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果园喷灌系统设计及分析[含CAD图纸和文档全套资料打包]

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果园喷灌系统设计及分析

摘要：题目设计的是利用种植园地附近深井的水源，在峪口一块苹果树地中铺设一套喷灌系统，以增加对水源的利用率，缓解此地的干旱情况，以提高苹果的产量。设计的主要内容包括：对灌区的自然条件、生产条件和社会条件等基本的资料调查、收集、和整理，确定运行方案，并进行了轮灌编组与工作制度确定，不同灌水定额情况下的运行参数的计算等。另外管道系统设计包括各级管道的布置，管长、管径以及连接方式的设计、动力设备的制定包括控制设备的选择、喷洒器的选型、水泵的选型、水泵工作范围及扬程计算、泵配套动力的选择等。除此之外，本设计还进行了设备的投资预算及经济分析，包括喷灌系统设备明细和投资预算、运行费用计算等，并计算了效益费用比和还本年限。

关键词:喷灌系统系统设计经济效益苹果树

毕业论文外文摘要

Design and Planning of The Sprinkling Irrigation System in The NumberⅠApple Garden area

Abstract

Subject under discussion to utilize source of water of well, in arid loess plateau lay one sprinkling irrigation system in the one area, in order to increase the utilization ratio to the source of water, the situation of alleviating the valley and arid, improve the output of the apple.

The main content designed contain: Operation scheme,To take turns irrigation system go on organize into groups sureness of working system, different operation parameters that pours water under the quota situation, etc.In Pipeline system, At all levels pipeline assign, pipe choose, pipe diameter, in charge of long connecting designing of way, control the choice of the equipment, choose and work sureness of the parameter, etc. in type of the spraying device.For the pump station pressurizing Choice, water pump of type, sureness, water pump of working range, lift of water pump calculate and related power choice of equipment, etc.The investment budget of the equipment and economic analysis Including sprinkling irrigation system equipment detail and investment budget, operate the expenses to calculate etc. It calculate with lasting economic analysis by law benefit expenses than and service life of repaying principal.

Keywords：rinkling irrigation system Conceptual design Economic benefits Apple tree

