噴灌工程設(shè)計(jì)

1、西瓜噴灌工程規(guī)劃設(shè)計(jì)寧夏旱作節(jié)水高效農(nóng)業(yè)科技園內(nèi)有198畝的規(guī)劃區(qū)域，擬種植西瓜，實(shí)施噴灌節(jié)水工程。（一）基本情況（1）該規(guī)劃園區(qū)位于同心縣，屬于是中部干旱帶少雨偏旱區(qū)， 易耕性和質(zhì)量較好，地勢(shì)比較平緩，地面坡度較小，可以忽略不 計(jì)。（2）園區(qū)耕地均為板茬地和荒地，易耕性較差，特別是旱作區(qū)。3月下旬土壤解凍至20cm左右時(shí)，土壤返墑、墑情和易耕性較 好，及時(shí)平田整地和機(jī)械深耕，耕層深18cm,種植西瓜，行距為0.8m， 株距為0.7m， 土壤平均干密度為1.32g/cm3,田間持水 率為23%（占干土重的百分比）（3）同心地區(qū)是中部干旱帶少雨偏旱區(qū)氣候，當(dāng)?shù)乜衫盟Y源很少，人均占有量為64.

2、6m3，畝均僅為6.8m3。同時(shí)區(qū)域內(nèi)降 雨量年內(nèi)分布極不均衡， 約為200-300毫m,大部分集中在79三個(gè)月，約占全年總降水量的60%70% 46月為夏糧作物主 要生長期，降水卻僅占全年的25%，并多以暴雨、冰雹等災(zāi)害形式出現(xiàn)。（4）該規(guī)劃園區(qū)的北方向有一泵站，水質(zhì)符合噴灌的要求，供應(yīng)整個(gè)規(guī)劃園區(qū)的作物需水。(二) 灌溉制度的制定(1) 設(shè)計(jì)灌水定額，按照灌水定額的公式計(jì)算。設(shè)n式中：m設(shè)-設(shè)計(jì)灌水定額，m/hm2_3Y-土壤的干密度，1.32g/cmh-計(jì)劃濕潤層深度，一般40-60cm,這里取40cmBi,B2-適宜土壤含水量的上下限，這里取田間持水量的90% 65%,田間持水量為23

3、%n-灌溉水利用系數(shù)，這里取0.85計(jì)算m=0.1*40*1.32*(0.9-0.65)*23/0.85=35.7mm=357m3/hm2(2) 設(shè)計(jì)灌水周期。設(shè)n式中：T-設(shè)計(jì)灌水周期，dEa-作物的日需水量，mm/d,西瓜的最大日均耗水量出現(xiàn)在 結(jié)瓜期，此后耗水量持續(xù)下降，這里取7.6mm/d;計(jì)算的T=35.7*0.85/7.6=3.99d，取4天。(3) 一次灌水時(shí)間一次灌水時(shí)間按照下式計(jì)算設(shè) 平均計(jì)算得t=35.7/8.5=4.2h,式中8.5為平均噴灌強(qiáng)度(三) 噴灌系統(tǒng)的選型綜合考慮，選擇固定式管道噴灌系統(tǒng)，除去噴頭以外，其他 所有組成部分均固定不動(dòng)， 各級(jí)管道埋入地下，固定式管

4、道操作 便捷，易于維修管理。（四）確定灌區(qū)的總體布置灌區(qū)地勢(shì)平坦，公路貫穿東西，園區(qū)在南北方向布置，本規(guī) 劃園區(qū)內(nèi)有一人工開挖的景觀湖， 將西瓜園區(qū)分為兩部分，上部97畝，下部101畝，景觀底部可以開挖一條管道連接兩片區(qū)域， 區(qū)域左面有一條河，水位不深，同樣可以通過開挖將西瓜區(qū)域和 大棗區(qū)域?qū)⒔Y(jié)合，避免投資的浪費(fèi)。整個(gè)規(guī)劃區(qū)域共用一塊水源。 具體的噴灌方案，地下管道，地上噴頭的布置見下圖。（五）噴頭的選型與組合設(shè)(1) 噴頭的選型查農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水技術(shù)中沙壤土的允許噴灌強(qiáng)度為P允=15mm/h要求噴灌系統(tǒng)的平均噴灌強(qiáng)度應(yīng)該小于土壤的允許噴灌強(qiáng)度。為了節(jié)省管道的布置和噴頭的數(shù)目， 同時(shí)考慮噴頭的噴

