涌泉灌工程設(shè)計(jì)

1、涌泉灌工程設(shè)計(jì)（一） 灌溉制度的確定1、 灌水定額根據(jù)華北地區(qū)果樹微灌資料分析，結(jié)合本地實(shí)際條件，本規(guī)劃設(shè)計(jì)采用的規(guī)劃參數(shù)如下：涌泉灌設(shè)計(jì)日耗水強(qiáng)度E=3mmd；涌泉灌土壤濕潤比不小于30%，設(shè)計(jì)灌水均勻度Cv=95%；灌溉水利用系數(shù).9采用微灌工程技術(shù)中公式進(jìn)行計(jì)算：I=0.1×（pmaxp0）×H×p×r式中：I次灌水量Pmax允許土壤含水上限，取最大田間持水率的90%，查粘土的最大田間持水率為24.2%；p0允許土壤含水率下限，取p0=0.7Pmax；H計(jì)劃濕潤層深度，H=1m；P設(shè)計(jì)涌泉灌土壤濕潤比，P=30%；r土壤密度，粘土容重為1.32g/

2、cm3；I=0.1×(24.2×0.90.7×24.2×0.9)×1×30×1.32=25.9mm；折合畝灌水量為：25.9×667/1000=17.3m3。2、設(shè)計(jì)灌水周期 日耗水強(qiáng)度E=3mmd，灌水周期為： T=I/E=25.9/3*0.95=8.2d 取T=9d。（二）基本情況2013年計(jì)劃發(fā)展涌泉灌工程一處，面積400畝，位于021鄉(xiāng)道西側(cè)，地勢東高西低、北高南低，地面坡度在1/1001/200之間。種植層質(zhì)地為粘壤土，厚度在1.01.5m之間，具有質(zhì)地均勻，結(jié)構(gòu)疏松、土層深厚、礦物質(zhì)組成復(fù)雜等特性。1.

3、0m土層平均容重為1.32g/cm3，田間最大持水率占干容重的24.2%。該園區(qū)種植作物以桃樹為主，現(xiàn)已處盛果期，果樹行距4m，株距3m，平均樹冠直徑4m，遮陰率約72%。園區(qū)東北角現(xiàn)有深井一眼，為雎村1#井，成井于2009年，地面高程774.1m, 井深180m，凈水位85m，動水位112m，配套200QJ50143/11潛水泵一臺，該水源擬作為本次涌泉灌工程的水源。（三）涌泉灌規(guī)劃布置1、系統(tǒng)規(guī)劃根據(jù)地形將該地塊劃分為2個(gè)區(qū)，其中1區(qū)東西長244m，南北長780m,面積285畝；2區(qū)東西長116m,東西寬660m,面積約115畝。兩個(gè)區(qū)作物種植方向均為東西種植。種植作物全部為桃樹。根據(jù)雎村

4、1#井所處的地理位置，規(guī)劃在水井北（緊靠水井）建管理房一座，以該機(jī)井為水源，通過上水壓力管道進(jìn)入涌泉灌系統(tǒng)，根據(jù)田間道路、種植方向布設(shè)管道，對該地塊進(jìn)行灌溉。2、管網(wǎng)布置涌泉灌灌溉系統(tǒng)分為首部樞紐、管網(wǎng)系統(tǒng)及穩(wěn)流器。首部樞紐位于機(jī)井附近，主要由水泵、閘閥和進(jìn)排氣裝置、施肥裝置、過濾裝置、計(jì)量裝置、壓力監(jiān)測裝置組成，首部樞紐水源控制部分均布置在管理房內(nèi)。管網(wǎng)布置分總干管、干、支、毛四級管道，總干管道沿路邊垂直于作物方向布設(shè)，干管道平行于作物種植方向，支管道垂直于作物種植方向，干管埋于凍土層以下，支、毛管鋪設(shè)于地面。此次設(shè)計(jì)選用的穩(wěn)流器工作壓力為640m，流量40L/h，穩(wěn)流器安裝在毛管上。毛管與

