大田滴灌、低压管道工程典型设计书 19页

.5.2大田滴灌工程典型设计5.2.1基本情况设计地块位于密云县河南寨镇的团结、新兴芦笋地块，设计面积为800亩。项目区全部种植芦笋，南北向种植，株距0.3m，行距1.5m。该地区多年平均降水量648mm，降水量年内分配不均，年际间变幅较大。地势平坦，土层较厚；土壤质地为轻质粘壤土。土壤冻土层为80~120cm。项目区现有3眼水源井，井深80~100m，动水位35~40m，改造后2眼井的单井出水量为40m3/h，另1眼井的出水量10~20m3/h。根据规划，对该井进行更新，更新机井出水量为80m3/h。经测算，能满足灌溉需求。5.2.2灌溉系统规划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＝5.5mm/d②土壤设计湿润比：P＝75%③灌溉水利用系数：η=0.95④计划湿润层深：0.50m⑤土壤干容重为1.40g/cm3⑥适宜土壤含水率上下限分别为23.4%、16.9%（占土壤干土重）专业资料\n.5.2.3灌水器的选择根据技术要求、项目区土壤质地、作物需水特性及毛管布置方式选用直径20mm的非压力补偿式滴灌管，壁厚1.0mm，滴头间距为0.3m，最大工作压力100kPa，流量4.3L/h，流态指数X＝0.5。5.2.4管网布置(1)滴灌带布置滴灌带选用地埋式滴灌带，采用沿种植方向单行布置，间距为1.5m，滴头间距为0.3m。滴灌带全部埋入地下，埋深15cm。(2)支管的布置1号机井支管采用φ63PE耐老化塑料管，2、3号机井支管采用φ50PE耐老化塑料管，支管全部埋入地下，埋深60cm。(3)干管、分干管的布置干管采用PVC-U塑料管，全部埋入地下，埋深100cm。5.2.5灌溉制度与工作制度5.2.5.1灌溉制度(1)设计灌水定额m根据公式（5-1），经计算，设计灌水定额为34.74mm，换算为23.16m3/亩。(2)灌水周期T由公式（5-3）计算，灌水周期为6.2，取6d。(3)一次灌水延续时间t由公式（5-5）计算，一次灌水延续时间为3.64h，取t=4h。专业资料\n.5.2.5.2单井控制面积根据滴灌面积和设计日耗水强度，计算滴灌系统所需的最小供水流量，以控制灌溉面积最大的系统为例，取日灌溉最大运行时数C=20h。根据公式（5-6）、（5-7）计算单井控制面积，经计算：3眼井出水量合计为160m3/h，控制面积800亩，水源满足滴灌系统的要求。5.2.5.3工作制度根据公式（5-8）计算系统最大轮灌组个数，经计算，系统允许的最大轮灌组数为33个。考虑到机井的合理运用，运行管理方便。芦笋滴灌工程轮灌组划分见表5-1~表5-3。表5-1机井1轮灌组划分表轮灌组号辅管号轮灌组流量（m3/h）轮灌组号辅管号轮灌组流量（m3/h）第1轮灌组1、6079.8第16轮灌组16、4579.8第2轮灌组2、5979.8第17轮灌组17、4479.8第3轮灌组3、5879.8第18轮灌组18、4379.8第4轮灌组4、5779.8第19轮灌组19、4279.8第5轮灌组5、5679.8第20轮灌组20、4179.8第6轮灌组6、5579.8第21轮灌组21、4079.8第7轮灌组7、5479.8第22轮灌组22、3979.8第8轮灌组8、5379.8第23轮灌组23、3879.8专业资料\n.第9轮灌组9、5279.8第24轮灌组24、3779.8第10轮灌组10、5179.8第25轮灌组25、3679.8第11轮灌组11、5079.8第26轮灌组26、3579.8第12轮灌组12、4979.8第27轮灌组27、3479.8第13轮灌组13、4879.8第28轮灌组28、3379.8第14轮灌组14、4779.8第29轮灌组29、3277.4第15轮灌组15、4679.8第30轮灌组30、3174.2专业资料\n.