节水灌溉毕业设计.docx
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节水灌溉毕业设计
节水灌溉毕业设计
第一章引言1
第二章农业节水灌溉工程发展概况1
第三章发展节水灌溉的必要性2
3.1存在的问题2..
3.1.2灌溉工程应用节水工程技术较少3
3.1.3水质污染严重3.
3.1.4灌溉管理水平不高4.
3.2发展节水灌溉的必要性4.
3.2.1沈阳市水资源总量及用水现状分析4
3.2.2沈阳市的土壤质地、地形地貌分析6
3.2.3从农业调整结构分析6.
3.2.4从灌溉工程现状分析7.
3.2.5从经济财务分析7.
第四章节水灌溉工程典型设计8
4.1喷灌系统的设计8.
4.1.1半固定式喷灌系统的设计8.
4.1.2移动式喷灌系统的设计29
4.1.3固定式喷灌系统的设计34
4.2低压管灌系统的设计39
4.2.1典型地块设计（夏家村）40
4.3冷棚滴灌系统的设计47
431、温室滴灌的研究现状、目的及意义47
432、滴灌工程的特点48
433、冷棚滴灌系统设计49
第五章系统安装与施工的注意事项53
5.1一般规定53
5.2施工准备53
5.3管槽开挖54
5.4管道系统安装54
5.5试水回填56
5.6操作管理办法57
第六章总结59
第一章引言
中国是一个拥有12亿人口的发展中国家，人口占世界人口总数的22%据预测到2030年我国人口将增至16亿。
因此，面对21世纪，解决中国人吃饭问题确是一个十分艰巨的任务。
要解决吃饭问题，首先必须要有资源，最重要的就是水资源和土地资源。
中国幅员辽阔，地大物博，自然资源丰富，绝对量居世界前列。
然而这些资源由12亿人来
分摊，人均资源量就非常少，远远低于世界平均水平。
所以说土地资源和水资源的短缺是制约21世纪中国农业可持续发展的一个极为重要的因素。
中国的河川径流总量居世界第六位，水资源总量为2.8万亿卅。
按1997年人口统计，我国人均水资源量只有2220m3，仅为世界平均数的1/4。
中国国土的大部分地区都存在着不同程度的水资源短缺问题，这已成为制约21世纪中国社会经济、工农业发展的“瓶颈”性因素，尤其是对用水量占总用水量70%勺农业起着决定性的制约作用。
随着社会经济的稳定发展，人民生活水平的不断提高，城市化进程的不断加快，社会对水的需求量急剧增加，随之而来，工业用水和生活用水比例势必上升。
但是，对于农业水资源来说，问题还不仅仅是短缺，更为严峻的是在21世纪，由于我国水
资源供需矛盾仍将继续存在，在总供水量难以满足总需求量的条件下，由于用水竞争
性的存在，农业用水特别是灌溉用水部分将被挤占、压缩，这是不可避免的事。
由此看，农业用水量只能是零增长，甚至是负增长。
从这个意义上讲，农业水资源也将出现负增长。
因此，如何以农业水资源的可持续利用，保障农业粮食生产和社会经济的可持续发展是必须研究的现实问题。
众所周知，水是中国可持续发展的基础，决定着农业发展的前景，具有特殊的战略地位，因此对于一个水资源相对短缺的国家----中国，提高水的利用效益，节约灌溉用水就成了解决我国水资源危机的一项不可替代的重大措施。
中国共产党十五届三中全会通过《中共中央关于农业和农村工作若干问题的决定》，这对于开创我国农业和农村工作的新局面，实现我国跨世纪发展的宏伟目标具有重大意义。
《决定》明确了“加快以水利为重点的农业基本建设，改善农业生态环境”，指出“把推广节水灌溉作为一项革命性措施来抓，大幅度提高水的利用率。
由于水资源严重不足，实行节水灌溉不仅关系到我国农业，而且关系到我国经济社会总体发展的迫切需要解决的重大战略问题
因此节水灌溉是我国发展现代农业的根本出路
第二章农业节水灌溉工程发展概况
