喷灌工程设计Word文档下载推荐.docx
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6
300
2.17
18.0
2.14
5000
所选喷头雾化指标满足要求
计算组合间距
对于定喷式喷灌系统，如使用PY1系列喷头，喷头组合间距可按表1-4选取。
表1-4喷头组合间距
设计风速（m/s）
组合间距
垂直风向Ka
平行风向Kb
0.3~1.6
（1.1~1）R
1.3R
1.6~3.4
（1.0~0.8）R
（1.3~1.1）R
3.4~5.4
（0.8~0.6）R
（1.1~1.0）R
注：
R为喷头射程；
在每一档风速中可按内插法取值；
在风向多变采用等间距组合时，应选用垂直风向栏的数值；
表中风速是指地面以上10m高处的风速。
垂直风向且采用等间距布置，由表1-3查得组合间距为0.9R，支管间距a、喷头间距b计算得
a=b=0.9×
18.0=16.2m，取a=b=16m
按此间距布置满足喷灌均匀度的要求。
校核组合喷灌强度
喷灌时一般都是多个喷头同时喷洒，各喷头湿润面积有所重叠，这时湿润面积小于单喷头喷洒湿润面积，另外，随着风速增加，湿润面积也会减少，这时就应考虑到其系统的组合喷灌强度。
按最不利情况考虑，当风向变化至平行支管时喷灌强度最大，组合喷灌强度按下式考虑
式中
——组合喷灌强度；
——风系数，查表1-5；
——布置系数，查表1-6；
——喷头流量，m3/h；
——喷头射程，m。
表1-5不用运行情况下的
值
运行情况
单喷头全圆喷洒
1.15v0.314
单支管多喷头同时全圆喷洒
支管垂直于风向
1.08v0.194
支管平行于风向
1.12v0.302
多支管多喷头同时喷洒
1.0
表1-6不用运行情况下的
1
单喷头扇形喷洒（扇形中心角α）
360/α
多支管多喷头同时全圆喷洒
将设计风速v=3.0m/s代入得
=1.12×
30.302=1.56
由表1-5查得单支管多喷头同时喷洒情况下
计算公式，并以a=16，R=18m代入得
由此计算组合喷灌强度为
所选喷头满足喷灌强度要求，组合间距为a=b=16.0m
综上计算，所选喷头的喷灌强度、喷灌均匀度、雾化指标均满足要求。
5.1.2管网规划布置
根据地形，规划区基本呈200m×
200m的正方形，将设置干管1根，从水泵机组出口起算，长度165m，设置垂直干管的分干管8根，如图1-1所示，分干管一～四长度为125m，分干管五～八长度为75m。
长度依据地形确定。
根据喷头组合间距，各分干管下设若干条支管，埋于地下0.5m。
图1-1
5.1.3确定喷灌设计参数
设计灌水定额和灌水周期
根据有关资料，取蔬菜喷灌计划湿润层深度H=0.6m，根据表1-7土壤容重γ=1.40g/cm3，田间持水量β田=26%（占干土重的百分数），适宜土壤含水率上、下限分别取田间持水量的100%和70%，故设计灌水定额为
取m=45m3/亩=67.5mm
式中m——设计灌水定额，mm;
γ——土壤容重，g/cm3，见表1-7;
H——计划湿润层深度，cm；
β1——适宜土壤含水量上限（重量百分比）；
β2——适宜土壤含水量下限（重量百分比）。
表1-7几类土壤的容重和田间持水量
土壤质地
土壤容重
田间持水量
重量（%）
体积（%）
紧砂土
1.45~1.60
16~22
26~32
1.36~1.54
22~30
32~42
轻壤土
1.40~1.52
22~28
30~36
中壤土
1.40~1.55
30~35
重壤土
1.38~1.54
轻粘土
1.35~1.44
28~32
40~45
中粘土
1.30~1.45
25~35
35~45
重粘土
1.32~1.40
取露地蔬菜平均最大日耗水量E=7.0mm/d，则灌水周期T为
取T=10d
式中W——日需水量，mm/d，取灌水临界期的平均日需水量。
5.1.4拟定灌溉工作制度
喷灌工作制度包括喷头在一个喷点上的喷洒时间、喷头每日可工作的喷点书（即喷头每日可移动的次数）、每次需要同时工作的喷头数以及确定轮灌编组和轮灌顺序。
（1）喷头在一个喷点上的喷洒时间
喷头在一个喷点上的喷洒时间与设计灌水定额、喷头的流量及喷头组合间距有关，可按下式计算
式中ηp——喷洒水利用系数，风速低于3.4m/s时，取0.8～0.9
（2）喷头每日工作的位置数
喷头每日工作的位置数，一般情况下就是每根支管每日可移动的次数，取计算结果的整数，用下式计算
