山区滴灌施工图设计说明Word文件下载.docx

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新建蓄水池结构设计及配筋详见相关图纸。

3田间灌溉工程

本次田间灌溉工程设计主要包括：

灌溉定额及年灌溉用水量、灌溉型式比选及滴灌系统设计三方面内容。

3.1灌溉定额及年灌溉用水量

项目区作物种植类型主要为核桃间种油用牡丹，故灌溉定额计算按照核桃及花卉定额进行确定。

由于缺乏项目区气象、土壤基础资料及同类作物灌溉试验资料，核桃及花卉灌溉定额无法进行精确计算，本次经过对国内大量农业研究成果的比较和筛选，并考虑到本次灌溉型式为高效节水灌溉，灌溉设计保证率不低于95%，初步确定核桃灌溉定额为195mm，花卉灌溉定额为1200mm，灌溉水利用系数均取0.9。

根据本次确定的核桃及花卉灌溉定额，考虑间种的种植方式，项目区综合灌溉定额直接按照两种作物定额的总量计算，为1395mm，年灌溉需水总量约为217万m3。

考虑到花卉灌溉定额远大于核桃，微灌设计参数的制定参照花卉进行，详见各蓄水池田间灌溉设计说明。

3.2灌溉型式论证比选

项目区主要种植作物为核桃树间种油用牡丹，属于高产值经济作物，参考类似工程经验，为了控制灌溉用水成本，一般采用微灌型式。

本次结合作物类型、现场地形及投资估算，对微喷灌、滴灌、小管出流等常用的微灌型式进行论证比选。

1、小管出流

小管出流常用于果园或苗圃等灌水定额较大的高效节水灌溉项目，但由于项目区不仅种植核桃树，另外还间种大量油用牡丹，花卉对水分较为敏感，一般需要精确控制灌溉水量，采用滴灌或微喷灌方式更有利于控制流量及水量。

且核桃树对水分的敏感性较低，其灌溉周期较长，可直接随牡丹进行高频灌溉，故本次不再考虑小管出流灌溉方式。

2、微喷灌及滴灌

微喷灌及滴灌可用于花卉、果树、苗圃、草坪等需要精确控制灌水量的高效节水灌溉项目，适用范围较广。

但微喷灌属于面状灌溉型式，容易受到地形、风向、风速等外部因素的影响，由于项目区位于山区，喷洒均匀度难以控制，故本次确定项目区高效节水灌溉型式采用滴灌。

3.3滴灌系统设计

滴灌系统设计主要结合项目区实际地形及业主建议，按照“高水高配、低水低配”的原则，以7座新建调蓄池为水源，分为7个独立的滴灌系统，根据各水源分配地块地形情况，分别进行灌溉周期、轮灌编组及系统工作制度等具体设计。

3.3.1系统布置原则

结合项目区实际地形及各调蓄池地块分配，本次田间滴灌系统运行流程为“蓄水池出水口—首部枢纽（过滤、施肥、逆止阀、压力表等）—灌溉管网”。

灌溉管网采用“干管—支干管—支管—分支管”四级固定管道铺设，在分支管上安装滴灌带，通过对固定管道的位置调节，使毛管始终平行于等高线布置。

3.3.2基本参数计算

鉴于核桃树灌溉周期较长，可直接随牡丹进行高频灌溉，本次灌溉基本参数计算均以油用牡丹为主要作物进行选定。

1、毛管选择

毛管初选采用重力式低压内嵌贴片式滴灌带，工作压力0.05～0.15mpa，管径初选为Φ16mm，壁厚0.3mm，铺设行距1m，1根滴灌带控制2行牡丹，滴头间距0.3m，流量为1～2L/h。