沈阳市喷灌发展是由70年代开始，主要喷灌蔬菜、春小麦，当时新引进的机组有小型喷灌机器，半固定式喷灌和固定式喷灌。
固定式喷灌，每亩造价在1300元〜
1600元之间，半固定式喷灌，即水泵、动力、干管固定，支管喷头移动，每亩造价500元〜700元之间，移动式喷灌，又分为移动管道式和移动喷灌机组形式，具有投资低机动灵活等特点，每亩需200〜400元。
在70年代中期，在东陵区，还研制成功
了13.3余hm2的自控喷灌系统，在当时居国内领先水平。
由于种种原因，在80年代
末，我市喷灌面积只有466.7余hn2,进入90年代，在省政府“3655”节水灌溉工程会议精神指引下和市政府“1.3.5”目标的鼓舞下，喷灌工程有了长足的进展，引进了奥地利生产的卷盘式大型移动机组，发展了小型移动机组，根据不同的作物种类，发展了固定式、移动式、半固定式等多种形式的喷灌，据1999年的统计数字，全市
喷灌面积达20余hnio
低压管道灌溉工程技术，沈阳市简称“管灌”，是利用管道输水到田间进行灌溉的一种地面灌溉技术。
沈阳市首先在菜田及试验田应用，以后陆续推广到水田、麦田以及春小麦为前茬的旱田。
至1996年为止，全市推广应用面积已达52370余亩。
同时在水田区还搞了去掉田间明渠排水沟的灌排一体化的低压管灌系统。
在坝下引水两
千亩成片滴灌时，还对首部电机调频变速，保证大面积管灌的恒压供水。
在菜田区还搞了水肥混合系统的管灌研究。
通过六年来的实践，证明低压管道滴灌具有六大优点：
1节水。
管道输水可以减少渗漏蒸发损失，输水的利用率可达95〜97%
2节能。
低压管灌通过提高水的利用率，节约了灌溉用水量，提高了水泵动力机的装置效率，比喷灌降低了能源消耗。
3省地。
以管代渠在井灌区可比井渠少占地2%若在水田区实行灌排一体化，还可提高土地利用率1〜2%
4输水快、省工、省时。
管道输水速度快，渗漏小，供水及时，浇地快，从而缩短灌水周期，节省了灌水用工，灌水效率可提高一倍。
5适应性强便于管理。
用管道输水不受地形限制，适用于井灌区，提水站灌区,也适应当前农业生产责任制形式。
也便于田间机耕作业与运输。
6灌水及时，促进增产增收，投资少见效快，便于推广。
由于低压管灌具有上述优点，沈阳市经过多少年来的应用推广，已被广大农民所接受。
移动式的管灌多用于河滩地，及零散经济价值较高的地块。
半固定式多用于零散的水田区。
固定式喷灌，在菜田区水田区应用的较多。
而且随着经济的发展，管材质量接头质量的提高，在沈阳市将大面积应用。
第三章发展节水灌溉的必要性
3.1存在的问题
灌溉工程确实在沈阳市农业发展史上，发挥了巨大的作用，取得了显赫的成就。
但是由于过去各方面的种种原因，使沈阳市灌溉工程在近期不断维修改造中，仍然存
在着一些问题，有的是社会进步发展中带来的问题，概括为以下四个方面：
3.1.1工程老化、设备陈旧
灌渠工程老化，这是全沈阳市灌渠存在的普遍问题，大中型灌区，特别是灌区的主要建筑物，建成年代大都在30〜50年前修起来的，基本上完成了历史使命，有的原来设计标准、规模本来就低，有的是当时施工条件所限施工质量不高，多年的应用
造成冻裂、冲刷、基础漏水、倒塌等自然破坏现象。
据初步调查统计，全市大中型17
座灌区，除市管浑蒲灌区90年分二期改造，工程完好率较高外，其余灌区，工程完好率低下，有些灌区工程尚未配套完毕，渠系工程淤积除草问题严重，直接影响工程效益的发挥。
现有工程不适应现在的灌溉需要，全市大中型原来的规划设计，大部分在70年
代由于当时人们还没有对辽宁省沈阳市水资源紧缺引起重视，为减少工程量大部分按
用水时间长，轮灌时间长设计的，已不适应当前农业生产的发展；家庭联产承包，用水高度集中和灌溉管理的“三集中二缩短”的管理办法要求；渠系建筑物都需加大断面，增加输水能力。
才能符合当前农业的生产发展的需要，才能适应现代灌溉管理的需要。
