微灌技術(shù)第二講

1、定位分析收集信息測(cè)繪與草圖計(jì)算分析繪制圖紙編寫輪灌機(jī)制統(tǒng)計(jì)用量核算工程成本+ +工程設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)使用管材灌溉模式工程規(guī)模工程地點(diǎn)工程名稱pvc、pe、pvc+pe滴灌、噴灌。XXX畝XXX市XXX鎮(zhèn)XXX村XXX項(xiàng)目工程v所謂定位分析是指在項(xiàng)目工程確定所謂定位分析是指在項(xiàng)目工程確定以后，應(yīng)該確定下來的內(nèi)容。以后，應(yīng)該確定下來的內(nèi)容。定位分析定位分析工程名稱工程地點(diǎn)工程規(guī)模灌溉模式收集一些常用的收集一些常用的基本信息基本信息種植的農(nóng)作物種植的農(nóng)作物壟距、株距、壟向、生長條件壟距、株距、壟向、生長條件水源（給水方式、水量、水質(zhì)）水源（給水方式、水量、水質(zhì)）自然條件（風(fēng)向、風(fēng)速、濕度等）自然條件（風(fēng)

2、向、風(fēng)速、濕度等）土壤類型（沙壤土、沙土、黃土）土壤類型（沙壤土、沙土、黃土）地埋物（施工地塊地下建筑物）地埋物（施工地塊地下建筑物）收集信息收集信息v注意收集注意收集土壤土壤和和地埋物地埋物這兩點(diǎn)。這兩點(diǎn)。 土壤的容重是不一樣的，要配合設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算。土壤的容重是不一樣的，要配合設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算。 地埋物是施工時(shí)應(yīng)該注意，不要破壞，應(yīng)選擇避開。地埋物是施工時(shí)應(yīng)該注意，不要破壞，應(yīng)選擇避開。尋找最不利點(diǎn)繪制最不利點(diǎn)的位置水源井坐標(biāo)指北針重要位置的坐標(biāo)水源井位置標(biāo)示重要位置壟向測(cè)繪草圖邊測(cè)繪邊繪圖明確標(biāo)記地標(biāo)信息v測(cè)繪與手繪草圖相輔相成，在圖上標(biāo)繪出測(cè)繪與手繪草圖相輔相成，在圖上標(biāo)繪出每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的地標(biāo)

3、標(biāo)號(hào)。每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的地標(biāo)標(biāo)號(hào)。3確定灌水器的型號(hào)確定灌水器的型號(hào)確定灌水器工作壓力確定灌水器工作壓力4確定各級(jí)管道的確定各級(jí)管道的極限長度及流量極限長度及流量1灌水周期灌水周期一次性灌水時(shí)間一次性灌水時(shí)間灌水定額灌水定額2配置輪灌機(jī)制配置輪灌機(jī)制輪灌組數(shù)量輪灌組數(shù)量計(jì)算分析6計(jì)算最不利點(diǎn)的工計(jì)算最不利點(diǎn)的工作條件，推算并校作條件，推算并校核灌水量是否與水核灌水量是否與水源一致源一致5確定各級(jí)管道的管確定各級(jí)管道的管徑及水力損失徑及水力損失v第五步驟最為關(guān)鍵，確定各級(jí)管道的管徑及水力損失后，才能第五步驟最為關(guān)鍵，確定各級(jí)管道的管徑及水力損失后，才能決定最不利點(diǎn)是否滿足，同時(shí)也決定了水井動(dòng)力源的工作

4、狀態(tài)。決定最不利點(diǎn)是否滿足，同時(shí)也決定了水井動(dòng)力源的工作狀態(tài)。例題：阿左旗400畝膜下滴灌工程一、項(xiàng)目概述 1、項(xiàng)目區(qū)位置條件 阿左旗400畝膜下滴灌工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西賀蘭山西部，是阿拉善盟盟府所在地，項(xiàng)目區(qū)為干旱山區(qū)農(nóng)田。目前，項(xiàng)目區(qū)的道路、電力及水利系統(tǒng)已經(jīng)初步形成。已經(jīng)具備施工條件。 2、自然資源條件 大部分地區(qū)累年平均降水量在64.0208.5毫米之間。日最大降水量52.4毫米(1981年7月2日)，一年降水多集中于5-9月。天氣經(jīng)常晴朗無云。大氣透明度好，光照時(shí)間長、百分率高，光能資源豐富。 3、項(xiàng)目區(qū)土壤類型 項(xiàng)目區(qū)土壤多為沙壤土 4、項(xiàng)目區(qū)灌溉用水類型 采用地下水供水系統(tǒng)進(jìn)行