2、最大净灌水定额计算

最大净灌水定额用下式计算：

mmax=0.001γzp（θmax-θmin）

式中mmax—最大净灌水定额，mm；

γ—土壤容重（g/cm3），按华北平原砂壤土，取1.4g/cm3；

z—土壤计划湿润土层深度（cm），牡丹为深根花卉，取60cm；

p—设计土壤湿润比（%），按密植型植物滴灌，取80%；

θ—适宜土壤含水率上限（重量百分比，%），取田间持水量的90%；

θ—适宜土壤含水率下限（重量百分比，%），取田间持水量的80%。

将以上资料代入得：

mmax=14.8mm。

3、灌溉周期计算

根据微灌规范及相关资料数据，牡丹设计耗水强度Ea=5mm/d，因此，高峰期灌水时间间隔为：

T=mmax/Ea=14.8/5=2.96d，取T=3d。

4、一次灌水延续时间计算

一次灌水延续时间t按下式计算：

t=mmaxSeSl/qd/η

式中t—一次灌水延续时间，h；

mmax—最大净灌水定额，取计算数值14.8mm；

Se—滴头间距，根据各蓄水池分配地块高差，1#、2#及4#池取0.3m，其余取0.5m；

Sl—毛管间距，本次毛管布置间距均取1m；

qd—滴头流量，根据各蓄水池分配地块高差，1#、2#及4#池取1L/h，其余取1.8L/h；

η—灌溉水利用系数，取设计值0.9。

计算可得，1#、2#及4#池一次灌水延续时间t=4.93h，其余均为4.56h，本次均取5h。

5、毛管极限长度计算

首先计算灌水器允许水头差

式中

——

灌水小区中灌水器允许最大水头差，m；

灌水小区中灌水器允许最大水头，m；

灌水小区中灌水器允许最小水头，m；

允许流量偏差率，取20%；

灌水器流态指数，取0.6；

灌水器设计水头，1#、2#及4#池取最不利下限值5m，其余取10m。

计算可得，1#、2#及4#池控制灌溉面积内单个灌水小区灌水器允许最大水头差为1.7m，支、毛管允许水头差按照1:

1比例分配，则单个灌水小区内毛管允许最大水头差ΔH毛为0.85m；

其余4座调蓄池控制灌溉面积内单个灌水小区灌水器允许最大水头差为3.4m，支、毛管允许水头差按照1:

1比例分配，则单个灌水小区内毛管允许最大水头差ΔH毛为1.7m。

毛管极限长度按照下式计算：

毛管允许极限长度，m；

毛管允许最大水头差，1#、2#及4#池取0.85m，其余取1.7m。

毛管内径，取Φ16mm；

毛管局部损失加大系数，取1.3；

滴头间距，1#、2#及4#池取0.3m，其余取0.5m；

滴头设计流量，1#、2#及4#池取1L/h，其余取1.8L/h。

计算可得，1#、2#及4#池控制灌溉面积内单个灌水小区毛管允许极限长度为89.14m，其余4座调蓄池控制灌溉面积内单个灌水小区毛管允许极限长度为112m，由于毛管需要平行于等高线布置，结合现场地形，如直接按照极限长度布置，施工较困难，且将导致毛管水头差过大，不利于后期运行管理，本次尽量采用“丰”字形双向布置毛管，单侧毛管不大于本次计算的毛管极限长度。

3.3.3管网水力计算及系统工作制度制定

由于山区地形较复杂，且各蓄水池控制面积不一致，本次按照7个独立的系统进行管网布置及水力计算。

（1）1#调蓄池滴灌系统

1、管网水力计算

1#池控制灌溉面积为27.7hm2，利用5条干管进行灌溉，本次对5条干管控制面积内最不利的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。

计算成果见附表1～6。

从表中可以看出，除4干管2支管计算结果略低于灌水器设计最低压力0.05mpa外，其余均大于0.05mpa，考虑到自流灌溉时灌水器工作压力主要受地面高差控制，不必要为满足小范围地块工作压力而扩大整个系统的管径，1#池控制灌溉面积内滴灌管道系统基本满足设计要求，只需在施工时现场避开局部较高地块即可。

对于分支管出口压力大于0.15mpa，有可能对灌水器产生破坏的情况，本次通过在分支管出口设置节流阀的方式将毛管入口压力调节至0.15mpa以下。

2、系统工作制度制定

按计算得出的高峰期灌水定额mmax=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，1#池控制灌溉面积为27.7hm2，则高峰期单次灌水总量为4560m3；