表5-2机井2轮灌组划分表轮灌组号辅管号轮灌组流量（m3/h）轮灌组号辅管号轮灌组流量（m3/h）第1轮灌组1、6038.7第16轮灌组16、4538.7第2轮灌组2、5938.7第17轮灌组17、4438.7第3轮灌组3、5838.7第18轮灌组18、4338.7第4轮灌组4、5738.7第19轮灌组19、4238.7第5轮灌组5、5638.7第20轮灌组21、4138.7第6轮灌组6、5538.7第21轮灌组22、4038.7第7轮灌组7、5438.7第22轮灌组23、3938.7第8轮灌组8、5338.7第23轮灌组24、3838.7第9轮灌组9、5238.7第24轮灌组25、3738.7第10轮灌组10、5138.7第25轮灌组26、3638.7第11轮灌组11、5038.7第26轮灌组27、3538.7第12轮灌组12、4938.7第27轮灌组28、3438.7第13轮灌组13、4838.7第28轮灌组29、3338.7第14轮灌组14、4738.7第29轮灌组30、3237.2第15轮灌组15、4638.7第30轮灌组20、3135.4表5-3机井3轮灌组划分表轮灌组号辅管号轮灌组流量（m3/h）轮灌组号辅管号轮灌组流量（m3/h）专业资料\n.第1轮灌组13、3238.7第15轮灌组27、4638.7第2轮灌组14、3338.7第16轮灌组28、4738.7第3轮灌组15、3438.7第17轮灌组29、4838.7第4轮灌组16、3538.7第18轮灌组30、4938.7第5轮灌组17、3638.7第19轮灌组31、5038.7第6轮灌组18、3738.7第20轮灌组12、5138.7第7轮灌组19、3838.7第21轮灌组11、5238.7第8轮灌组20、3938.7第22轮灌组10、5338.7第9轮灌组21、4038.7第23轮灌组1、738.7第10轮灌组22、4138.7第24轮灌组2、838.7第11轮灌组23、4238.7第25轮灌组3、938.7第12轮灌组24、4338.7第26轮灌组4、538.7第13轮灌组25、4438.7第27轮灌组619.35第14轮灌组26、4538.75.2.6水力计算5.2.6.1滴灌管最大铺设长度(1)允许水头差ΔHs的确定设计流量偏差率qv＝0.2，灌水器的流态指数x＝0.5，设计水头hd＝10m，根据公式（5-15）、（5-16）计算，毛管允许水头差为2.26m。(2)滴灌管允许出水口数目和最大铺设长度专业资料\n.选择管径为20mm，壁厚1.0mm，公称压力100kPa的滴灌管，根据公式（5-17）计算：Nm＝309，即滴灌管最大允许铺设长度：Lm＝309×0.3＝92.7m。根据地块尺寸，选定Lm＝60~90m，满足灌水均匀性要求。5.2.6.2灌溉系统水力计算(1)毛管进口水头毛管进口水头由滴头工作压力、毛管水头损失和地形高差组成，由于地面较平坦，取ΔZ＝0m。灌水器的工作压力100kPa。根据公式（5-18）计算，毛管进口压力为15.17m。(2)计算支管入口压力经反复试算，1号机井的支管选用φ63PE管，壁厚5mm，工作压力0.4MPa；2、3号机井的支管选用φ50PE管，壁厚4mm，工作压力0.4MPa。支管为多口管道，每个出流口为一条毛管，出流口间距为1.5m。支管按多孔管计算水头损失。支管入口压力包括毛管进口压力、支管水头损失和地形高差。由于地面较平坦，取ΔZ＝0m。根据公式（5-18）计算，支管进口压力为17.61m。(3)干管、分干管水力计算管径选择直接关系到工程投资与运行管理费用，因此合理选择管径是管道系统设计的重要环节。经过反复试算，干管与分干管选项取φ125PVC-U管。选取最末端最不利的一组进行水力计算。由于地面较平坦，取ΔZ＝0m。根据公式（5-18）计算，各机井干管入口压力见表5-4。专业资料\n.表5-4管道水力计算表井号（m）（m）（m）148.4011.5818.25240.3911.5211.26352.0924.689.80(4)系统扬程计算首部损失10m，泵路损失根据井管确定，可取5m，根据公式（5-17）计算，系统扬程应为48.514m。表5-5机井1管网系统水力计算表项目管道长度（m）设计流量（m3/h）管径（mm）内径（mm）水头损失（m）干管PVC12515879.8125117.45.141分干管PVC9015639.99084.67.104支管PVC9012039.99084.65.464支管PE63939.963533.399毛管PE20500.9720161.791滴头工作压力10首部枢纽损失10动水位55高程差0.5合计98.399专业资料\n.