小型灌区，设备陈旧，主要包括提水站灌区、小井灌区。
提水站灌区大部分由于机电产品多产于70年代，属于高消耗低效率的产品，早已经到更新换代的年限，只是缺乏足够的资金。
灌区有的井年久失修，有的井由于历史原因，成井工艺本来就不好，严重影响了出水量，有的井位不够合理，也急需调整，以发挥机电井应有的作用。
3.1.2灌溉工程应用节水工程技术较少
由于沈阳市灌溉工程，因历史原因，有的阶段发展较快，相应的配套措施一时跟不上，造成了灌区不能充分发挥效益。
近年来加大投资力度对远灌区改造、维修，对田间灌溉网重新规划调整。
这样对节水灌溉工程的投资与应用，自然被削弱很多，突出表现为灌溉防渗工程控制面积，仅占全市灌溉面积的10%多一点，其次是灌溉的新
技术，低压输水管道灌溉、喷灌、滴灌、微灌、渗灌等，我市灌溉工程中，应用面积虽然超过了数万亩地，但与灌溉总面积相比，更是比例甚微。
灌溉工程大部分仍是采用传统的灌水技术，必然造成对水资源的相当大的浪费。
还表现在渠系水有效利用率上，虽然比以往有较大提高，有些灌区仍在0.6左右徘徊。
按照辽宁省1998〜2000
年灌溉发展规划要求，从1998年开始至2010年沈阳市灌溉工程渠系水有效利用率要达到0.7以上，确实存在着大的差距。
其任务是艰巨的。
3.1.3水质污染严重
沈阳市灌溉水源，主要是辽河、浑河水系。
灌溉工程大部分面积分布在沈阳市的下游地区。
水从大伙房水库流出，历经抚顺、沈阳二大工业城市，对城市工业、生活用水的污水排放标准，由于种种原因，尚无权威部门严令制止。
至此受其危害颇大，灌溉水污染十分严重，例如沈抚污水灌区；抚顺市的污水大量排放到灌区的水源中，据测定，该灌溉水中污水量占26.1%，其中主要的是石油工业生产中的油岩干馏，焦化裂解产物，及铜厂、铅厂、电厂、化工厂的生产废水，有害物质为酚剂、油、铅及粉煤灰。
又为沈阳市灌溉面积有19.6万亩的浑北灌区，近年来有123家工厂排放废水污染。
（每天排放量7万立方米）造成总干水质逐年变坏，含酚量高达0.123mg/L，超标12倍，含油及一些金属也不同程度地超过国家排放标准。
还有浑薄、浑南、八一灌区等，其有害物质不仅对土壤、粮食、人畜危害，而且污染地下水资源、污染空气，对生态环境产生严惩的破坏，是沈阳市应尽早晨解决的问题。
3.1.4灌溉管理水平不高
八十年代以来，农村普遍实行了联产承包责任制改变了原有的农业生产体制，水利管理体制并没有立即跟上，水利管理部门按政府规定水价很低，这样就很难维修工程。
虽然我市实行了累进水费制，“按方收费，超引加价”但水费的基数很低，尽管水费每方水由96年前的2分钱提高到3分钱，也难以维持灌区的正常开支，很难抽出钱来，以水养工程。
长期以来，由于种种缘故，重建轻管的思想相当普遍根深蒂固，
“以政代管”“以政代技”甚至科研部门也认为管理无高深理论，水管意识淡薄，也
导致了农田灌溉用水效率和水分生产效率低的现状。
先进管理理论手段，包括灌溉信
息现代化基础管理手段尚一灌区问津，沈阳市灌溉管理水平与沈阳市农业发展规划的要求，尚有相当大的距离，而其中如何加快速度，提高灌溉工程的管理水平，也是急待解决的问题。
3.2发展节水灌溉的必要性
沈阳市灌溉事业虽然起步不算早，但建国以来取得了较大的发展，达到了国内较先进的水平。
沈阳市建国前只有1.13千hm的水田，建国后与兄弟省市一样经历了几个阶段。
到80年代，全市水田灌溉面积已达133.3多千hm,灌溉面积上所产的谷物和蔬菜分别占全市总产量的一半和80沖上。
但沈阳市水资源短缺，直接影响农田灌溉的发展，早在70年代就开始了节水灌溉的研究，如“水田的浅湿灌溉技术”“两旱整地”“水稻旱重”，1974年开始新近推广喷滴渗技术，1985年发展喷灌面积660hn2。