5、支管垂直呈“樹杈”狀布置，并平行桃樹種植方向，沿樹行每行鋪設(shè)一條，間距4m，毛管選用20mm的PE管，毛管上涌水器安裝在桃樹株旁，一棵樹一個(gè)穩(wěn)流器，支管選用90mm的PE管，每條支管雙向控制毛管，總干管和干管選用125mm和90mmPVC管，具體典型田塊布置圖詳見附圖。（四）涌泉灌工作制度1、穩(wěn)流器選擇考慮桃樹的生長特點(diǎn)及地形情況，采用小管出流灌溉技術(shù)，選用最新一代小管出流穩(wěn)流器，其補(bǔ)償膜片采用硅膠原料，具有抗老化性好、壽命持久、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)部增加了防回吸結(jié)構(gòu)，有效防止系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)真空、雜物倒吸堵塞灌水器的現(xiàn)象發(fā)生，保證整個(gè)灌溉系統(tǒng)的有效工作。2、一次灌水延續(xù)時(shí)間式中：t一次灌水延續(xù)

6、時(shí)間，h ；m設(shè)計(jì)灌水定額，mm；Sr植物的行距，m；St植物的株距，m；Q穩(wěn)流器流量，L/h；ns每株植物的灌水器個(gè)數(shù)。計(jì)算得一次灌水延續(xù)時(shí)間為7.77h。 3、控制面積式中：A單井控制面積；Q機(jī)井設(shè)計(jì)出水流量，取50m3/h；灌溉水利用系數(shù)，取0.9；T灌水周期，根據(jù)灌溉制度確定為9d；t每天灌水時(shí)間，取21h；m灌水定額，根據(jù)灌溉制度確定為17.3m3/畝；作物種植比例（取100%）。經(jīng)計(jì)算，單井可控面積為492畝。4、一條毛管的設(shè)計(jì)流量Q毛分別為：1區(qū)每根毛管控制20個(gè)涌水器，輸水流量為：800L/h；2區(qū)每根毛管控制19個(gè)涌水器，輸水流量為：760L/h。5、支管設(shè)計(jì)流量支管流量Q支

7、分別為：1區(qū)每根支管控制30根毛管，輸水流量為：24 m3/h；2區(qū)每根支管控制33根毛管，輸水流量為：25.08 m3/h。6、干管設(shè)計(jì)流量干管流量Q干分別為：1區(qū)每根干管控制2根支管，輸水流量為：48m3/h；2區(qū)每根干管控制2根支管，輸水流量為：50.16m3/h。水源井設(shè)計(jì)出水流量為50m3/h?？蓾M足各區(qū)內(nèi)單根干管灌溉要求。7、輪灌區(qū)劃分式中：N輪灌組數(shù)；C一天工作時(shí)間，取21h；T灌水周期，9d。t一次灌水時(shí)間，7.77h經(jīng)計(jì)算得N 24.32。由機(jī)井供水流量50m3/h和干管布設(shè)可確定每條干管為1組，2個(gè)區(qū)內(nèi)，共有18條干管，可分為18個(gè)輪灌組，小于計(jì)算值，滿足計(jì)算要求，同時(shí)干管

8、設(shè)計(jì)流量也滿足要求。涌泉灌典型地塊技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表項(xiàng)目單位指標(biāo)管材備注總干管控制面積畝400共分18組輪灌條數(shù)/總長度根2/1652管徑mm125PVC管控制干管數(shù)根18設(shè)計(jì)流量m3/h501區(qū)干管控制面積畝285共分13組輪灌,單組控制面積22畝管徑/單根長度mm/m125（90）/61（122）PVC管條數(shù)/總長度根/m13/2379單根控制支管數(shù)根2支管管徑/單根長度mm/m90/60PE管條數(shù)/總長度根/m26/1560單根控制毛管數(shù)根30支管設(shè)計(jì)流量m3/h24毛管管徑/單根長度mm/m20/61PE管條數(shù)/總長度根/m780/47580控制穩(wěn)流器數(shù)個(gè)15600毛管間距m4毛管設(shè)計(jì)流量