表5-6机井2管网系统水力计算表项目管道长度（m）设计流量（m3/h）管径（mm）内径（mm）水头损失（m）干管PVC1108838.7110103.61.444分干管PVC757838.79084.63.365支管PE506219.45042.219.565毛管PE20500.9720161.791滴头工作压力10首部枢纽损失10动水位35高程差0.5合计81.665表5-7机井3管网系统水力计算表项目管道长度（m）设计流量（m3/h）管径（mm）内径（mm）水头损失（m）专业资料\n.干管PVC11025038.7110103.64.103分干管PVC905038.79084.62.517支管PVC7510419.47570.63.132支管PE505019.45042.215.778毛管PE20500.9720161.791滴头工作压力10首部枢纽损失10动水位40高程差0.5合计87.8215.2.7首部枢纽与水泵选择首部枢纽系统包括水泵、离心式和网式组合过滤器，为了保证系统的安全稳定运行，在其首部设置有变频装置、控制阀、进排气阀、逆止阀、压力表、减压阀等安全保护装置。根据上述扬程和流量，选配水泵，3眼机井水泵型号见下表。表5-8水泵性能参数表井号水泵型号流量Q（m3/h）扬程H（m）3电机配套功率（kW）1200QJ80-99/98099372175QJ40-84/7408418.53150QJ40-96/12409618.5专业资料\n.5.2.8工程材料用量及工程估算滴灌工程材料表包括水源工程、首部设备、管材管件、土方量等项。专业资料\n.表5-9工程材料表序号工程项目名称单位数量一水源工程　　1更新机井井深80m眼12改造机井井深100m眼13改造机井井深80m眼1二首部枢纽工程　　1井房面积17.69m2座32水泵175QJ40-72/6套33变频控制器MBS(k)-15套34逆止阀DN100只35水表LXLDN100只36法兰闸阀DN100只37空气阀DN50只38压力表1.0MPa只39叠片式过滤器3″套610离心式过滤器4″套3三田间管网工程　　1UPVC管（0.5MPa）φ140m4017.32PE（0.6MPa）φ110m9604.353UPVC三通φ140个28专业资料\n.4UPVC三通φ110个885弯头φ140只56弯头φ110只87UPVC管堵φ140只378UPVC管堵φ110只1099滴灌管φ20m37971810PE管堵φ20只588311旁通φ20只588312打孔器14mm个213泄水阀DN50只214空气阀DN25只2续表5-9工程材料表序号工程项目名称单位数量四土建工程　　1管道土方开挖m320092管道土方回填m318083管道镇墩（C15砼）m3194泄水阀井个25闸阀井个735.8低压管道输水灌溉工程典型设计5.8.1基本资料专业资料\n.该项目地处溪翁庄镇玉林山庄，工程控制面积200亩，该地块起伏较大，最大高差25m左右。项目区种植葡萄、苹果，南北向种植。果树的株行距一般为4m×5m。该地区多年平均降水量648mm，降水量年内分配不均，年际间变幅也较大。工程所在地土壤为砂土。冻土层深度80~120cm。玉林山庄灌溉水源为地下水。项目区现有1眼水源井，机井深205m，井径300mm，改造后单井最大出水量为80m3/h，动水位135m，水量充足，水质良好，可充分满足作物灌溉要求。5.8.2规划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＝4.0mm/d②灌溉水利用系数：η=0.85③计划湿润层深：0.80m④土壤干容重为1.40g/cm3⑤适宜土壤含水率上下限分别为24.7%、16.9%（占干土重百分比）。5.8.3灌溉制度与工作制度5.8.3.1灌溉制度(1)设计灌水定额m根据公式（5-1），经计算，设计灌水定额为32.94mm（21.96m3/亩）。(2)灌水周期T专业资料\n.由公式（5-3）计算，灌水周期为6.72d，取7d。