5、灑半徑，選用DN25型號(hào)的噴頭(塑料搖臂式噴頭)，噴頭壓力250-450kpa,流量3.0-6.0(m3/h),射程15-22m,噴嘴直徑7mm(2) 計(jì)算噴頭平均噴灌強(qiáng)度。土壤的平均噴灌強(qiáng)度為：平均式中；q-一個(gè)噴頭的流量，m3/h b-支管的間距,ml-沿支管的噴頭間距，m(3)噴頭的間距和支管間距支管的間距設(shè)計(jì)為設(shè)系數(shù)，取0.8，R為噴頭的射程，這里取20m通過計(jì)算的支管 的間距和噴頭的間距都為23m為正方形布置。則平均噴灌強(qiáng)度p平均=1000*4.5/(23*23)=8.5 mm/h=0.395*0.948*105*173.69*31.51.77/D.4.77則D=64mm為了安全起見

6、，選擇75mm6勺硬聚氯乙烯管作為支管。壁厚為1.5mm。(2) 干管設(shè)計(jì)干管同樣選擇硬聚氯乙烯管前面的計(jì)算，整個(gè)噴灌系統(tǒng)所需的最大流量為108 m3/h，實(shí)行分組輪灌時(shí)，先對(duì)景觀上部進(jìn)行灌溉，待上部灌溉完成后，再對(duì)下部進(jìn)行灌溉。所以一條主干管分為了兩條分干管，且主 干管的布置在整個(gè)區(qū)域的中間，所以兩條分干管的長度都是一 樣的，并且所分流量都是一樣的都為54 m3/h，在分組輪灌時(shí)，由于所規(guī)劃的區(qū)域很不規(guī)則，一組輪灌同時(shí)運(yùn)行的噴頭的數(shù)目 也各不相同，但相差不大，所以每一組輪灌中的流量也不相同， 導(dǎo)致51條支管的流量也不相同，在這里干管的流量只考慮整體 的布置，即按最大所需輪灌流量進(jìn)行考慮，所有

7、的分干管都按最大考慮，主干管另外計(jì)算。所以當(dāng)干管流量為54 m3/h時(shí)，干管長度為621.25m(兩條干管的總長度，單個(gè)長度310.635m) 時(shí)，根據(jù)公式D =14Q3600:式中：D管道直徑，mmQ管道流量rm/h；v經(jīng)濟(jì)流速，m/s，取1.5。計(jì)算的D=112.8mm則實(shí)際選擇管徑160mm材料為硬聚氯乙 烯管,壁厚為3.2mm（3）主干管設(shè)計(jì)主干管分為兩段：一段為水泵的出水管，長假定2m左右，待水泵選定后，確定其內(nèi)徑；另外一段為輸水管道，流量Q=108m/h，長度為892m需要穿過公路和景觀湖。具體圖如下根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式D = 1000匚4匸V 360伽主干管直徑D=159.6mm則實(shí)際選