5、灌溉。已打1眼機(jī)井做為水源，出水量為80m/h，水量充沛，完全可以滿足項(xiàng)目區(qū)作物的灌溉要求。 5、工程任務(wù)、規(guī)模與等級(jí) 工程建設(shè)任務(wù)：該項(xiàng)工程地處基本平整的土地，總面積400畝，種植玉米，采用膜下滴灌灌溉方式，大壟雙行，東西壟向，壟距為1.2m。 工程等級(jí)：本灌區(qū)根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB5028899），工程等級(jí)為五級(jí)，工程規(guī)模為小（2）型。 6、工程使用管材 該工程地埋部分使用PVCU管材，壓力等級(jí)為1.0MPa；地表使用PE軟帶，壓力等級(jí)為0.25MPa；灌水器采用16的單翼迷宮式滴灌帶，出水口間距為300mm，工作壓力為0.1MPa，流量為3L/h。第一步：

6、定位分析定位分析工程名稱工程名稱 ：阿左旗阿左旗400畝膜下滴灌工程畝膜下滴灌工程工程地點(diǎn)：工程地點(diǎn)：內(nèi)蒙古自治區(qū)西賀蘭山西內(nèi)蒙古自治區(qū)西賀蘭山西部部工程規(guī)模：總面積工程規(guī)模：總面積400畝，工程等級(jí)為五級(jí)，工程規(guī)模為?。ó€，工程等級(jí)為五級(jí)，工程規(guī)模為?。?）型。）型。 灌溉模式：膜下滴灌灌溉模式：膜下滴灌使用管材：地埋部分使用使用管材：地埋部分使用PVCU管材，地表使用管材，地表使用PE軟帶。軟帶。 第二步：收集信息 種植農(nóng)作物：玉米種植農(nóng)作物：玉米 壟向：東西走向壟向：東西走向 壟距：壟距：1.2m 土壤：砂壤土土壤：砂壤土 水源：地下機(jī)井水，水量充足。水源：地下機(jī)井水，水量充足。 地埋物

7、：地勢(shì)平坦，無地埋物。地埋物：地勢(shì)平坦，無地埋物。 第三步：繪制草圖 草圖繪制如下： 草圖中包括壟向、面積、地邊界坐標(biāo)點(diǎn)、井位坐標(biāo)點(diǎn)、壟向、面積、地邊界坐標(biāo)點(diǎn)、井位坐標(biāo)點(diǎn)、方向標(biāo)、種植作物方向標(biāo)、種植作物等信息。400畝草圖第四步：計(jì)算分析（第一部分）一、在開始計(jì)算之前應(yīng)確定的參數(shù)：一、在開始計(jì)算之前應(yīng)確定的參數(shù)： 土壤類型土壤類型：砂壤土 土壤容重土壤容重：1.48g/cm 作物日耗水強(qiáng)度作物日耗水強(qiáng)度：根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)及微灌工程技術(shù)規(guī)范SL103-95(下面簡稱規(guī)范)查得玉米膜下滴灌平均日耗水量為3.04.0毫米，取Ea=4.0mm/d。 灌溉水利用系數(shù)灌溉水利用系數(shù):根據(jù)規(guī)范確定滴灌灌溉水利