5.8.3.2设计灌水流量管道灌溉系统日工作小时数12h，系统设计流量为61.55m3/h。计算结果表明，现有水源满足灌溉要求。5.8.3.3系统灌溉工作制度出水栓都采用了φ90的出水栓，出水流量在20m3/h左右。每个轮灌组可控制3-5个给水栓或根据实际需要进行灌溉。故此处不列灌溉制度表。其他管道灌溉地块亦如此。5.8.4管灌系统设计方案5.8.4.1管网布置原则①管网布置紧密结合地块形状及地形条件。②管线尽量平顺，减少起伏和转折点。③总体力求管线长度最短，最大减少投资。5.8.4.2管网布置方案管道系统采用干管、分干管和支管三级固定管道，分干管和支管呈鱼骨型布置，地面使用塑料软管灌溉。在分干管最低处设置泄水井，根据现场勘测确定泄水井的具体位置。支管间距为50~75m，出水口间距50m。(1)管材选择本项目所在地块地形起伏较大，最大高差25m左右，土层薄瘠，山岩裸露，土石方开挖困难，因此，本次选取UPVC塑料管作为系统的输水管道，公称压力0.63MPa。专业资料\n.(2)出水口与软管的布置出水口选用G1Y1-H/L分体移动式给水栓，给水栓分上栓体和下栓体，塑料网状花管与给水栓上体连接，连接方式为快速接头式。以给水栓为中心，以塑料网状花管为半径在全圆范围内给果树灌溉。(3)管径确定管径选择直接关系到工程投资与运行管理费用，因此合理选择管径是管道系统设计的重要环节，通常采用经济流速法确定干、支管的管径。初选干管与分干管管径均为φ140，内径为130.2mm；支管管径为φ110mm，内径为103.6mm。工作压力均为0.63MPa级。根据目前国内生产的各种软管的技术特性及经济指标，移动软管选择φ50涂塑软管。5.8.5管道水力计算系统采用潜水泵通过固定管道将水送到多个给水栓进行控制灌溉，干管和支管的水力计算方法采用《农田低压管道灌溉工程技术规范》行业标准有关要求。(1)给水栓的流量和移动软管出口压力根据系统流量确定给水栓同时工作个数，每次轮灌上打开3-5个给水栓工作。移动软管的工作水头不宜过大，以避免冲刷田地，一般将移动软管的工作水头定为0.2m。(2)管道水头损失计算专业资料\n.管路系统采用塑料管，选择输水管线较长，位置较高的给水栓工作点为最不利点进行水力计算。各级管道沿程水头损失计算成果见表5-28。表5-28管网系统水力计算表项目管道长度（m）设计流量（m3/h）管径（mm）内径（mm）水头损失（m）干管5880140130.21.052一分干管13080140130.22.358六支管219.280110103.67.315进口设计水头5沿程水头损失10.725局部水头损失1.072首部枢纽损失5动水位135泵路损失6.75高程差23合计186.547有利点扬程为161.1m，扬程平均取值173.8m。根据流量和扬程，初步选择水泵为250QJ80-180/9，流量80m3/h，扬程180m。5.8.6水泵选型与配套灌溉系统水泵的设计扬程要考虑泵路损失、管路损失、首部损失以及地形高差等因素。经计算，系统扬程为172.84m。专业资料\n.选用潜水泵，其型号为250QJ80-180/9，流量80m3/h，扬程180m。5.8.7工程材料用量及工程估算果树管灌典型设计工程材料及工程量主要包括设备及材料、土方及其它。工程材料用量及工程量见表5-29。表5-29工程材料表一水源工程　　1改造机井井深205m眼1二首部枢纽工程　　1井房面积17.69m2座12变频控制器MBS(k)-30套13水泵200QJ50-54/4套14逆止阀DN100只15水表LXLDN100只16法兰闸阀DN100只17空气阀DN50只18压力表1.0MPa只19叠片式过滤器3″套210离心式过滤器4″套111柔口DN100只112弯头φ110个2专业资料\n.三田间管网工程　　1钢管（1.25Mpa）DN150m451.52钢管（1.25Mpa）DN125m2322.63钢管弯头DN125个174钢管异径三通150×125×150个145钢管三通150个26出水口φ90套517泄水阀DN32只148空气阀DN25只39闸阀DN80只11四土建工程　　1管道土方开挖m36942石方开挖m36943管道土方回填m312484管道镇墩（C15砼）m311专业资料