按设计轮灌周期3d，日运行时间取22h，则系统设计流量应不低于69m3/h。

一次灌水延续时间为5h，故系统最大轮灌组数Nmax=22×

3/5=13组，3天轮灌一遍。

考虑到夏季需要适时浇水的情况，轮灌周期调整为2d，一次灌水延续时间取3.4h，则轮灌组数仍为13组，不影响管道水力计算。

如需要继续缩短轮灌周期，可维持本次设计轮灌组数，根据相应比例调整一次灌水延续时间即可。

根据现场地形，本次共布置灌溉小区78个，单个小区面积约0.36hm2，一次轮灌同时开启6个小区，单个小区毛管长度3600m，灌水器12000个，则一个轮灌组流量约为72m3/h，与总量复核基本一致，本次1#池系统设计流量取72m3/h。

（2）2#调蓄池滴灌系统

2#池控制灌溉面积为3hm2，利用1条干管进行灌溉，本次对1条干管控制面积内最不利处的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。

计算成果见附表7。

从表中可以看出，固定管网末端分支管出口工作压力均大于0.05mpa，满足灌水器工作水头要求，2#池控制灌溉面积内滴灌管道系统满足设计要求。

按计算得出的高峰期灌水定额mmax=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，2#池控制灌溉面积为3hm2，则高峰期单次灌水总量约为495m3；

设计轮灌周期取3d，日平均运行时间取12h，则系统设计流量应不低于13.75m3/h。

一次灌水延续时间为5h，故系统最大轮灌组数Nmax=12×

3/5=7组，3天轮灌一遍。

考虑到夏季需要适时浇水的情况，轮灌周期调整为2d，一次灌水延续时间取3.4h，则轮灌组数仍为7组，不影响管道水力计算。

如需要继续缩短轮灌周期，如需要继续缩短轮灌周期，可维持本次设计轮灌组数，根据相应比例调整一次灌水延续时间即可。

根据现场地形，本次共布置灌溉小区7个，面积约0.36hm2，一次轮灌同时开启1个小区，单个小区毛管长度3600m，灌水器12000个，则一个轮灌组流量为12m3/h，小于总体计算流量，本次2#池系统设计流量取13.75m3/h。

（3）3#调蓄池滴灌系统

3#池控制灌溉面积为10.28hm2，利用4条干管进行灌溉，本次对4条干管控制面积内最不利处的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。

计算成果见附表8～12。

从表中可以看出，1干管1支管及3干管1支管固定管网末端分支管出口工作压力小于0.1mpa，不满足灌水器工作水头要求，分析地块高程可知，影响范围为灌水小区的局部区域，其余小区均满足0.1mpa的工作压力要求，故可认为3#池控制灌溉面积内滴灌管道系统基本满足设计要求，在管道铺设时需避开较高地块进行布置。

按计算得出的高峰期灌水定额mmax=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，3#池控制灌溉面积为10.28hm2，则高峰期单次灌水总量约为1690m3；

按设计轮灌周期3d，日运行时间取16h，则系统设计流量应不低于35.2m3/h。

一次灌水延续时间为5h，故系统最大轮灌组数Nmax=16×

3/5=10组，3天轮灌一遍。

考虑到夏季需要适时浇水的情况，轮灌周期调整为2d，一次灌水延续时间取3.2h，则轮灌组数仍为12组，不影响后续管道水力计算。

根据现场地形，本次共布置灌溉小区30个，长×

宽=80×

45m，面积0.36hm2，一次轮灌同时开启3个小区，单个小区毛管长度3600m，灌水器7200个，则一个轮灌组流量约为38.9m3/h，略大于总体计算流量，本次3#池系统设计流量取38.9m3/h。

（4）4#调蓄池滴灌系统

4#池控制灌溉面积为2.93hm2，利用1条干管进行灌溉，本次对1条干管控制面积内最不利处的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。

计算成果见附表13。

从表中可以看出，固定管网末端分支管出口工作压力均大于0.05mpa，满足灌水器工作水头要求，4#池控制灌溉面积内滴灌管道系统满足设计要求。

按计算得出的高峰期灌水定额mmax=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，4#池控制灌溉面积为2.93hm2，则高峰期单次灌水总量约为480m3；

按设计轮灌周期3d，日运行时间取15h，则系统设计流量应不低于11m3/h。

一次灌水延续时间为5h，故系统最大轮灌组数Nmax=15×

3/5=9组，3天轮灌一遍。

考虑到夏季需要适时浇水的情况，轮灌周期调整为2d，一次灌水延续时间取3.3h，则轮灌组数仍为6组，不影响管道水力计算。

根据现场地形，本次共布置灌溉小区9个，长×

45m，面积0.36hm2，一次轮灌同时开启1个小区，单个小区毛管长度3600m，灌水器12000个，则一个轮灌组流量为12m3/h，与总体计算流量一致，本次4#池系统设计流量取12m3/h。

