部分：

1.主控中心

主控中心包括中心控制计算机、灌溉专家软件、GSM远程监控通讯设备等。

在中心控制室可通过灌溉专家软件的评估、实时监测、预置、随机、远程五种控制方式由计算机自动对灌溉系统实行监控。

能够对气象信息和土壤含水量进行实时采集；还能对水源缺水、管道过压、水泵及驱动设备故障、电磁阀故障，以及输出水量、流量、压力等信息的采集。

2.作物生长专用气象站

作物生长专用气象站，对降雨、蒸发、风向、风速、气温、气湿、和光照等参数实时采集。

通过网络接入主控计算机，由灌溉专家软件进行分析，为实时灌溉提供决策依据。

3.田间灌溉测控单元

相似轮灌区建立灌溉测控单元，包括土壤含水量、和电磁水阀及其驱动电路和模块

4.数字仪表、水泵控制柜

在水泵控制室内安装水泵控制柜和数字仪表。

数字仪表负责将水位、压力、流量等数据采集、现场显示并传送至主控计算机。

水泵控制柜负责控制、驱动水泵并提供过载、轻载、过压、欠压、短路等保护，将水泵运行情况反馈主控计算机。

（五）灌溉制度的计算确定

1.系统设计参数

设计草莓日耗水强度Ea=4mm/d；设计土壤湿润比p≥30％；设计土壤湿润层深h=40cm；设计灌水均匀度Cu=95％；灌溉水利用系数η=0.95。

2.作物灌溉制度确定

灌水定额:

m=1000（θmax-θmin）ZP/η

式中：

m—灌水定额，mm；

θmax、θmin—适宜土壤含水率上下限，分别取田间持水率的90%和60%，田间持水率区32.2%（体积）；

z—计划湿润土层深，取0.4m；

p—设计土壤湿润比，取30%；

代入计算得m=12.2mm。

3.灌水周期

T=mη/Ea=12.2×0.95/4=2.9（d）实取T=3（d）

4.一次灌水延续时间

t=mSeS1/q

式中:

t—一次灌水延续时间（h）;

m—灌水定额（mm）;

Se—滴灌器间距（m），Se＝0.3m;

S1—毛管间距（m）,S1=0.8m;

η—灌溉水利用系数，η＝0.95;

q—灌水器流量（L/h），q=2.8L/h。

经计算t=1.05h。

5.灌溉系统工作制度确定

根据草莓种植特点和农业生产形式，为了减小系统的流量，降低工程投资，本系统采用轮灌工作制度，轮灌组数目为：

N≤CT／t

式中：

N－允许的轮灌组数最大数目，取整数；

C－一天运行的小时数，取16h；

T－灌水时间间隔（周期），T＝3d；

t－一次灌水延续时间，t＝0.8h。

将以上数据代入式中，N≤45，根据整个种植及水源的情况把灌区最少分为36个轮灌区，一轮灌组为2.8亩左右。

4.4.6系统流量计算

1.一条毛管的进口流量

Q毛＝Nq

式中：

Q毛—毛管进口流量（L／h）；

N－滴头数目，个；

q—滴头的设计流量（L／h），q＝2.80L／h。

2.支管流量计算

Q支=Q毛L支/B

式中：

Q支—一条支管的进口流量，L/h；

L支—一条支管长度，m；

B—毛管布置间距，m。

3.系统流量确定

根据上述轮灌组划分，计算得各轮灌组的系统流量，最不利轮灌组流量为24.1m3/h。

4.水源流量校核

A＝QTtη水／m

式中：

A—大口井控制面积（亩）；

Q—单井出水量，Q＝40m3/亩；

m—净灌水定额，m＝8.13m3/亩；

T—灌水周期，T＝3d；

t—灌水日工作时数，t=16h；

η水—系统水利用系数，η水＝0.95；

经计算，该水源井可控制面积为220亩。

因典型区内单井控制面积100亩，小于大口井流量允许控制面积，水源满足灌溉要求。

（六）输配水系统设计与水力计算

1.毛管水头损失

（1）滴头工作水头偏差率

滴灌均匀度取Cu=95％，其相应的滴头流量偏差率为qv=0.18，选用毛管D＝16mm，流态指数x＝0.875，在设计工作水头hd=10m时，流量qd=2.80L/h，按下式决定滴头工作水头偏差率。