喷灌蔬菜平均亩产20〜40沱间，比沟省水每亩97〜128吊，年省电15〜39度，滴灌黄瓜比地面灌增产14.4%的效果，直至1997年全市发展节水灌溉面积19.9千hni，其中低压输水管灌溉613.3hm2,渠道防渗控制面积15千hnl市政府对节水灌溉给予了高度重视。
在年末的政府工作报告中，市长就提出“四大农业开发，其中第一项就是灌溉农业开发。
”充分利用现有的水资源条件，仅仅围绕基地建设和高效作物发展灌溉农业和节水灌溉，提高土地产出水平，争取三年内新发展农田灌溉面积86.67
千hm,节水灌溉面积发展到53.33千hm，表示了沈阳市政府对发展节水灌溉的决心和计划。
从以下六个方面，沈阳市农业的发展也必须走高效节水之路。
3.2.1沈阳市水资源总量及用水现状分析
沈阳地区多年平均径流量为11.84亿m,地下水综合补给量23.68亿m,可开采量19.34亿m,扣除地表水重复利用量，水资源总量为32.27亿mt当P=50%时，水资源总量为309920万m,当P=758时，水资源总量为258026万rm,P=958时，水资源总量为206532万m（不同频率的水资源总量详见下表）。
不同频率年水资源量单位：
1o8m
、、不同频率
水资源量
多年平均
P=50%
P=75%
P=95%
地表水
11.84
10.67
7.19
4.12
地下水
23.68
22.13
19.83
17.23
重复利用
3.25
1.81
1.22
0.7
总量合计
32.27
30.99
25.8
20.65
沈阳是个用水量较大的城市，近二十年来，城市不断扩大，居民生活和公共用水逐年递增。
随着国民经济发展，新、改、扩建水源工程日新月异，工业生产需用水量供不应求，人民生产用水日益增加，除市政供水之外，还有一些厂建自备井水源，但仍然满足不了全市的工农业生产的需要。
从前沈阳12980平方公里的土地上统计，97年统计局数据有耕地68.29万hm,与94年56.78万公顷相比发展了11.5万hmt水田已由94年的10.43万hoi,发展到97年16.31万hn^,四年发展了5.88万hni，灌溉需水量也同时大幅度增长。
根据94—97年统计调查，现状用水量有如下几个方面：
（一）生活用水
生活用水包括城乡居民生活用水和城市公共用水。
生活用水量随着城乡人口增
长，城市规模不断扩大和人民生活水平提高，逐步增加。
1994年全市总人口662.4
万人到1997年总人口达673.8万人，四年增加11.4万人，年递增率达4.3%。
根据1997年市政资料分析城市居民生活用水每年达1.63亿0;城乡生活用水0.41亿吊,生活用水1.51亿m,,全市生活用水达3.55亿m。
（二）工业用水
目前，全市工业需要用水总量为4.01亿m,据1997年统计资料分析，市政供水在1.67亿m,自备井水源工程，日供水量能力达45万m,但目前只能达到28万
m/日，年供水量1.02亿m,乡镇工业用水1.03亿m,工业用水共计达3.72亿m。
（三）农业用水
农业用水，包括灌溉用水和养殖用水，灌溉用水包括水田、菜田和麦田等用水。
在16万hm水田面积中，有5.3万hm水田是纯井灌，有10.7万hml,是井渠联合灌溉，
3
由辽、浑河地表水供水，年平均引用客水达5.42亿m,地下水动态达到采补平衡，
目前水田需用地下水13.67亿m，加之菜田、麦田、养殖等需水量1.22亿m,农业用地下水共计14.89亿m。
（四）供需平衡分析
将上述三项用水合计为22.16亿m,而地下水可利用水量为19.34亿m,超采2.82亿m。
特别是市政水源由于多年开采，使中心城市及其邻近的石佛寺水源区、尹家水源区等的地下水源下降，形成区域降落漏斗，超采封闭圈面积达540km。
若按保证率70^及95%+算，地下水可供水量将有更大的缺口。