8、用系數(shù)=0.90 設(shè)計(jì)土壤濕潤比設(shè)計(jì)土壤濕潤比P:據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)和規(guī)范中的參考值，確定設(shè)計(jì)土壤濕潤比P=60%。 灌溉設(shè)計(jì)保證率灌溉設(shè)計(jì)保證率:根據(jù)規(guī)范確定，滴灌工程灌溉設(shè)計(jì)保證率為不低于85%，本系統(tǒng)采用95%。 設(shè)計(jì)灌水均勻度設(shè)計(jì)灌水均勻度Cu=95% 計(jì)劃濕潤層深度計(jì)劃濕潤層深度:玉米是淺根作物，根深可達(dá)1030厘米，滴灌根系主要分布在00.4米，所以計(jì)劃濕潤層深度定為0.6米，取Z=0.4米。第四步：計(jì)算分析二、確定灌水定額（一次性灌水量）二、確定灌水定額（一次性灌水量）使用如下公式： m =0.1(max -min)ZP/ 式中m-為灌水定額，單位mm; -為土壤容重g/cm，取1.48

9、g/cm；（砂壤土） max、min-適宜土壤含水率上、下限（占干土重的%，一般max為田間最大持水率的90%、min為田間最小持水率的65%，即max-min=0. 25田間持水量的25%即（90*0.25-65*0.25)=6.25 Z-土壤計(jì)劃濕潤層深度（m）;Z=0.4m； P-土壤濕潤比（%）；P=60%； -灌溉水利用系數(shù),取=0.95。經(jīng)計(jì)算：m=0.1*1.48*6.25*0.4*60/0.95=23.37(mm)*0.667 15.58m3/畝第四步：計(jì)算分析三 、灌水周期使用如下公式： T=m/ Ea 式中： T-為灌水周期，單位天（d）； m-為灌水定額，m=23.37m

10、m,單位mm Ea-最大日平均需水強(qiáng)度(mm/d)，4.0mm/d經(jīng)計(jì)算，T=23.37/4=5.84天,T取值6天。 第四步：計(jì)算分析四、一次灌水延續(xù)時(shí)間：四、一次灌水延續(xù)時(shí)間： 根據(jù)設(shè)計(jì)中選擇的灌水器和毛管的布置方式，滴灌區(qū)作物系統(tǒng)定點(diǎn)灌水延續(xù)時(shí)間如下（單條毛管在設(shè)計(jì)灌水定額下）： t=m SeSL/q 式中：t-為一次灌水延續(xù)時(shí)間；h; m-為凈設(shè)計(jì)灌水定額:23.37mm; Se-灌水器間距:0.3m; SL-毛管間距:1.2m; -田間水利用系數(shù):0.95; q1-灌水器流量，3.0L/h;經(jīng)計(jì)算，t=23.370.31.2/(0.953.0)=2.95(h) ，取 t=3(h)第四

11、步：計(jì)算分析（第二部分）一、確定輪灌組數(shù)按如下公式計(jì)算 NCT/t 式中：N-輪灌組的數(shù)目，以個(gè)表示； C-系統(tǒng)一天的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，取24h； T-輪灌周期，單位：天，T取6天； t-每組輪灌小時(shí)數(shù)，單位：小時(shí)，t取3小時(shí)；經(jīng)計(jì)算 N24*6/3=48個(gè)，即最多48個(gè)輪灌組。第四步：計(jì)算分析（第二部分） 二、輪灌機(jī)制的配置 參考設(shè)計(jì)圖紙及后期的水力學(xué)計(jì)算，按水力分散分配原則制定。 分散原則是指，在整條支管工作時(shí)，兩個(gè)輪灌區(qū)不要挨著，分散工作，減少水壓及管道磨損。第四步：計(jì)算分析（第三部分）一、灌水器的確定灌水器的間距為0.3m。灌水器流量: 1.0L/h；設(shè)計(jì)工作壓力0.15MPa。毛管特點(diǎn)及性