1 引言 1

1.1 世界水资源状况 1

1.2 我国水资源严峻形势 2

1.3节水灌溉与农业可持续发展 3

1.4 可行性分析 5

2 苹果树地喷灌系统设计 8

2.1 苹果树地喷灌设计基本资料 9

2.1.1果树地水源情况 9

2.1.2果树地气侯状况 9

2.1.3 地理位置与地形 9

2.1.4 果树地土壤资料 10

2.1.5 作物种植情况 10

2.1.6 动力系统资料 10

2.1.7 其他资料 10

2.2 灌水定额与灌水周期的制定 10

2.2.1灌水定额制定 10

2.2.2灌水周期制定 11

2.3 管道规划设计方案 11

2.4 喷头选型和布置间距组合 12

2.4.1 确定控制喷灌质量的参数 12

2.4.2 喷头选型及其参数确定 13

2.4.3 确定间距组合 13

2.5 喷点的组合布置设计 14

2.5.1 确定喷头工作点及支管位置 14

2.5.2 计算喷头在工作点上喷洒的时间 14

2.5.3 计算支管每日可喷洒的工作位置数 14

2.6 轮灌编组和工作制度 15

2.7 确定各级管道的流量 16

2.8 管道系统设计 17

2.8.1 主干管设计 17

2.8.2 支管设计 17

2.8.3 干管设计 18

2.8.4 管道水力计算 18

2.9 水泵选型 20

3 材料设备选用和工程预算 20

3.1 主要材料设备的选用及投资 20

3.2 喷灌系统总费用计算 22

3.3 经济效益计算 24

3.4 经济效益分析 24

结论 26

参考文献 27

致谢 28

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A3-喷灌系统管道布置图.gif

内容简介：: 毕业论文题目：果园喷灌系统设计及分析作者:学号：专业：班级：指导老师： (姓名) (专业技术职务)评阅者： (姓名) (专业技术职务)年月毕业论文评价表指导教师评语建议成绩指导教师签名年月日评阅人评语建议成绩评阅人签名年月日答辩与评分综合成绩答辩小组负责人签名年月日院学术委员会意见主任（院长）签字：年月日毕业论文中文摘要果园喷灌系统设计及分析摘要：题目设计的是利用种植园地附近深井的水源，在峪口一块苹果树地中铺设一套喷灌系统，以增加对水源的利用率，缓解此地的干旱情况，以提高苹果的产量。设计的主要内容包括：对灌区的自然条件、生产条件和社会条件等基本的资料调查、收集、和整理，确定运行方案，并进行了轮灌编组与工作制度确定，不同灌水定额情况下的运行参数的计算等。另外管道系统设计包括各级管道的布置，管长、管径以及连接方式的设计、动力设备的制定包括控制设备的选择、喷洒器的选型、水泵的选型、水泵工作范围及扬程计算、泵配套动力的选择等。除此之外，本设计还进行了设备的投资预算及经济分析，包括喷灌系统设备明细和投资预算、运行费用计算等，并计算了效益费用比和还本年限。关键词:喷灌系统系统设计经济效益苹果树毕业论文外文摘要Design and Planning of The Sprinkling Irrigation System in The NumberApple Garden area AbstractSubject under discussion to utilize source of water of well, in arid loess plateau lay one sprinkling irrigation system in the one area, in order to increase the utilization ratio to the source of water, the situation of alleviating the valley and arid, improve the output of the apple.The main content designed contain: Operation scheme,To take turns irrigation system go on organize into groups sureness of working system, different operation parameters that pours water under the quota situation, etc.In Pipeline system, At all levels pipeline assign, pipe choose, pipe diameter, in charge of long connecting designing of way, control