式中td——设计日灌水时间，h，农作物固定管道式喷灌系统取12～20小时。
（3）每次需要同时工作的喷头数
每跟支管上有3个喷头，为方便管理取np=15
式中N——灌区内总喷点数，个。
（4）确定轮灌编组及轮灌顺序
为了能够减少分干管流量，减少工程投资，拟定每次同时开启2跟分干管、5跟支管，鉴于分干管长度不同，且每次同时工作的喷头数小于计算值，为了减小水头损失，灌水周期增加一天，即T=11天。
拟定如下轮灌轮灌工作制度，见表1-8
表1-8轮灌编组及轮灌顺序
5.1.5管网水力计算
喷灌管道都是有压管道，管道水力计算主要是合理选定各级管道的管径和计算管道的水头损失，其目的是为了确定系统的设计扬程。
初选管径
支管流量Q支=3×
2.17=6.51m3/h，分干管流量Q分干=3Q支=3×
6.51=19.53m3/h,干管流量
——管道系统水利用系数，取0.95～0.98；
np——同时工作的喷头数。
在管道输水灌溉管网中，支管首末两个灌水器间的压力差≤20%Hp，其中Hp为喷头的工作压力，拟定局部水头损失占沿程水头损失的15%，则沿程水头损失hf=（0.2/1.15）Hp=0.174Hp，通过沿程水头损失公式
经过变换后，可得到支管管径的计算表达式为
式中b——管径指数，硬塑料管取4.77；
f——摩阻系数，硬塑料管取0.948×
105；
m——流量指数，硬塑料管取1.77；
Q——支管流量，m3/h；
L——支管长度，m；
Hp——喷头工作压力水头，m；
F——多口系数,按下式计算。
多口系数F的计算公式如下
式中N——喷头数目或孔口数目；
X——支管入口至第一个喷头（或孔口）的距离与喷头（或孔口）间距之比，本工程取1。
将有关数据带入计算得
按PVC-U管材的规格，支管选用公称外径φ=40mm，壁厚2.0mm的PVC-U管。
根据规范，机压喷灌系统支管以上各级管道的直径，应通过技术经济分析确定，通常是在满足下一级管道流量和压力的前提下按费用最小的原则选择。
管道的费用常用年费用来表示。
随着管径的增大，管道的投资造价（常用折旧费表示）将随之增高，而管道的年运行费随之降低。
因此，必存在一种管径，是上述两种总费用之和最小，这种管径就是我们要确定的管径，称为经济管径。
取塑料管经济流速V=1.3m/s，则分干管管径为
按PVC-U管材的规格，分干管选用公称外径φ=90mm，壁厚3.5mm的PVC-U管。
干管管径为
按PVC-U管材的规格，干管选用公称外径φ=110mm，壁厚3.4mm的PVC-U管。
管网水头损失计算
局部水头损失按占沿程水头损失的15%计算。
干管水头损失计算公式为
式中Li、Qi分别为干管入口处至当天轮灌组第i个分干管入口处的距离和流量以及第i+1个分干管入口处至i个分干管入口处的距离和流量；
分干管水头损失按相似方法计算，Li、Qi分别为分干管入口至最近一根支管入口的距离和总流量以及轮灌组支管之间的距离和流量；
支管水头损失计算公式为
干管、分干管、支管及总水头损失计算结果如表1-9
表1-9水头损失计算表
管网总水头损失取最大总水头损失hw=4.457m
5.1.6水泵和动力机选型
喷灌系统的最大流量Q总=Q干=33.91m3/h
喷灌系统设计扬程为
式中H——喷灌系统设计水头，m；
Zd——典型喷点的地面高程，m；
Zs——水源水面高程，m；
hs——典型喷点的竖管高度，m；
hp——典型喷点喷头的工作压力水头，m，拟定喷头工作压力降为0.9Hp；
∑hf——由水泵进水管至典型喷点喷头进水口处之间管道的沿程水头损失，m；
∑hj——由水泵进水管至典型喷点喷头进水口处之间管道的局部水头损失，m。
取Zd—Zs=1.0m，支管上的竖管高度取为1.0m，则
H=1.0+1.0+0.9×
30+4.457=33.457m
查相关水泵性能参数表，选择1台8.8CP-55型机组，该机组的性能参数见表1-10
表1-108.8CP-55型机组性能参数表
机组型
水泵
动力机
流量
（m3/h）
扬程
转速
（r/min）
效率
（%）
吸程
额定功率
（kW）
8.8CP-55
65BP-55
36
55
2900
64
7-9
S195
8.8（12HP）
5.2编制概算及经济效益分析
5.2.1编制说明
工程概况
项目区位于华士镇***村东北角，规划种植玉米、蜜桔、露天蔬菜等经济作物、总面积约为60亩，大约为40000m2，程用固定喷灌系统。
