某灌溉工程规划设计说明
一、编制依据
1、《微灌工程技术规范》GB/T 50485-2009 2、《农田灌溉水质标准》GB5084-92 3、《节水灌溉技术规范》SL207-98
4、《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-1999
5、《中华人民共和国水利部水利工程设计概(估)算编制规定》 二、总体方案选择与布局 1.供水系统
在山角下设置一眼机井做为灌溉的主水源,供水至灌溉用蓄水池。 灌溉供水系统包括水泵动力机组。供水系统的选型和布置是否合理将影响整个灌溉工程的质量。选用国内著名厂家生产的水泵,具体型号见后面水泵选型设计部分。 2.过滤系统
灌水器极易被水源中的污物和杂质堵塞。因水源中不同程度地含有一定数量的砂粒,一般可采用物理过滤的方法除去水中的砂粒。根据单眼机井的出水量和种植区灌溉管理的实际情况,拟采用二级过滤系统,即离心过滤器+自动反冲洗叠片组合式过滤系统。根据水质和灌水器的结构,叠片式过滤器选用120目的国外进口过滤器,过滤精度很高。
过滤系统采用自动控制反冲洗系统,但需要定期进行维护,对管理人员的要求较严格。
3.施肥系统
考虑使用者管理情况,施肥系统采用施肥机,在泵出口干管、过滤系统前加注肥料,由水源泵本身提供压力。该施肥系统施肥高效节能、操作方便,能大大提高板栗的产量。 4.输配水管网
管道是灌溉系统的主要组成部分。工程主要采用的管材有PVC 、PE 等。管网系统中首部采用PVC 管,田间管网系统采用PE 管,微喷头、滴头及稳流器选用以色列进口产品。PVC 管材、PE 管材、管件等应选用国内著名厂家产品,符合国家规范标准要求。 5.灌水器
该项目微喷头工作压力0.20Mpa ,流量80L/h;
滴灌管工作压力0.1 Mpa,滴头间距1米,滴头流量3.6L/h; 小管出流稳流器工作压力0.1 Mpa,间距3米,流量60L/h。 三、田间灌溉工程设计 1. 滴灌系统 1.1 设计参数
水量充足,能够充分保证温室灌溉
根据设计规范及结合当地的实际情况,选用如下设计参数: (1) 日耗水强度:取5.0mm/d (2) 土壤湿润比:取80% (3) 灌水有效利用系数:η=0.9 (4) 设计灌水均匀度:Cu=0.95
1.2 灌水器的选择
据灌水器的种类和水力性能拟选用内镶片式滴灌管,滴头设计工作压力0.1MPa ,流量3.6L/h。 13 灌溉系统的管网布置
(1) 毛管布置
毛管为Ф16滴灌管,灌水毛管采用沿种植方向单行布置,毛管间距为3.0m ,滴头间距为1m 。
(2) 支管的布置
支管采用Ф75的PE 塑料管,设在地块纵向布置,支管首部设有控制阀、过滤器、施肥罐等,具体布置如图所示。
(3) 干管的布置
主干管管沿地块南北向布置1条,材料采用UPVC 塑料管,具体布置如图所示。
(4) 保护设备的设置
为使灌溉系统安全稳定的运行,在其首部设置了进气阀、压力表、网式过滤器等安全保护装置。
1.4 微灌灌溉制度的确定 (1) 设计灌水定额的推算
m =0。1(βmax -βmin )rzp /η 经计算得:m=26.15mm=17.43m3/h (2) 灌水周期的推算 公式: T=m/Ed
据计算果树的灌水周期为6.5天。 (3) 一次灌水延续时间 t=m×Se×Sr/q
经计算一次灌水延续时间为t=2.18小时。 (4) 灌溉系统工作制度
本系统采用轮灌的灌溉形式,分为8个轮灌区,每次灌溉一个区。 1.5 灌溉系统水力计算 (1) 沿程水头损失
PE 支、毛管水力计算的公式为
q 1. 75
h f =0. 505⨯10L 4. 75F
d
5
(2) 总水头损失:H-H f +Hi
Hi :局部水头损失,取沿程水头损失的10%计算 1.6水泵选型
经计算水泵流量20m 3/h,扬程20m 2.小管出流系统 2.1设计参数:
根据设计规范及结合当地的实际情况,选用如下设计参数: ①日耗水强度:Ea =5mm/d ②土壤湿润比:蔬菜取90% ③灌水有效利用系数:η=0.95 ④设计灌水均匀度:Cu=0.95 ⑤土壤设计湿润比:P =40% 2.2灌水器的选择
据土壤类型和种植作物种类,拟选用:
压力补偿式稳流器,设计工作水头H d =10米,出水流量q d =50L/h。
2.3灌溉系统的管网布置 (1)毛管布置
毛管采用单行布置(即一行果树布置一条毛管),每行果树下设一条φ4的PE 管。
(2)支管的布置
支管布置在每个小地块的地边,每个支管控制100~200棵树,具体布置如图所示。 (3)干管的布置
从蓄水池开始用φ90UPVC 管沿果园的田间路边布置,具体布置如图所示。 (4)保护设备的装置
为使灌溉系统安全稳定的运行,在其首部设置了进气阀、压力表、网式过滤器等安全保护装置,同时在每个地块都设置一个排水装置,在支管的局部最低点。 2.4微灌灌溉制度的确定 (1)灌水定额:
m =
0. 1⨯γ⨯z ⨯p ⨯(θmax -θmin )
η
式中: m ——设计灌水定额,mm ; γ——土壤容重,g/cm3; z ——计划湿润土层深度,m ; p ——微灌设计土壤湿润比,%
θmax ——适宜土壤含水率上限(占干土重量的百分比,%);
θmin ——适宜土壤含水率下限(占干土重量的百分比,%);
η——灌溉水利用系数。
经计算:m =48.84mm=32.56m3/h。 (2)灌水周期: T =
m
η Ea
式中: m ——设计灌水定额,mm Ea ——设计耗水强度,mm/d; T ——设计灌水周期,d ;
η——灌溉水利用系数。
经计算: T =9.3d ,根据实际情况取9d 。
(3)一次灌水延续时间:
t =
m ⨯Se ⨯Sr
q
t ——一次灌水延续时间,h ; m ——设计灌水定额,mm ;
Se ——滴头间距,m ; Sr ——毛管间距,m ; q ——滴头流量,L/h。
经计算,板栗树一次灌水延续时间为分别为t=1.8小时。 (4)灌溉系统工作制度:
本系统考虑只有1台水泵,为防止出现10个灌水区争水现象,需要制定一套完整的轮灌制度。首先最多只能1个灌水区的分水阀门灌水,以便灌水系统安全稳定的运行,灌水均匀。 2.5灌溉系统水力计算 (1)沿程水头损失
Q m
UPVC 管水力计算的公式:h f =0. 948⨯10L n
d
5
Q m
PE 支、毛管水力计算公式:h f =0. 505⨯10L n F
d
5
h f
——沿程水头损失,m ;
L ——管道长度,m ; Q ——流量,m 3/h;
d ——管道内径,mm ;
m ——流量指数,与摩阻损失有关; n ——管径指数,与摩阻损失有关; F ——多口系数;
(2)总水头损失:
h =h f +h j
h j
——局部水头损失,取沿程水头损失的10%计算。
2.5水泵选型
经计算水泵流量20m 3/h,扬程20m 3.微喷灌系统
3.1微喷头选择及组合间距 (1)控制因素
● 土壤的允许灌溉强度
由于项目区土壤质地以砂壤土为主,其允许喷灌强度[p]=15mm/h。 ● 雾化指标
(2)确定喷头
选用以色列NAANDAN 公司的8991喷头,工作压力0.20Mpa ,流量80L/h;喷头雾化效果好,喷头旋转平衡轻柔,无振动现象,喷头安装高度距地面0.4m 。 (3)组合间距
喷头组合间距为3*3m。
(4)校核组合喷灌强度
微喷理论组合喷灌强度为:
ρs =
q 80
==8. 89mm/h a *b 3*3
考虑喷灌时的蒸发等因素,微喷灌的水利用系数约为90%左右,故实际的组合喷灌强度为
ρ=ρs *η=8. 89*0. 9=8. 0mm/h
喷头的组合喷灌强度小于土壤的允许喷灌强度,满足要求。 3.2制定微喷灌溉制度 (1)设计灌水定额
m =0. 1γ⋅h ⋅(β1-β2) /η
其中:m —设计灌水定额(mm );
γ—土壤干容重,取1.45g/cm3;
h —计划湿润层深度,10cm ;
β1—田间持水量(干土重)上限(%); β2—田间持水量(干土重)下限(%);