the choice of the equipment, choose and work sureness of the parameter, etc. in type of the spraying device.For the pump station pressurizing Choice, water pump of type, sureness, water pump of working range, lift of water pump calculate and related power choice of equipment, etc.The investment budget of the equipment and economic analysis Including sprinkling irrigation system equipment detail and investment budget, operate the expenses to calculate etc. It calculate with lasting economic analysis by law benefit expenses than and service life of repaying principal.Keywords：rinkling irrigation system Conceptual design Economic benefits Apple tree目录1 引言11.1 世界水资源状况11.2 我国水资源严峻形势21.3节水灌溉与农业可持续发展31.4 可行性分析52 苹果树地喷灌系统设计82.1 苹果树地喷灌设计基本资料92.1.1果树地水源情况92.1.2果树地气侯状况92.1.3 地理位置与地形92.1.4 果树地土壤资料102.1.5 作物种植情况102.1.6 动力系统资料102.1.7 其他资料102.2 灌水定额与灌水周期的制定102.2.1灌水定额制定102.2.2灌水周期制定112.3 管道规划设计方案112.4 喷头选型和布置间距组合122.4.1 确定控制喷灌质量的参数122.4.2 喷头选型及其参数确定132.4.3 确定间距组合132.5 喷点的组合布置设计142.5.1 确定喷头工作点及支管位置142.5.2 计算喷头在工作点上喷洒的时间14 2.5.3 计算支管每日可喷洒的工作位置数142.6 轮灌编组和工作制度152.7 确定各级管道的流量162.8 管道系统设计172.8.1 主干管设计172.8.2 支管设计172.8.3 干管设计182.8.4 管道水力计算182.9 水泵选型203 材料设备选用和工程预算203.1 主要材料设备的选用及投资203.2 喷灌系统总费用计算223.3 经济效益计算243.4 经济效益分析24结论26参考文献27致谢28果园喷灌系统设计及分析1 引言水资源短缺已成为制约我国农业及国民经济可持续发展的重要因素。据统计，我国实行以需定供的水资源开发利用战略。每年农业生产用水占整个工农业生产、生活用水的80%。而真正直接用到农业生产中的水量仅是这80%中的30%40%，这种一方面水资源紧缺，一方面又因为灌溉粗放导致水资源严重浪费现象，不仅加剧了水资源的供需矛盾，而且也将对农业生产的可持续发展产生负面影响。节约用水，合理配置水资源，发展节水灌溉，提高水的利用率，是搞好现代农业生产的必由之路 ,是实现农业可持续发展的关键措施。1.1 世界水资源状况当今世界面临着人口、资源与环境三大问题，其中水资源是各种资源中不可替代的一种重要资源，水资源问题已成为举世瞩目的重要问题之一。地球表面约有70%以上面积为水所覆盖，其余约占地球表面30%的陆地也有水存在，但只有2.53%的水是供人类利用的淡水。由于开发困难或技术经济的限制，到目前为止，海水、深层地下水、冰雪固态淡水等难被直接利用。比较容易开发利用的、与人类生活生产关系最为密切的湖泊、河流和浅层地下淡水资源，只占淡水总储量的0.34%,还不到全球水总量的万分之一，因此地球上的淡水资源并不丰富。随着经济的发展和人口的增加，世界用水量也在逐年增加。目前全球人均供水量比1970年减少了1/3，这是因为在这期间地球上又增加了18亿人口。世界银行1995年的调查报告指出：占世界人口40%的80个国家正面临着水危机，发展中国家约有10亿人喝不到清洁的水，17亿人没有良好的卫生设施，每年约有2500万人死于饮用不清洁的水。联合国预计，到2025年，世界将近一半的人口会生活在缺水的地区。水危机已经严重制约了人类的可持续发展。早在1972年联合国召开的“人类环境”会议和1977年召开的“水”的会议就向全世界发出警告：“水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机便是水。”