编制依据
概算按江苏省水利厅《江苏省水利工程设计概（估）算编制规定》（苏水基〔2012〕39号）及配套定额进行编制，管材安装费按管材费的15%计算；
管件按管材费的10%计算。
施工用电、水、风的预算价格分别为：
1.30元/kW·
h、1.5元/m3、0.50元/m3；
材料价格如下：
水泥380元/t、钢筋4700元/t、柴油8000元/t、汽油9000元/t、黄砂68.00元/t、碎石60.00元/t。
编制成果
工程概算总投资由建筑工程费、设备（输配水管网）及安装工程费、独立费用、临时工程费用和专项费用组成，该喷灌工程工程概算总投资9.74万元，其中，建筑工程费用2.11万元，管网及安装工程费2.39万元，临时工程费用0.01万元，独立费用0.34万元，专项工程费用1.5万元。
5.2.2概算表
概算表
A1华士镇喷灌工程概算汇总表
序号
项目
概算（万元）
其中（元）
建筑工程
机电设备及安装工程
临时工程
独立费用
Ⅰ
工程部分概算
8.04
一
水利工程
5.85
2.11
1.95
0.01
0.34
二
其他工程
2.39
Ⅱ
专项部分概算
1.50
建设征地及拆迁安置补偿
0.00
环境保护工程
0.50
三
水土保持工程
四
其他专项
Ⅲ
概算总投资
9.74
A2华士镇喷灌工程水利工程部分概算表
其中（万元）
建筑工程费
安装工程费
设备费
3.12
1.73
1.39
五
第一～四部分合计
5.57
六
预备费
0.28
基本预备费
2
价差预备费
七
建设期融资利息
八
静态投资
九
总投资
A3建筑工程概算表
项目划分及费用名称
单位
数量
单价（元）
复价（元）
挖掘机挖土
100m3
4.24
277.73
1178.14
小型工程机房
100m2建筑面积
0.15
108260.60
16239.09
3
土方回填
3.94
930.73
3668.92
4
总计
21086.15
A4机电设备及安装工程概算表
名称、型号、规格
费用（元）
离心泵
台
3090.00
5234.82
电机
5150.00
6071.61
10kv三相电力变压器
5665.00
5980.92
13905.00
17287.35
A5临时工程概算表
工程或费用名称
施工房屋建筑工程费
%
1.5
3837.35
57.56
其他临时工程
3239.26
32.39
89.95
A6独立费用概算表
项目建设管理费
1.88
52368.45
765.41
工程建设监理费
1084.91
生产准备费
74.06
科研勘测设计费
966.13
5
其他费
464.13
3354.66
A7管材相关费用
费用名称
管材
m
17531
直径90mmUPVC管
165
2475
直径75mmUPVC管
200
9.5
1900
直径40mmUPVC管
2392
5.5
13156
管件
1753.1
管件铺设
2629.65
21913.75
概算表的附表
B2机电设备和金属结构单价汇总表
设备名称、型号、规格
其中
原价（元）
运杂费（元）
采购及保管费（元）
3090
3000
30
60
5150
50
100
5665
5500
110
B4主要工程量汇总表
工程项目
土方（100m3）
建筑面积（m2）
开挖
回填
铺设管道
3.88
3.81
0.36
0.13
3.94
5.2.3经济分析
采用动态经济分析方法计算还本年限、益本比、内部报酬率、净效益现值等经济指标，并进行敏感性分析。
i取7%。
工程年效益B
60亩农田种值经济作物，无喷灌条件时预计年产值到达5000元/亩，取喷灌的增产率为20%，该规划区种植小麦属耐旱作物，江阴市降雨丰沛、农业技术措施水平比较高，所以取水利效益分摊系数为0.4，则年增产效益为
B=60×
0.5×
0.2×
0.4=2.4万元
工程年费用C
本工程总投资9.74万元，工程直接费为3.24万元，年运行管理费按20元/亩计，年维修费按工程直接费的2.5%计，则工程年费用为
C=0.002×
60+3.24×
2.5%=0.201万元
还本年限
益本比
拟定经济分析期为n为20年,则益本比为
内部报酬率
净效益现值
以上动态经济分析计算表明，该项工程在经济上可行。
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