η—喷洒水利用系数。
适宜田间持水量的上、下限为70%和90%:
β1=30%⨯90%=27%,β2=30%⨯70%=21%
选取η=0.90
(2)设计灌水定额:
m =0. 1γ⋅h ⋅(β1-β2) /η
=0.1*1.45*10*(27-21)/0.90=9.67mm=6.45m3/亩 物日需水量
考虑主要作物为树木,设计临界期平均日需水量ETa=8mm/d; (3)设计灌水周期
T =m η/ET a
T —设计灌水周期(天)
m —设计灌水定额(mm ) ET a —作物日需水量(mm )
η—喷洒水利用系数,取0.90 灌水周期为:
T =m η/ET a =9. 67*0. 90/8=1. 1天,取2天; (4)计算一次灌水工作时间
t =m η/ρ=
9. 67*0. 90
=1. 09h
8. 0
3.3灌溉系统水力设计 (1)灌水小区允许水头偏差率
根据《微灌工程技术规范》知,灌水器设计允许流量偏差率不大于20%。故本设计取20%。
灌水器工作水头偏差率与流量偏差率之间的关系可用下式表示:
[h v ]=
11-x q v (1+0.15q v ) x x
其中:
[h v ]——允许水头偏差率,%;
x ——灌水器流态指数,本设计中灌水器流量为80L/h,设计水头为20m ,喷头内水流为全紊流,流态指数为0.5;
q v
——流量偏差率,%;
综上计算有
[h v ]=
11-0.5⎛⎫⨯0.02⨯ 1+0.15⨯⨯0.02⎪=0.4120.50.5⎝⎭
(2)灌水小区允许水头偏差
[∆h ]=[h ]h
v
d
式中:
△h ——灌水小区允许水头偏差,m ;
h d ——灌水器设计水头,m 。
故,△h=0.412×20=8.24m。 (3)毛管极限孔数
N m =INT [(5. 446[∆h ]d 4. 75) /KS e q d 1. 75]0. 364
式中:
d ——毛管内径,d=28mm
qd ——灌水器设计流量,qd=80.0L/h; Se--灌水器间距,Se=3m; k —水头损失扩大系数,k=1.2。 计算得微喷灌毛管极限孔数:Nm=48; (4)毛管极限长度
Lm=S(Nm-1)+S0 Lm=3×48+1.5=145.5m;
根据以上计算数据,结合项目区地势情况,毛管铺设长度根据地块实际情况确定。
(5)毛管的水力设计
微喷毛管选用Φ32PE 管,其沿程水力损失按以下公式计算
h f =
f m
Q L b d
其中,对于PE 管,各参数
f =0. 505;m =1.75,b =4.75。 L —毛管长度(m );
Q —毛管流量(L/h),按平均流量计算Q =N ⋅q ; N —毛管上喷头数(个); q —单喷头流量(m 3/h);
d —毛管内径(mm )。
毛管的局部水力损失估计为沿程水力损失的10%左右,故毛管上的水力损失为
h w =1. 1h f ⋅F =1. 1*
F 0. 505*5941. 75*80*0. 379=0. 16m 4. 7528—多口出流系数,根据m 、b 、N 值查表确定。
(6)支管水力设计
微喷支管采用Φ75PE 管,支管水力损失计算采用公式
h w =1. 1F ⋅f m 0. 5051. 75Q L =1. 1*0. 456**24200*66=1. 57m b 4. 75d 67. 8
(7)干管水力设计
微喷干管采用Φ90PVC 管,支管水力损失计算采用公式
h w =1. 1f m 0. 505Q L =1. 1**500001. 77*172. 4=12. 73m b 4. 77d 84. 6
(84)管网总水头损失
0.16+1.57+12.73=14.46m ;
(94)首部及其它设备压力损失
首部过滤及施肥等设备压力损失为1.0m ;
微喷头工作压力为0.20Mpa ;
(10)灌溉压力要求
P=14.46+1.0+20=35.46m
3.4水泵选型
故水泵流量25m 3/h,扬程39m