据联合国“国际人口计划研究项目”的划分，人均水资源占有量小于500 m3的地区属于水危机地区，大于500 m3而小于1000 m3为水紧缺地区，大于1000 m3而小于1600 m3为缺水地区，只有大于2000 m3才为水平衡地区。1.2 我国水资源严峻形势中国多年平均年降水总量为6.2万亿m3。折合年降水深648 mm。地表水资源量即为河川径流量，全国河川径流量为2.7万亿m3，其中地下水排泄量6780亿m3，冰川融水补给量560亿m3 。全国多年平均地下水资源量8288亿m3，其中山丘区6762亿m3，平原区地下水资源量1874亿m3。扣除地表水与地下水相互重复水量，全国水资源总量2.88万亿m3，人均占有水资源量只有2220 m3，约为世界平均值的1/4。，且时空分布不均，长江以南地区水资源量占全国的81，耕地和人口分别占全国的36和54；长江以北地区，水资源量占全国的19，而耕地和人口分别占全国的45和35。由于受季风气候影响，水资源的年内和年际差异很大，特别是北方地区，春旱夏(秋)涝，旱涝无常。华北(黄河、淮河、海河流域)和部分长江流域及西北地区，约占全国人口、耕地12的地区都属于缺水地区。华北及胶东地区地表水及地下水资源总量为665.5亿m3，全区人均水资源占有量仅404 m3，不及全国平均数的16，世界平均数的124，属水危机地区，也是我国水资源供需矛盾最突出的地区。由于工农业和城镇生活用水剧增，地表水和地下水开发率已分别达到53和83.5，均居全国之首。过量引水使这一地区有的河流在干旱季节干涸，地表水不足而导致地下水超采，使大面积地下水位下降，许多地方已出现地下水漏斗区，比如，仅河北省年超采深浅层地下水约400亿m3，主要用于农田灌溉，沧州地区形成总面积达1.3km2的大漏斗，中心水位下降超过50m。沿京广线地段，地下水埋深已由开采初期的23m降到810m，胶东半岛龙口、莱州和寿光等沿海地区，因地下水位下降已发生海水入侵、地下水咸化等问题。缺水问题已成为华北地区国民经济发展的重要制约因素。我国每年农田灌溉用水达4000多亿 m3，占总耕地面积50%左右，农业用水量占全国总用水量的70%。在农业用水量中，灌溉用水量又占其80%，灌溉用水量是全国用水的大户。灌溉用水的利用率只有40%左右，与发达国家70%80%相比，明显偏低。2000年，华北地区农业50水文年缺水50.98亿m3，75水文年缺水169.4亿m3。显然，如果采用先进的灌溉节水技术，将全国已建灌区的灌溉水利用率在现有基础上提高10%20%，预计每年可节约水量380760亿m3，我国从根本上解决华北水资源供需矛盾还有赖于南水北调中线和东线工程的实施。但因工程浩大且艰巨，输水距离长，造价高，故近期尚难实现。因此，发展农业灌溉必须走节水高效之路。我国目前农业用水存在两大突出矛盾：一是水资源严重不足，制约着农业灌溉面积的进一步扩大和现有灌溉面积的灌溉保证程度的提高，如华北地区近年来实灌面积一直维持在1.2亿亩左右，仅相当于有效灌溉面积的80左右，且有逐年下降的趋势。为发展工农业生产和满足城镇生活用水的要求，超采地下水现象较为普遍，引起地下水位连年下降，一般年降0.51.0m，一些地区灌溉供水量不能满足作物高产的需水要求。二是已经开发利用的水资源浪费、污染严重，灌溉水的有效利用率低。不少地方由于灌溉工程老化失修、质量低劣、管理不善和灌水技术落后等原因，灌溉水的利用系数很低，华北地区自流渠灌区和井灌区土渠的渠系水利用系数分别为0.30.5和0.60.7(发达国家已达0.9以上)，渠灌区和井灌区的田间水利用系数分别为0.700.80和0.800.90。此外，目前全国每年有大量未经处理的工业废水和城市生活污水直接排入河湖水体或渗入地下，经过处理重复利用的比重很低，不仅造成水资源的浪费，而且对人民健康和农业生产危害极大，使可利用的水资源遭受严重破坏，从而造成水资源短缺，也为进一步利用带来很大困难。与此同时，带来土壤、水文地质条件恶化，土地生产能力下降，生态环境遭受破坏。1.3 节水灌溉与农业可持续发展如想处理好缺水和发展农业灌溉之间的矛盾，只能坚持开源和节流并举的两大方针。就开源来讲，随着水资源开发程度的不断提高，水源条件开发相对容易的地方不断减少，再新开发水源难度越来越大，费用也随之增长。而节流即节约用水、提高农业水资源的有效利用率，节水灌溉又是节水的一项重要举措，那么节水灌溉究竟要节哪些水呢？将灌溉水自水源输送到农田，满足作物的需要，可以分为三个环节，即通过输配水系统把水送到田间；在田间为作物所利用；作物吸收的水通过光合、蒸腾作用最后产出收获量。节水灌溉在这三个环节中都有水可节。