（5）5#调蓄池滴灌系统

5#池控制灌溉面积为12.87hm2，利用2条干管进行灌溉，本次对2条干管控制面积内最不利处的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。

计算成果见附表14～16。

从表中可以看出，固定管网末端分支管出口工作压力均大于0.1mpa，满足灌水器工作水头要求，5#池控制灌溉面积内滴灌管道系统满足设计要求。

按计算得出的高峰期灌水定额mmax=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，5#池控制灌溉面积为12.87hm2，则高峰期单次灌水总量约为2120m3；

按设计轮灌周期3d，日运行时间取22h，则系统设计流量应不低于32.12m3/h。

3/5=14组，3天轮灌一遍。

根据现场地形，本次共布置灌溉小区28个，长×

60m，面积0.48hm2，一次轮灌同时开启2个小区，单个小区毛管长度4800m，灌水器9600个，则一个轮灌组流量约为34.56m3/h，略大于总体计算流量，本次5#池系统设计流量取34.56m3/h。

（6）6#调蓄池滴灌系统

6#池控制灌溉面积为10.8hm2，利用1条干管进行灌溉，本次对1条干管控制面积内最不利处的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。

计算成果见附表17～19。

从表中可以看出，固定管网末端分支管出口工作压力均大于0.1mpa，满足灌水器工作水头要求，6#池控制灌溉面积内滴灌管道系统满足设计要求。

按计算得出的高峰期灌水定额mmax=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，6#池控制灌溉面积为10.8hm2，则高峰期单次灌水总量约为1776m3；

按设计轮灌周期2.5d，日运行时间取规范允许最大值20h，则系统设计流量应不低于35.5m3/h。

一次灌水延续时间取5h，故系统最大轮灌组数Nmax=20×

2.5/5=10组。

日轮灌组数为4组，2.5天轮灌一遍。

考虑到夏季需要适时浇水的情况，轮灌周期调整为2d，一次灌水延续时间取4h，系统日运行时间取20h，则轮灌组数仍为10组，不影响后续管道水力计算。

45m，面积0.36hm2，一次轮灌同时开启3个小区，单个小区毛管长度3600m，灌水器7200个，则一个轮灌组流量约为38.9m3/h，略大于总体计算流量，本次6#池系统设计流量取38.9m3/h。

（7）7#调蓄池滴灌系统

7#池控制灌溉面积为19.17hm2，利用2条干管进行灌溉，本次对2条干管控制面积内最不利处的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。

计算成果见附表20～22。

从表中可以看出，固定管网末端分支管出口工作压力均大于0.1mpa，满足灌水器工作水头要求，7#池控制灌溉面积内滴灌管道系统满足设计要求。

按计算得出的高峰期灌水定额mmax=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，7#池控制灌溉面积为19.17hm2，则高峰期单次灌水总量约为3155m3；

按设计轮灌周期3d，日运行时间取22h，则系统设计流量应不低于47.8m3/h。

根据现场地形，本次共布置灌溉小区51个，长×

45m，面积0.36hm2，一次轮灌同时开启4个小区，单个小区毛管长度3600m，灌水器7200个，则一个轮灌组流量约为51.84m3/h，略大于总体计算流量，本次7#池系统设计流量取51.84m3/h。

4管材选择

项目区大部分区域为坚硬岩石出露，土壤覆盖层较薄，管道需采用露天铺设。

考虑到田间固定管网需要长期运用，抗老化及抗腐蚀要求较高，如采用PE管、UPVC管等灌溉工程常用管材，无法满足设计要求，故本次田间固定管网考虑采用钢筋混凝土管道、球墨铸铁管道以及钢管进行论证比选后择优选用。