某灌溉工程规划设计说明
一、编制依据
1、《微灌工程技术规范》GB/T 50485-2009 2、《农田灌溉水质标准》GB5084-92 3、《节水灌溉技术规范》SL207-98
4、《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-1999
5、《中华人民共和国水利部水利工程设计概(估)算编制规定》 二、总体方案选择与布局 1.供水系统
在山角下设置一眼机井做为灌溉的主水源,供水至灌溉用蓄水池。 灌溉供水系统包括水泵动力机组。供水系统的选型和布置是否合理将影响整个灌溉工程的质量。选用国内著名厂家生产的水泵,具体型号见后面水泵选型设计部分。 2.过滤系统
灌水器极易被水源中的污物和杂质堵塞。因水源中不同程度地含有一定数量的砂粒,一般可采用物理过滤的方法除去水中的砂粒。根据单眼机井的出水量和种植区灌溉管理的实际情况,拟采用二级过滤系统,即离心过滤器+自动反冲洗叠片组合式过滤系统。根据水质和灌水器的结构,叠片式过滤器选用120目的国外进口过滤器,过滤精度很高。
过滤系统采用自动控制反冲洗系统,但需要定期进行维护,对管理人员的要求较严格。
3.施肥系统
考虑使用者管理情况,施肥系统采用施肥机,在泵出口干管、过滤系统前加注肥料,由水源泵本身提供压力。该施肥系统施肥高效节能、操作方便,能大大提高板栗的产量。 4.输配水管网
管道是灌溉系统的主要组成部分。工程主要采用的管材有PVC 、PE 等。管网系统中首部采用PVC 管,田间管网系统采用PE 管,微喷头、滴头及稳流器选用以色列进口产品。PVC 管材、PE 管材、管件等应选用国内著名厂家产品,符合国家规范标准要求。 5.灌水器
该项目微喷头工作压力0.20Mpa ,流量80L/h;
滴灌管工作压力0.1 Mpa,滴头间距1米,滴头流量3.6L/h; 小管出流稳流器工作压力0.1 Mpa,间距3米,流量60L/h。 三、田间灌溉工程设计 1. 滴灌系统 1.1 设计参数
水量充足,能够充分保证温室灌溉
根据设计规范及结合当地的实际情况,选用如下设计参数: (1) 日耗水强度:取5.0mm/d (2) 土壤湿润比:取80% (3) 灌水有效利用系数:η=0.9 (4) 设计灌水均匀度:Cu=0.95
1.2 灌水器的选择
据灌水器的种类和水力性能拟选用内镶片式滴灌管,滴头设计工作压力0.1MPa ,流量3.6L/h。 13 灌溉系统的管网布置
(1) 毛管布置
毛管为Ф16滴灌管,灌水毛管采用沿种植方向单行布置,毛管间距为3.0m ,滴头间距为1m 。
(2) 支管的布置
支管采用Ф75的PE 塑料管,设在地块纵向布置,支管首部设有控制阀、过滤器、施肥罐等,具体布置如图所示。
(3) 干管的布置
主干管管沿地块南北向布置1条,材料采用UPVC 塑料管,具体布置如图所示。
(4) 保护设备的设置
为使灌溉系统安全稳定的运行,在其首部设置了进气阀、压力表、网式过滤器等安全保护装置。
1.4 微灌灌溉制度的确定 (1) 设计灌水定额的推算
m =0。1(βmax -βmin )rzp /η 经计算得:m=26.15mm=17.43m3/h (2) 灌水周期的推算 公式: T=m/Ed
据计算果树的灌水周期为6.5天。 (3) 一次灌水延续时间 t=m×Se×Sr/q
经计算一次灌水延续时间为t=2.18小时。 (4) 灌溉系统工作制度
本系统采用轮灌的灌溉形式,分为8个轮灌区,每次灌溉一个区。 1.5 灌溉系统水力计算 (1) 沿程水头损失
PE 支、毛管水力计算的公式为
q 1. 75
h f =0. 505⨯10L 4. 75F
d
5
(2) 总水头损失:H-H f +Hi
Hi :局部水头损失,取沿程水头损失的10%计算 1.6水泵选型
经计算水泵流量20m 3/h,扬程20m 2.小管出流系统 2.1设计参数:
根据设计规范及结合当地的实际情况,选用如下设计参数: ①日耗水强度:Ea =5mm/d ②土壤湿润比:蔬菜取90% ③灌水有效利用系数:η=0.95 ④设计灌水均匀度:Cu=0.95 ⑤土壤设计湿润比:P =40% 2.2灌水器的选择
据土壤类型和种植作物种类,拟选用:
压力补偿式稳流器,设计工作水头H d =10米,出水流量q d =50L/h。
2.3灌溉系统的管网布置 (1)毛管布置
毛管采用单行布置(即一行果树布置一条毛管),每行果树下设一条φ4的PE 管。
(2)支管的布置
支管布置在每个小地块的地边,每个支管控制100~200棵树,具体布置如图所示。 (3)干管的布置
从蓄水池开始用φ90UPVC 管沿果园的田间路边布置,具体布置如图所示。 (4)保护设备的装置
为使灌溉系统安全稳定的运行,在其首部设置了进气阀、压力表、网式过滤器等安全保护装置,同时在每个地块都设置一个排水装置,在支管的局部最低点。 2.4微灌灌溉制度的确定 (1)灌水定额:
m =
0. 1⨯γ⨯z ⨯p ⨯(θmax -θmin )
η
式中: m ——设计灌水定额,mm ; γ——土壤容重,g/cm3; z ——计划湿润土层深度,m ; p ——微灌设计土壤湿润比,%
θmax ——适宜土壤含水率上限(占干土重量的百分比,%);
θmin ——适宜土壤含水率下限(占干土重量的百分比,%);
η——灌溉水利用系数。
经计算:m =48.84mm=32.56m3/h。 (2)灌水周期: T =
m
η Ea
式中: m ——设计灌水定额,mm Ea ——设计耗水强度,mm/d; T ——设计灌水周期,d ;
η——灌溉水利用系数。
经计算: T =9.3d ,根据实际情况取9d 。
(3)一次灌水延续时间:
t =
m ⨯Se ⨯Sr
q
t ——一次灌水延续时间,h ; m ——设计灌水定额,mm ;
Se ——滴头间距,m ; Sr ——毛管间距,m ; q ——滴头流量,L/h。
经计算,板栗树一次灌水延续时间为分别为t=1.8小时。 (4)灌溉系统工作制度:
本系统考虑只有1台水泵,为防止出现10个灌水区争水现象,需要制定一套完整的轮灌制度。首先最多只能1个灌水区的分水阀门灌水,以便灌水系统安全稳定的运行,灌水均匀。 2.5灌溉系统水力计算 (1)沿程水头损失
Q m
UPVC 管水力计算的公式:h f =0. 948⨯10L n
d
5
Q m
PE 支、毛管水力计算公式:h f =0. 505⨯10L n F
d
5
h f
——沿程水头损失,m ;
L ——管道长度,m ; Q ——流量,m 3/h;
d ——管道内径,mm ;
m ——流量指数,与摩阻损失有关; n ——管径指数,与摩阻损失有关; F ——多口系数;
(2)总水头损失:
h =h f +h j
h j
——局部水头损失,取沿程水头损失的10%计算。
2.5水泵选型
经计算水泵流量20m 3/h,扬程20m 3.微喷灌系统
3.1微喷头选择及组合间距 (1)控制因素
● 土壤的允许灌溉强度
由于项目区土壤质地以砂壤土为主,其允许喷灌强度[p]=15mm/h。 ● 雾化指标
(2)确定喷头
选用以色列NAANDAN 公司的8991喷头,工作压力0.20Mpa ,流量80L/h;喷头雾化效果好,喷头旋转平衡轻柔,无振动现象,喷头安装高度距地面0.4m 。 (3)组合间距
喷头组合间距为3*3m。
(4)校核组合喷灌强度
微喷理论组合喷灌强度为:
ρs =
q 80
==8. 89mm/h a *b 3*3
考虑喷灌时的蒸发等因素,微喷灌的水利用系数约为90%左右,故实际的组合喷灌强度为
ρ=ρs *η=8. 89*0. 9=8. 0mm/h
喷头的组合喷灌强度小于土壤的允许喷灌强度,满足要求。 3.2制定微喷灌溉制度 (1)设计灌水定额
m =0. 1γ⋅h ⋅(β1-β2) /η
其中:m —设计灌水定额(mm );
γ—土壤干容重,取1.45g/cm3;
h —计划湿润层深度,10cm ;
β1—田间持水量(干土重)上限(%); β2—田间持水量(干土重)下限(%);