12、能： 毛管選用16PE滴灌管帶,管壁厚為0.4mm，內(nèi)徑為15.2 mm，置于地膜下面。第四步：計(jì)算分析（第四部分）確定各級(jí)管道的極限長度確定各級(jí)管道的極限長度1、灌溉小區(qū)的水力設(shè)計(jì)、灌溉小區(qū)的水力設(shè)計(jì)一條支管控制的灌溉范圍為一個(gè)灌溉小區(qū)。滴灌系統(tǒng)運(yùn)行方式不同，其灌溉小區(qū)的劃分也有所不同，本節(jié)課采用“毛管+輔管+支管”構(gòu)成灌溉小區(qū)的方式。另外，灌溉小區(qū)（毛管和輔管）的水力設(shè)計(jì)分平坡與均勻坡兩種情況，須結(jié)合地形確定選取哪一種計(jì)算方法。從單翼迷宮式滴灌帶沿均勻坡鋪設(shè)的水力特性及設(shè)計(jì)方案比較中得知，當(dāng)沿毛管鋪設(shè)方向坡降在允許當(dāng)沿毛管鋪設(shè)方向坡降在允許1范圍內(nèi)時(shí)，按均勻坡降計(jì)算結(jié)范圍內(nèi)時(shí)，按均勻坡降計(jì)

13、算結(jié)果與平坡計(jì)算結(jié)果相差不大，可按平坡計(jì)算，否則按均勻坡計(jì)算。果與平坡計(jì)算結(jié)果相差不大，可按平坡計(jì)算，否則按均勻坡計(jì)算。平坡條件下，灌溉小區(qū)允許水頭偏差及其在毛管和輔管上的分配第四步：計(jì)算分析（第四部分）2、滴灌系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)水頭偏差率、滴灌系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)水頭偏差率灌溉小區(qū)系統(tǒng)流量偏差:當(dāng)?shù)喂嘞到y(tǒng)的均勻系數(shù)為95%的時(shí)候，滴頭的流量偏差qv10%，取滴頭的流態(tài)指數(shù)x=0.5，則滴灌的允許設(shè)計(jì)水頭偏差率【hv】為： 第四步：計(jì)算分析（第四部分） 3、毛管極限長度的校核、毛管極限長度的校核 滴頭的工作壓力為100KPa，由于地勢(shì)平坦，支管接輔管處不設(shè)水阻或壓力調(diào)節(jié)器，則系統(tǒng)中，輔管和毛管的允許偏差【h

14、】為： 【h】=【hv】*hd=0.25*10=2.5(m) 按一般慣例將允許水頭偏差按0.55:0.45的比例分配給輔管和毛管： 【h】毛=0.55*【h】=0.55*2.5=1.38m 【h】輔=0.45*【h】=0.55*2.5=1.38m 當(dāng)?shù)喂嘞到y(tǒng)中滴頭流量為3L/h，滴頭間距為300mm、滴灌均勻度為95%時(shí)，不考慮地形的變化，16mm毛管允許鋪設(shè)的最大長度L毛為： 第四步：計(jì)算分析（第四部分） 上式中：L毛-毛管的極限長度(m)； S-滴頭間距，0.3m INT-取整符號(hào) h毛-毛管允許水頭偏差，1.38m； d-毛管內(nèi)徑，取14mm； R-水頭擴(kuò)大系數(shù)，范圍1-1.2，取1 q

15、d-滴頭流量，3L/h。 經(jīng)計(jì)算：第四步：計(jì)算分析（第四部分） 經(jīng)計(jì)算： 本次設(shè)計(jì)L毛取典型長度40m可滿足要求，輔管典型長度為80m. 即單邊鋪設(shè)為40m，雙邊鋪設(shè)長度為80m。 4、單根毛管的設(shè)計(jì)流量、單根毛管的設(shè)計(jì)流量 Q毛毛=40m/0.3m*3L/h=400L/h=0.4m/h 得知水井出水量為得知水井出水量為80m/h，則同時(shí)可以進(jìn)行滴灌的毛管數(shù)量為：，則同時(shí)可以進(jìn)行滴灌的毛管數(shù)量為： N=Q井井/Q毛毛=80/0.4=200(條條)第四步：計(jì)算分析（第四部分） 5、確定支管（輔管）的極限長度、確定支管（輔管）的極限長度 在井出水量為80m/h的情況下，單邊鋪設(shè)毛管40m，可以鋪設(shè)