依此对2003年沈阳市需水量估算与可供水量差高达10亿吊之多，开源（前面已经论述）很难一时奏效。
惟有节约用水，包括加强水资源管理力度，合理科学的防止水的污染和加速水污染处理，提高工业用水的重复利用，农业需采取多种先进技术集成组装，提高水的利用率，降低水资源提取量，提高水的产出率，以保持水资源供
需平衡和持续发展
项目
城镇生活
工业
农村人畜
渗漏水量（万3\
m）
需水合计
（万
m）
村以卜丄业需水（万
F）
人口（万
人）
定额（升/人日）
需水量（万
mi）
产值
（亿元）
定额
（mV万元）
需水量（万3\
m）
农村人口
（万人）
需水量
（万
3\
m3）
沈阳
516.8
216.0
40742
808.84
75
68251
173.8
7063
325575
6519
3764
322沈阳市的土壤质地、地形地貌分析
沈阳市虽处辽河水系的中下游，辽河、浑河水系贯穿全境，但其本地区的水资源并不丰富，从地形地貌来看，全境由东向西为剥蚀构造地山丘陵，阶状台地。
逐渐过度为山前冲积扇及扇间平原，冲洪积平原。
从地质剖面来看，表层冲洪积平原大部为沙质壤土，或砂壤土，山前冲积扇有少量壤土，低山丘陵区有少量残积粘土。
以沈阳市为中心的平原区已开发了133.3千hm2多水田，以大伙房水库供水及采
用地下水补给进行运行。
因城市供水影响及土质溶液的变化及周边地区已不适再开发水田了，将发展一定规模的菜田区、果树区。
最适合的灌溉方式，只能采用喷微灌及低压管灌。
在康法地区以及柳绕地区，从土质分布状况来看，粉砂壤土、粉砂土居多，单井出水量都在200〜1000m3/日，若采用低压管道输水灌溉形式，田间有效利用系数采用0.95，最大的单井日出水量也只能灌1.33hm2地左右，单井只能控制9.33hrm地左右，若以单井出水量200m3只能灌0.267hm2，每眼井只能控制1.87hm2。
这些地区都是渗漏性极强的砂壤土或粉砂壤土，只能因地制宜的采用水的利用率较高的喷、微灌或改进的沟、畦灌溉形式，否则其渗透损失是很大的。
也很难满足灌溉的需要。
3.2.3从农业调整结构分析
3.2.3.1农业结构调整分析
据1997年统计资料表明，在全市当年总播种面积587.8千hml,其中水稻113.1
hm^占播种面积20%玉米播种面积290.7hm^占全市播种面积的47.7%,豆类27.hm2，占播种面积的4.4%，经济作物16.47hml，占总播种面积的6.2%,果树花卉占总耕地面积仅为2%从上述各类作物中水稻、蔬菜、果树、花卉仅占总面积52.1%。
全
市水田136.7hm2,菜田11.3hm2,旱田202hmf,其他作物3.33hm2的作物结构，年灌溉总水量19.9亿m，就需要外境水2亿m。
若按市政府1997年工作报告作物结构调整为6:
4,而粮食作物削减为60%经济和其他作物为40%在保证水田面积不变的情况下，只有调整旱田，若按此比例只将有灌溉条件的上述面积作类似的调整。
从多年的经验资料表明，露地菜全年需水量，在沈阳地区在500〜800mm之间，
而一年一熟的旱田作物需水量仅占320〜400mm之间，二者相差在40%-100%如果将玉米的面积按目前47.7%降至30%经济作物面积增长12.5%,综合需水量将增长7%左右，沈阳市总的水资源将亏欠3亿m3水。
若将现有的复种指数由1.07提高到1.15时，沈阳市工业发展、人民生活水平的提高，都需要增加需水量，使原本水资源紧缺的局面更加严峻。
3.2.3.2从农业第二次跨世纪创业分析
政府提出第二次跨世纪创业，其总的目标是加速推进我市农业现代化基础设施建设，保持农村经济持续增长，农民收入稳定增加，在2005年全面实现小康。
是沈阳
市跨世纪要实现的宏伟目标。
为实现这一目标，对全市小城镇发展农田基本建设等做了全面的规划。
需要建设项目达51个重点项，总投资6.8亿元。