η—喷洒水利用系数。
适宜田间持水量的上、下限为70%和90%:
β1=30%⨯90%=27%,β2=30%⨯70%=21%
选取η=0.90
(2)设计灌水定额:
m =0. 1γ⋅h ⋅(β1-β2) /η
=0.1*1.45*10*(27-21)/0.90=9.67mm=6.45m3/亩 物日需水量
考虑主要作物为树木,设计临界期平均日需水量ETa=8mm/d; (3)设计灌水周期
T =m η/ET a
T —设计灌水周期(天)
m —设计灌水定额(mm ) ET a —作物日需水量(mm )
η—喷洒水利用系数,取0.90 灌水周期为:
T =m η/ET a =9. 67*0. 90/8=1. 1天,取2天; (4)计算一次灌水工作时间
t =m η/ρ=
9. 67*0. 90
=1. 09h
8. 0
3.3灌溉系统水力设计 (1)灌水小区允许水头偏差率
根据《微灌工程技术规范》知,灌水器设计允许流量偏差率不大于20%。故本设计取20%。
灌水器工作水头偏差率与流量偏差率之间的关系可用下式表示:
[h v ]=
11-x q v (1+0.15q v ) x x
其中:
[h v ]——允许水头偏差率,%;
x ——灌水器流态指数,本设计中灌水器流量为80L/h,设计水头为20m ,喷头内水流为全紊流,流态指数为0.5;
q v
——流量偏差率,%;
综上计算有
[h v ]=
11-0.5⎛⎫⨯0.02⨯ 1+0.15⨯⨯0.02⎪=0.4120.50.5⎝⎭
(2)灌水小区允许水头偏差
[∆h ]=[h ]h
v
d
式中:
△h ——灌水小区允许水头偏差,m ;
h d ——灌水器设计水头,m 。
故,△h=0.412×20=8.24m。 (3)毛管极限孔数
N m =INT [(5. 446[∆h ]d 4. 75) /KS e q d 1. 75]0. 364
式中:
d ——毛管内径,d=28mm
qd ——灌水器设计流量,qd=80.0L/h; Se--灌水器间距,Se=3m; k —水头损失扩大系数,k=1.2。 计算得微喷灌毛管极限孔数:Nm=48; (4)毛管极限长度
Lm=S(Nm-1)+S0 Lm=3×48+1.5=145.5m;
根据以上计算数据,结合项目区地势情况,毛管铺设长度根据地块实际情况确定。
(5)毛管的水力设计
微喷毛管选用Φ32PE 管,其沿程水力损失按以下公式计算
h f =
f m
Q L b d
其中,对于PE 管,各参数
f =0. 505;m =1.75,b =4.75。 L —毛管长度(m );
Q —毛管流量(L/h),按平均流量计算Q =N ⋅q ; N —毛管上喷头数(个); q —单喷头流量(m 3/h);
d —毛管内径(mm )。
毛管的局部水力损失估计为沿程水力损失的10%左右,故毛管上的水力损失为
h w =1. 1h f ⋅F =1. 1*
F 0. 505*5941. 75*80*0. 379=0. 16m 4. 7528—多口出流系数,根据m 、b 、N 值查表确定。
(6)支管水力设计
微喷支管采用Φ75PE 管,支管水力损失计算采用公式
h w =1. 1F ⋅f m 0. 5051. 75Q L =1. 1*0. 456**24200*66=1. 57m b 4. 75d 67. 8
(7)干管水力设计
微喷干管采用Φ90PVC 管,支管水力损失计算采用公式
h w =1. 1f m 0. 505Q L =1. 1**500001. 77*172. 4=12. 73m b 4. 77d 84. 6
(84)管网总水头损失
0.16+1.57+12.73=14.46m ;
(94)首部及其它设备压力损失
首部过滤及施肥等设备压力损失为1.0m ;
微喷头工作压力为0.20Mpa ;
(10)灌溉压力要求
P=14.46+1.0+20=35.46m
3.4水泵选型
故水泵流量25m 3/h,扬程39m