9、m3/h0.82區(qū)干管控制面積畝115共分5組輪灌,單組控制面積22.8畝管徑/單根長度mm/m125/58PVC管條數(shù)/總長度根/m5/290單根控制支管數(shù)根2支管管徑/單根長度mm/m90/66PVC管條數(shù)/總長度根/m10/660單根控制毛管數(shù)根33支管設(shè)計(jì)流量m3/h25.08毛管管徑/單根長度mm/m20/58PE管條數(shù)/總長度根/m330/19140控制穩(wěn)流器數(shù)個(gè)6270毛管間距m4毛管設(shè)計(jì)流量m3/h0.76（五）管網(wǎng)水力計(jì)算1、各級管道管材、管徑及管道設(shè)計(jì)壓力確定支、毛管管徑的確定依據(jù)為同一灌水地塊任意兩個(gè)灌水器其進(jìn)水口處水頭壓力之間的設(shè)計(jì)允許壓力差應(yīng)在工作壓力的20%以內(nèi)；干

10、管的確定依據(jù)為低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)（井灌區(qū)部分）（SL/T153-95），經(jīng)濟(jì)流速在1.01.5m/s。因此：毛、支管管徑確定公式：式中：d毛管內(nèi)徑，mm；b管徑指數(shù)，4.77；Q流量，m3/h；m流量指數(shù)，1.77；L管長，m；F多口系數(shù)；摩阻系數(shù)，0.948×105；hp毛管工作壓力，KPa；Z任意兩灌水器高程差，m。干管管徑計(jì)算公式：式中：D計(jì)算管徑，mm；Q設(shè)計(jì)流量，m3/s；V管徑流速，取1.3m/s。經(jīng)計(jì)算知：毛管管徑選用20mm的PE管，支管管徑選用90mm的PE管，總干管、干管管徑選用125mm的PVC-U塑料管。根據(jù)以下水力計(jì)算成果，確定干、支、毛管道設(shè)計(jì)壓力均

11、為0.4MPa。2、水頭損失根據(jù)微灌工程技術(shù)規(guī)范（SL103-95）的規(guī)定，微灌系統(tǒng)的毛、支管為等距多孔時(shí)，其沿程水頭損失按下式計(jì)算（當(dāng)N3）:式中：等距多孔管道沿程水頭損失，m；S分流孔間距，m；So多孔管進(jìn)口至首孔的間距，m；N分流孔總數(shù)；qd單孔設(shè)計(jì)流量，L/h；摩阻系數(shù)，硬塑料管取0.464，微灌用聚乙烯管d8mm，取0.505；b管徑指數(shù)，硬塑料管取4.77，微灌用聚乙烯管d8mm，取4.75；m流量指數(shù)，硬塑料管取1.77，微灌用聚乙烯管d8mm，取1.75；d管道內(nèi)徑，mm。對于干管的沿程水頭損失按下式計(jì)算：式中：hf沿程水頭損失，m；f管材摩阻系數(shù)，0.948×105

12、；L管長，m；D管道內(nèi)徑，mm；m流量指數(shù)，1.77；b管徑指數(shù)，4.77；Q管道設(shè)計(jì)流量，m3/h。局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)。各系統(tǒng)水力計(jì)算按照最不利的情況進(jìn)行。水泵吸水管水頭損失按下式計(jì)算：當(dāng)v1.2m/s時(shí)， 式中：-沿程水頭損失，m；v-管徑流速，m/s；d-管道內(nèi)徑，m；L-管長，m；毛管局部水頭損失按沿程水頭損失20%計(jì)，其余各級管道局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)。經(jīng)計(jì)算：毛管管徑為20mm，長度61m，毛管總水頭損失為1.31m；支管管徑為90mm，經(jīng)計(jì)算一區(qū)支管為最不利支管，長度60m，總水頭損失為0.84m；干管管徑為125mm，最不利干管長度為1012m，