16、200條；雙邊鋪設(shè)毛管80m，可以鋪設(shè)100條，壟距為1.2m，則可判斷單邊鋪設(shè)時(shí)，支管長度為200*1.2=240m，雙邊鋪設(shè)時(shí)，支管長度為100*1.2=120m。 考慮灌水均勻度及灌溉區(qū)輪灌，采用折半方法，既定： 毛管單邊鋪設(shè)長度為40m的情況下，支管鋪設(shè)長度為120m 毛管雙邊鋪設(shè)長度為80m的情況下，支管鋪設(shè)長度為60m 本系統(tǒng)使用雙邊鋪設(shè)方法，則一個(gè)輪灌小區(qū)的灌溉面積為： S輪=80*60=4800=7.2畝，一次開兩個(gè)輪灌小區(qū)，灌溉總面積為14.4畝。第四步：計(jì)算分析（第四部分） 6、確定支管的流量、確定支管的流量 在毛管選擇雙邊鋪設(shè)時(shí)，一條支管的長度為60m，可以鋪設(shè)100條4

17、0m的滴灌帶，則支管流量為： Q支=100*0.4m/h=40m/h第四步：計(jì)算分析（第五部分） 確定各級(jí)管道的管徑及水力損失確定各級(jí)管道的管徑及水力損失 1、毛管的水頭損失計(jì)算、毛管的水頭損失計(jì)算 第四部分中已經(jīng)得出 Q毛=0.4m/h 毛管內(nèi)徑為14mm8mm，可認(rèn)為管內(nèi)的流態(tài)為光滑紊流，可按下式計(jì)算： 式中hf-為多口沿程損失；s- 為孔間距，取0.3m N-為孔匯總數(shù)，取134；qd-灌水器設(shè)計(jì)流量3L/h. f-為摩阻系數(shù)，查表得0.505；d-管內(nèi)徑，取14mm m-流量指數(shù) ，取1.75；b-管徑指數(shù)，取4.75； 經(jīng)計(jì)算：毛管的水頭損失計(jì)算毛管的水頭損失計(jì)算 毛管的局部水頭損失

18、可按沿程損失的20%考慮，即：第四步：計(jì)算分析（第五部分） 2、支管的管徑及水頭損失。、支管的管徑及水頭損失。 設(shè)計(jì)同時(shí)有兩條支管工作，則Q支=40m/h； 取支管經(jīng)濟(jì)流速V支=1.3m/s則： 選取110*5.3/1.0的PVC管為支管，其管內(nèi)徑為99.4mm 當(dāng)200條滴灌帶同時(shí)工作時(shí)，支管的局部損失時(shí)沿程損失的10%。則支管的沿程水頭損失為：支管的管徑及水頭損失式中，hf-管道沿程損失，(m); f-摩阻系數(shù)，查表得，0.464*105 Q-為流量，40m/h； m-流態(tài)指數(shù)，m=1.77 d-管內(nèi)徑，99.4mm；b-管徑指數(shù)，b=4.77； L-管的長度，取值320米經(jīng)計(jì)算，取值3.

19、02m。3、干管的管徑及水頭損失4、水泵的揚(yáng)程 使用下公式計(jì)算： 經(jīng)計(jì)算H=5+10+5.87+11.68=32.55m（11.68為首部及管件的水頭損失）第四步：計(jì)算分析（第六部分）校核最不利點(diǎn)的工作狀態(tài)是否滿足系統(tǒng)要求因?yàn)槭瞧降?，最不利點(diǎn)為每條支管上最末端的滴灌帶的最后一個(gè)出水口，出水口的工作壓力為100KPa,流量為3L/h。一條滴灌帶長40米，孔間距為0.3米，即有134個(gè)孔。根據(jù)多口系數(shù)公式及毛管的水頭損失公式得知：Hf毛=0.97m=0.01Mpa.即最后一條滴灌帶和其支管交叉點(diǎn)的工作壓力為0.11Mpa。流量為0.4m/h。一條支管60米長，壟距為1.2，每條壟鋪設(shè)一條滴灌帶，那么一條支管上有50個(gè)孔，根據(jù)多口系數(shù)公式及支管的水頭損失公式得知：Hf支=3.02m=0.3Mpa,則最后一條支管和干管的交叉點(diǎn)的工作壓力為0.41MPa。流量為40m/h。干管長度為360米，干管的水頭損失為2.07m=0.27MPa,則干管