Hv=（qv／x）[1+0.15×（1-x）×qv／x]

式中：

Hv－滴头工作水头偏差率；

qv－滴头流量偏差率，qv＝0.18；

X－流态指数，x＝0.875。

将以上数据代入式中得：

Hv=（0.18／0.875）[1+0.16×（1－0.875）×0.18／0.875]=0.21

（2）毛管允许最大长度

L=Nm×S

Nm＝［（m+1）hdHv/kaSqdm］1／（m+1）+0.52

a=1.006×10-5D-（0.123LgD+4.885）

m=1.753×（D/2.5）0.018

式中：

L－毛管允最大长度（m）；

Nm－毛管允许最大孔数（个）；

a－系数；

m－指数；

qd、hd－分别为灌水器的设计流量和设计水头,qd＝2.80L/h，hd＝10m;

K－局部阻力加大系数、k＝1.10;

S－出水口间距，S＝0.3m。

将以上数据代入式中得：

a＝1.006×10－5×1.6－（0.1231g15+4.885）=1.37×10－6

m＝1.753×（1.6/2.5）0.018＝1.736

Nm=[（1.736+1）×10×0.21/1.1×1.37×10－6×0.3×2.81.736]1/（1+1.736）+0.52=255

L=3315.3×0.3=76.5（m）

实际毛管最大长度62m满足允许长度要求。

（4）毛管水头损失

①判断毛管的流态

经计算分析，毛管内水流流速为0.736m/s，水流为紊流。

②毛管的水头损失计算

hf＝0.505Sq1.75／d4.75[（N+0.48）m+1.75／（m+1）-Nm（1-S0/S）

式中：

hf－等距多孔管沿程水头损失（m）;

S—分流孔间距，S=0.3m；

S0—多孔管进口至首孔间距，S0=0.3m；

N—分流孔数目，取N＝28个；

q－单孔设计流量（L／h），取q＝2.8L／h，

d－管道内径（cm），取d＝1.5cm。

将以上数据代入式中计算得：

h毛＝0.006m。

2.干支管直径及水头损失计算

（1）支管水头损失计算

根据微灌规范要求，一条支管上任两个分流口间的水压差应不大于设计毛管进口压力的20%，控制管线经济坡降在0.02～0.06之间。

为经济节省，经计算，本支管管径为Φ63，管长为100m。

支管水头损失由以下公式计算：

考虑部分管段为多孔出流系数进行修正。

h支=4.21

（2）干管水头损失计算

按经济流速，确定干管采用φ90塑管，工作压力0.4Mpa，壁厚3.4mm，管长610m，流量为24.1m3/h。

h干=0.948×105×Q1.77×L×f/D4.77=9.25m

总水头损失：

h=1.1（h毛+h支+h干）=14.8m

本工程中滴灌管工作水头10.0m，地形高差按0.2m计。

则管网进口水头为：

25m。

3.系统总扬程

系统总扬程=管网进口水头+水源动水位与管网进口位置差+泵管水头损失+系统首部枢纽损失

h=25+4+1.68+3=33.68（m）。

经计算，h=33.68米。

（七）机电设备选择

根据系统最大流量Q=24.1m3/h，扬程H=34.68m，本典型工程选择200QJ32—39/3潜水电泵。

水泵流量32m3/h，扬程39m，功率5.5Kw。

过滤器、化肥罐、进排气阀、闸阀等，各种设备选用如下：

1.过滤器：

选用3英寸离心过滤器+网式。

2.化肥罐：

压差式施肥罐。

3.闸阀：

见材料表。

4.进排气阀：

在机房内及管网最高处各设进排气阀1个，采用1寸进排气阀。

首部枢纽布置详见图4-3，投资概算详见附表7-3。

典型片原来灌溉形式为柴油动力小机械，动力电田间无配套，兴建节水灌溉工程后，需重新配套为泵站用电。

项目区村庄电力已全部普及，为节省投资，从就近村庄架设400m电力线路。