13、干管總水頭損失為13.59m。機(jī)井吸水管長度112m,采用DN75鋼管，總水頭損失為37.82m，過濾器、施肥罐等首部樞紐水力損失取3m,則管路的總水頭損失為56.56m。具體計(jì)算如下：水泵吸水管水力計(jì)算表位置管道長度管材設(shè)計(jì)流量管徑流速沿程水頭損失總水頭損失最不利干管112鋼管50753.1434.3937.82最不利干管水力計(jì)算表位置管道長度管材設(shè)計(jì)流量管徑流速沿程水頭損失總水頭損失最不利干管1012PVC50118.81.2512.5313.59支、毛管水力計(jì)算表位置摩擦系數(shù)f分流孔間距S(m)單孔設(shè)計(jì)流量qd(L/h)流量指數(shù)m管道內(nèi)徑d（mm）管徑指數(shù)b多孔管進(jìn)口至首孔的間距SO(m

14、)分流孔總數(shù)N等距多孔管道沿程水頭損失hf（m）總水頭損失m一區(qū)支管0.46448001.7785.64.773300.70 0.77 二區(qū)支管0.46447601.7785.64.773320.77 0.84 毛管0.5053401.77204.772211.09 1.31 3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)水頭的確定根據(jù)輸水管路布置情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)水頭應(yīng)在最不利輪灌條件下按下列公式計(jì)算：式中：H系統(tǒng)設(shè)計(jì)水頭，m；Zp典型毛管進(jìn)口的高程，762.2m；Zb系統(tǒng)進(jìn)口高程，即動水位高程662.1m；h0典型毛管進(jìn)口的設(shè)計(jì)水頭，m；取20mhf 系統(tǒng)至典型毛管的管道沿程水頭損失，m；hw系統(tǒng)至典型毛管進(jìn)口的管道局部水頭損

15、失，m；經(jīng)計(jì)算：H=762.2662.1+20+56.56=176.66m，根據(jù)計(jì)算可得，涌泉灌系統(tǒng)所需水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程為：176.66m。水力計(jì)算成果見下表。水力計(jì)算成果表出水量（m3/h）50最不利點(diǎn)管道水力計(jì)算水泵吸水管管長（m）112管徑（mm）75過流量（m3/h）50水損（m）37.82總管及干管管長（m）1012管徑（mm）125過流量（m3/h）50水損（m）13.59支管管長（m）60管徑（mm）90過流量（m3/h）25水損（m）0.84毛管管長（m）61管徑（mm）20過流量（m3/h）0.76水損（m）1.31首部樞紐水損（m）3設(shè)計(jì)水頭典型毛管進(jìn)口高程762.2動水位6

16、62.1工作壓力20管路損失56.56設(shè)計(jì)揚(yáng)程176.66（六）水泵選型由上述公式計(jì)算出的管路水損和系統(tǒng)設(shè)計(jì)水頭來確定水泵的參數(shù)，根據(jù)流量和揚(yáng)程進(jìn)行潛水泵選型，所選泵型為200QJ50-182/14。（七）首部樞紐設(shè)計(jì)涌泉灌工程首部樞紐主要有加壓供水設(shè)備、閘閥和進(jìn)排氣裝置、施肥裝置、過濾裝置、計(jì)量裝置、壓力監(jiān)測裝置等設(shè)備組成，各設(shè)備的選型如下：1、加壓供水設(shè)備根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，現(xiàn)有的水源井揚(yáng)程不能滿足涌泉灌工作水頭要求，需要更新水泵一臺，型號為200QJ50-182/14，額定揚(yáng)程182m。2、施肥裝置選用壓差式施肥罐，根據(jù)地塊的大小，本次選用150L施肥罐。3、過濾裝置本次涌泉灌工程采用地下水為水源，水質(zhì)良好，但由于施肥的需要，擬選用3寸疊片和濾網(wǎng)組合式過濾器。4、計(jì)量、壓力等裝置計(jì)量、壓力、閘閥、進(jìn)排氣閥規(guī)格型號見附后材料見下表。涌泉灌工程主要材料設(shè)備表序號設(shè)備材料名稱單位型號規(guī)格數(shù)量備注1水泵套200QJ50-182/14