这些项目的建设，固然有很多的强有力的支撑点，但其中水资源的支撑是必不可少的条件。
节约水资源发展项目也引起了政府各界有识之士的公识。
在农田基本设施
建设中仅节水灌溉项目65项，建设面积达31.3千余hn2,市政府明确的提出改善水利生产条件，大力发展节水灌溉设施农业为重点，以建设高标准、高科技、高效益为主体的农田开发为主攻方向，对全市山、水、林、田、路、村进行统筹规划，综合治理。
市政府明确指出了沈阳市农业发展须走高效节水之路。
3.2.4从灌溉工程现状分析
沈阳市灌溉工程虽然在农业发展中做了巨大的贡献，但现有的灌溉工程经过几十年运行，灌溉能力和经济效益大大下降，大部分是带病运行。
渠系有效利用系数仅在0.4〜0.5之间，粗略地估算，将有6亿n损失，相当于修建1个大型水库的容积。
在灌溉水资源的利用上，浪费也相当严重。
因此加强渠道衬砌，输配水枢纽的改建维修，进一步完善田间网的建设，提高水的利用率，可以节约大量水资源的用量，提高或转移水资源的利用率及效益转移。
从上述简略分析来看，对目前大中型工程的改造，加强防渗和节水技术的应用，是沈阳市发展节水灌溉工程的重中之重。
是缓解我市水资源紧缺的有效手段，而从全市来看，改造提高灌溉用水率已成为当务之急。
3.2.5从经济财务分析
节水灌溉不单纯具有节水效益，而且具有较高的回报率。
从沈阳市典型地区的节水工程建成后将取得节水、节能、增产、节地、省工等综合效益。
从1988年〜1989
年度资料分析，管灌比传统地面相比，输水利用系数由0.65可提高到0.93，每亩年
节水量约为100用；由于用水量减少，提水耗电量亦虽之降低；在浅井灌区，节电率为12.2%，中、深井灌区为23.3%。
实行管灌后，减少农、毛两级渠道占地，可节约渠道占地1.3〜1.5%。
实施管灌后，由于扩大了保灌面积，提高复种指数，缩种灌水周期，使农作物产量有较大提高，粮食产量可由亩产290kg提高到346kg。
此外，灌
水管理工效还可提高50%^上。
若乘以灌溉面积，其经济和财务回报是十分明显的。
再以沈阳市利用世行贷款发展节水灌溉39.2千hn2分析，其中喷灌麦菜14.9千hn2,菜菜复种2.67千hn,低压管灌水田4千hni,菜田2.67千h^,滴灌棚菜5.33千hn2,果树0.933千hni，微灌苗圃0.867千hn^,花卉1.13千hn^,渠道防渗水田
6.67千hmio再根据不同作物的投入产出模型，典型农户的财务分析及投资概算，计算出财务内部收益率FIRR,为22%财务净现值410361千元，投资4年回本。
经济内部收益率为26%经济净现值为376543.54千元。
其经济效益是非常巨大的。
综上所述，按照沈阳市各方面条件，搞节水灌溉是必要的，从经济和财务收入来看，也是十分可观的。
第四章节水灌溉工程典型设计
4.1喷灌系统的设计
沈阳市喷灌发展是由70年代开始，主要喷灌蔬菜、春小麦，当时新引进的机组有小型喷灌机器，半固定式喷灌和固定式喷灌。
固定式喷灌，每亩造价在1300元〜
1600元之间，半固定式喷灌，即水泵、动力、干管固定，支管喷头移动，每亩造价500元〜700元之间，移动式喷灌，又分为移动管道式和移动喷灌机组形式，具有投资低机动灵活等特点，每亩需200〜400元。
在70年代中期，在东陵区，还研制成功了13.3余hml的自控喷灌系统，在当时居国内领先水平。
由于种种原因，在80年代
末，我市喷灌面积只有466.7余hn2,进入90年代，在省政府“3655”节水灌溉工程会议精神指引下和市政府“1.3.5”目标的鼓舞下，喷灌工程有了长足的进展，引进了奥地利生产的卷盘式大型移动机组，发展了小型移动机组，根据不同的作物种类，发
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