即减少输配水损失；在田间减少深层渗漏和株间蒸发；在第三个环节中，提高水分的产出率也是节水。大力发展节水农业不仅潜力巨大，而且易于实施，费省效宏。因此，保护水资源，坚持科学用水，节约用水，提高有限水资源的利用率，发展节水型农业，既是缓解水资源供需矛盾，保证华北地区农业持续发展的正确选择，也是建立高产、优质、高效现代化农业的需要，是我们要长期坚持的一项重要战略措施。全球性水资源日益紧缺，使世界各国都在致力于发展节水型农业，研究并推广许多行之有效的节水技术，诸如渠道衬砌防渗、低压管道输水、改进地面灌水技术、发展喷灌与微灌、实施节水灌溉制度、推行水资源优化配置和管理、改变作物种植结构、选用作物耐旱品种、进行秸秆或薄膜覆盖、节水耕作栽培和化学节水等。这些技术，近十多年来在我国也有相当规模的发展，并取得了显著的经济效益和社会效益)据统计，到1992年全国已推广节水灌溉工程措施面积约2亿亩，其中低压管道输水灌溉面积约4350万亩，喷灌、微灌面积约1300万亩，渠道防渗控制面积1.4亿亩，目前在中央和各级政府的支持下，每年仍以推广千万亩的速度增长。而截至1992年，华北四省二市已发展喷灌、微灌面积约450万亩，管道输水灌溉面积约3100万亩，渠道防渗控制面积约2000万亩(防渗率20-30)。国际上，以色列的节水农业科研和开发居世界领先地位，该国的水、土资源条件很差，平原不足总面积15，沙漠占国土面积23，人均水资源占有量370m3，亩252 m3但他们的农业生产增长速度6070年代为12，80年代为7.5，1993年人均国民生产总产值已超过13000美元，跻身发达国家行列，其所以持续、稳定、快速增长，重视农业生产和农业科技是重要原因之一，而发展水利，全面推行节水灌溉起了极其重要的作用。在过去40年当中，以色列的灌溉面积从占耕地面积的15上升到49，增加了5.7倍，而同期年农业用水量只增长了4.6倍，灌区单位面积灌溉量从1949年的568 m3亩年降低到1989年的400 m3亩年，即减少了约13，以单位用水的产量来表示的灌溉水生产效率，从1949年的1.6kgm3上升到1989年的2.33kgm3，增长45。单位面积及单方水的出口创汇值1989年比1949年分别增长1.51倍和10倍。面对水资源严重不足的局面，以色列在农业发展中强调最有效地利用水，并把它作为农业政策的一个重要部分，采取北水南调，输水管道将地表水、地下水集中统一调配管理；制定和执行“水法”和鼓励节水的水管理政策，以及废、污、咸水处理利用等一系列开源、节流措施，并特别重视农业与水利措施结合以提高水分生产效率。目前以色列已全部采用喷、微灌。滴灌、微喷、移动管线和移动式喷灌，在灌溉面积中的比重已分别占60、10、5和251.4 可行性分析喷灌就是利用水泵和管道系统，在一定的压力下把水喷到空中，碎成细小的水滴，均匀降落在田间，供给作物水分的一种灌溉方法。它又称喷洒灌溉，有较显著的省水增产效益，是一种比较先进的灌水技术。图1-1喷灌系统组成示意图据估计，到2050年，我国的人口数量及工农业产值都将达到最高峰，到那时，缺水的情况会达到前所未有的程度。而从全球水资源情况来看，其水资源总量是一定的，虽然在多种条件下，使可用水增加，但明显赶不上所需要的水量的增加。因此，进行高效用水，节约用水是必由之路。我国农业用水占总用水量的72，对节约农业用水将具有重要意义。就目前来说，喷灌是最有效的节水和高效用水方法之一。与一般地面灌溉方式相比，喷灌能提高水利用系数3050，而且，喷灌不仅具有节水效果，同时还有增产，省地，保土，保肥，适应性强，可综合利用及便于实现灌溉机械化、自动化的优点。因此，在实现我国农业机械化过程当中，喷灌将起到非常重要的作用。在现代化灌溉中，喷灌占有相当的比例。我国现代化灌溉面积(喷微灌)约1533万hm2 (1998年)，其中喷灌面积约133.3万hm2，而澳大利亚的喷灌面积能占总灌溉面积的76、德国为53、意大利为100、美国为87。大量生产实践和田间实践证明，喷灌有如下许多优点:(1)提高农作物产量与品质。喷灌对增加农作物产量的作用是多方面的。喷灌可以适时适量地满足农作物对水分的要求，从每公顷喷洒几百方水到上千方水，只要控制喷洒的时间、速度即可实现。喷灌大大减少了沟渠和田埂占地，一般可提高耕地利用率7一15，这对于单产较高的小麦等条播作物进一步提高产量效果十分明显。实践表明，喷灌比地面灌可提高产量15%25%。喷灌可以调节田间小气候增加近地层空气湿度，调节温差和昼夜温差，不但可避免干热风、霜冻对作物的危害，而且可显著提高水果、蔬菜、茶叶、烟草等经济作物的品质。(2)用水量省灌溉水的损失，一是发生在从水源到田间的输水过程中，二是发生在田间灌水过程中，即配水过程。我国地面灌溉水利用系数仅为0.40.45，换言之有一半多的水量在灌溉过程中白白浪费掉了。