钢筋混凝土管目前在国内运用广泛，生产及施工技术比较成熟，具有一下特点：

1、造价低。

2、耐腐蚀、抗老化性能好，管材强度高，使用寿命长。

3、自身较重，施工难度较大，由于采用钢丝网水泥抹带接口和混凝土基础，施工周期长。

4、输水渗漏损失率较高。

球墨铸铁管：

1、抗腐蚀抗老化性能最佳，无需外刷涂层，管材强度高，使用寿命长。

2、自重较大，施工难度大；

3、管径一般较大，农田灌溉工程所采用的小管径管道需要单独定制，周期长，造价高；

钢管：

1、抗腐蚀抗老化性能一般，露天铺设需要外刷防腐涂料，造价高；

2、管径规格广泛，基本可覆盖农田灌溉工程常用的各种管径；

3、输水渗漏损失率低，对于滴灌系统的节水性能极为有利；

4、自重相对较轻，施工方便。

经以上论证，结合业主意见，本次田间固定管网采用钢管，外涂环氧煤沥青防腐层，防腐涂料结构为一底漆三面漆，干膜厚度≥0.3mm。

根据7个独立滴灌系统管网水力计算成果，干管管径为DN200，支干管管径为DN150，支管管径为DN90，分支管管径为DN50，毛管采用Φ16mm聚乙烯内嵌贴片式滴灌带，工作压力0.05～0.15mpa，毛管铺设间距1m，1#、2#、4#滴灌系统毛管内嵌滴头间距为0.3m，3#、5#、6#、7#滴灌系统毛管内嵌滴头间距为0.5m。

分支管出水口控制阀采用节流阀控制水压，避免毛管由于压力过大造成不必要的损失。

5系统运行注意事项

1、开始灌水时，需先将支管控制阀门开启，然后再将首部阀门开启，每个轮灌组连续灌溉5小时，每3天灌溉一次。

当前轮灌组灌水结束后，须先打开下一轮灌组控制阀门，再关闭当前轮灌组控制阀门。

2、灌水结束时，先关闭支管控制阀，再关闭首部阀门。

3、过滤器需要经常进行冲洗，每次冲洗时间不能超过10秒钟，滤网需要经常检查，如果有破损，过滤器必须更换。

4、每年最后一次灌水结束后，需要将支管端的阀门打开，将管道系统内的水排放，以免管道系统内积水冻胀管道，造成不应有的破坏。

6系统自动化控制建议

山区重力式自流滴灌系统是田间灌溉工程当中设计及管理难度最大的类型。

由于毛管运行压力需要控制在一定的范围，故在设计过程当中必须结合灌水小区的布置和小区内实际地形，针对每一根分支管进行最大地面高差控制，本次分支管地面高差基本控制在5m以内，以此为基本布置原则，造成每个灌水小区至少需要2个节流阀对分支管进行压力调节；

考虑到后期运行成本的控制，结合业主意见，本次设计采用重力式自流滴灌，相对固定的地面高差意味着系统的设计流量和固定管网的管径受到严重的限制，也限定了灌水小区的同时运行数量大大小于加压灌溉，故本次设计针对每个灌水小区都加装了控制阀，以便后期运行过程中能够控制系统的最大流量，避免出现由于流量过大造成管道无法正常过流的情况。

这样的布置方式虽然大幅提高了系统控制的灵活性，但由于总灌溉面积较大，将近1300亩，数百个阀门的及时开启和关闭对运行管理也提出了较高的要求，如采用人工控制，运行管理的工作量可想而知。

目前国内外规模较大的滴灌系统大部分采用了自动化控制，通过中央控制室对滴灌系统的各主要阀门甚至所有阀门进行独立控制，大幅降低了运行管理的工作量，真正实现了滴灌系统的灵活性和节水节能的建设目标。

对于本次的滴灌系统，控制信号可采用适合山区系统的无线传输，控制终端可采用中央控制室的服务器、平板电脑和智能手机等多种方式，方便灵活，田间前端设备至少需要将干管、支干管、支管的控制阀调整为电磁阀，基本可以实现单个灌水小区的自动化控制。

至于数量最多的单一小区内的分支管节流阀，在施工时直接将其过流能力调节至预定流量即可，在后期运行过程当中基本不需要调整。

另外由于项目区主要种植作物为核桃树间种油用牡丹，对于土壤水分的敏感性较强，需要管理人员经常对田间土壤水分进行观察和测定，在这方面也可考虑在田间埋设土壤墒情传感器，将其集成至自动化控制系统当中，再结合小型气象站或直接利用当地的气象预报资料，基本实现整个系统的“信息化、智能化、自动化”