8、擇管徑200mm材料為硬聚氯乙烯管，壁厚為3.9mm.（九）管道系統(tǒng)各控制點(diǎn)的壓力計(jì)算（1）支管進(jìn)口的壓力水頭本設(shè)計(jì)中因最大水頭差產(chǎn)生在支管首末段噴頭間，所以應(yīng)該用末端噴頭入口壓力作為計(jì)算基礎(chǔ)。西瓜株高較低，選擇內(nèi) 徑為25mm長度為0.5m的鋁制薄壁管，f=0.861。因?yàn)榈匦魏?平坦，幾乎沒有地形的高差，假定支管入口與末端的高差為0.1m，噴頭的工作水頭以豎管上距噴頭進(jìn)口0.2m處的壓力水頭計(jì)算，根據(jù)公式f支式中H支-支管入口的壓力水頭hf-用多口系數(shù)法計(jì)算的支管相應(yīng)管段的沿程水頭損失,mZ-支管入口地面高程到工作壓力最低的噴頭處的高程差，這里假定為0.1mhP-噴頭設(shè)計(jì)工作壓力水頭，m計(jì)

9、算得H=0.9*35+(0.5-0.2)+0.1+(0.861*105*0.3*4.5/25)+(0.948*105*173.69*31.5/(75-2*1.5)4.)=42.20(m)即支管入口的壓力水頭需要保證有42.20m。(2)干管配水段入口壓力水頭一條主干管布置在兩條分干管的中間，所以兩條干管的長 度相等，按最大的可能布置，已知一組輪灌中一條支管同時(shí)工 作的噴頭數(shù)最多有七個(gè)，即是支管12同時(shí)有7個(gè)噴頭工作，單 個(gè)噴頭流量為4.5，則一條支管需要的最大流量為31.5，所以計(jì)算的支管入口壓力水頭就是該系統(tǒng)的支管最大壓力水頭，出 現(xiàn)在第三組輪灌中，該支管距離配水點(diǎn)的距離為34m則該段的沿程

10、水頭損失按式計(jì)算，計(jì)算得為2.03m，局部水頭損失為0.1*2.03 =0.203m， 則該段的水頭損失為2.233m，所以配水段的水頭壓力為44.433m，表格如下輪灌順 序123456距配水 點(diǎn)距離218.625126.62534.62534.625126.625218.625支管入 口流量31.531.531.531.531.531.5沿程水 頭損失12.87.442.032.037.4412.8局部水 頭損失1.280.7440.2030.2030.7441.28管段入 口流量49.0843.18437.23337.23343.18449.08這里的管段入口流量都是根據(jù)最大單條支管所需

11、要的流量最大進(jìn)行計(jì)算的，所以滿足該系統(tǒng)內(nèi)所有的流量要求。所以干管的配水段入口的最大壓力水頭為56.28m,而且干管的入口壓力水頭同樣為56.28m。(3)主干管的入口壓力水頭主干管入口接水泵出口，其所需要的壓力水頭等于干管入口的壓力水頭加上由入口到水泵出口之間的損失還有兩者之間的 高程差。即通過計(jì)算=3.55m,=0.355m, H干=56.28m,假定 Z=2m,則H主=56.28+3.55+0.355+2=62.185m。(十)噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng) 程噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程是選擇水泵的依據(jù)(1)設(shè)計(jì)揚(yáng)程。是在主干管入口所需壓力的基礎(chǔ)上，在考慮水 泵吸水管的水頭損失以及水源水位和

12、水泵基準(zhǔn)面的高程差得到 的。根據(jù)主干管的流量和H主+(Z),在這里Z=3m,因?yàn)楦晒艿闹睆綖?00mm取水泵進(jìn)口直徑為150mm吸水管直徑為200mm,設(shè)其有一個(gè)90的彎頭，一個(gè)偏心漸擴(kuò)管，一個(gè)偏心漸縮管，查 表可知90彎頭的局部水頭損失系數(shù)為0.48，偏心漸縮管為0.1,漸擴(kuò)管為0.25，水泵入水口為1.0，吸水管的長度設(shè)為4m,則 設(shè)計(jì)揚(yáng)程為干計(jì)算各部分的局部水頭損失為(m)彎頭漸縮管漸擴(kuò)管入水口0.0230.0050.0120.05吸水管的局部水頭損失為0.09m,沿程水頭損失計(jì)算為0.02m。所以水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程H=62.185+0.09+0.02+2=64.295m。(2) 設(shè)計(jì)流量Q=108rh