喷灌通常采用管道和防渗渠道等输水、配水，输水损失很小。其次，喷灌是利用喷头直接将水比较均匀地喷洒到作物叶面上，田面上各处的受水时间相同，只要设计正确和管理科学，可以不产生明显的深层渗漏和地面径流，因此喷灌的灌溉水利用系数可以达到0.75以上，比传统的地面灌溉节水3040。(3)耕地利用率高灌溉均匀采用喷灌可以大大减少田间内部沟渠，田埂的占地，增加了实际播种面积，可提高耕地利用率7%15%。(4)适应性强喷灌一个突出的优点是可用于各种类型的土壤和作物，受地形条件的限制小。例如：在砂土地或地形坡度达到5%等地面灌溉有困难的地方都可采用喷灌。在地下水位高的地区，地面灌溉使土壤层过湿，易引起土壤盐碱化，用喷灌来调节上层土壤的水份状况，喷灌可避免也盐碱化的发生。由于喷灌对地形要求低，可以节省大量农田地面平整的工程量。(5)防止水土流失即保护土壤结构不被破坏和保持土壤肥力。这对于精细控制土壤水分、保持土壤肥力，适应换茬时两种作物对水分的不同要求极为有利。喷灌像降雨一样湿润土壤，不破坏土壤团粒结构，为作物根系生长创造了良好的土壤状况。(6)节省劳动力由于喷灌系统的机械化程度高，可以大大降低灌水劳动强度，节省大量的劳动力。例如各种喷灌机组可以提高工效2030倍。我国农业经营正向规模化、集约化方向发展，同样面临着提高农业劳动生产率的问题。喷灌的机械化程度高，将大大减轻灌水的劳动强度和提高作业效率，免去年年修筑田埂和田间沟渠的重复劳动。可以说，喷灌是我国今后全面实现农业机械化最有效的灌溉措施之一。此外，使用喷灌可以在灌水的同时施用肥料、杀虫剂、保水剂等化学药物。还可以防止产生土壤的次生盐碱化和沼泽化，并可以用来开垦荒漠。喷灌的缺点如下：(1)风和湿度对喷灌质量产生很大的影响风不但会将喷洒的水滴吹到远处，而且明显改变了各方向的射程和水量分布，影响灌水质量，甚至产生漏喷现象，一般风力大于3级时不宜进行喷洒作业。灌溉季节多风的地区应在设备选型的规划设计上充分考虑风的不利影响，如难以解决，则应考虑采用其他灌溉方法；而如果空气湿度过低，蒸发损失增大，灌溉水利用系数就会减小，当白天空气湿度过低时，可以考虑在夜间喷灌，以得到较好的喷灌效果。(2)要求较高的投资喷灌系统工作压力较高，对设备的耐压要求也高，因而投资一般较高。如固定管道式喷灌系统需投资13 50018 000元hm2；半固定管道式喷灌系统需投资4 5006 750元hm2；卷盘式喷灌机需投资4 500元hm2；大型机组约需投资6 000元hm2。这也是当前制约喷灌发展的主要因素。 (3)相对耗能高喷灌是利用水的压力使水流破碎成水滴并且喷洒到规定范围内，因此喷灌耗能较大。由此可见喷灌具有显著的省水、省工、少占耕地、不受地形限制、灌水均匀和增产等效果，属先进的田间灌水技术。与明渠输水的地面灌溉相比，喷灌节水30%50%，粮食作物增产10%20%，经济作物增产20%30%，蔬菜增产12倍。但喷灌也有一定的局限性，如作业受风影响，高温、大风天气不易喷洒均匀，喷灌过程中的蒸发损失较大等，而且喷灌的投资比一般地面灌水方法投资要高。茶园、露地蔬菜等且用固定式喷灌，大田作物可用机组式喷灌或移动（管道）式喷灌系统。我国虽在20世纪50年代就已建设了一些喷灌试验工程，但形成一定规模地研究、开发和生产应用则是进入70年代以后的事情。1976年喷灌列入国家科研计划，19771978年国家计委将喷灌列为重点推广项目，原水利电力部正式将喷灌列入水利建设计划。经过20多年的努力，全国绝大部分县开展了喷灌的试点、示范和推广工作，喷灌面积达到1266万hm2。喷灌不同于传统的地面灌溉，它需要各种专用材料和设备，为此我国研制了轻小型喷灌机、中心支轴式喷灌机、平移式喷灌机、软管牵引卷盘式喷灌机、滚移式喷灌机等设备。其中轻小型喷灌机已形成上10万台的年生产能力，电动中心支轴式喷灌机和滚移式喷灌机也已定型并批量生产。另外，我国还自行开发了塑料管等多种地埋管材和配套管件，开发了薄壁铝管、镀锌薄壁钢管等移动管材，并已形成批量生产能力，喷头以水平摇臂式喷头为主体，先后开发了PYl、PY2及ZYl、ZY2等4种系列的金属摇臂式喷头以及PYS系列塑料摇臂式喷头，此外，还有我国独创的步进式全射流喷头。这些喷头规格比较齐全，均已定型生产。我国原有水泵规格型号中适合轻小型喷灌机组的并不多，且效率偏低，体积、重量偏大。为此研制了喷灌专用系列水泵，具有结构紧凑、体积小，“三化”程度高，配套合理等优点，已普遍推广应用。尽管我国的喷灌专用设备的生产还存在质量不稳，综合配套水平不高，专用材质有待开发等问题，但已形成一定的生产能力和供应规模，基本可以满足当前建设节水灌溉工程的需要。“九五”期间是我国喷灌快速发展的时期，党的十四届五中全会和八届人大四次会议上明确提出要“大力普及节水灌溉技术”，1996年国务院决定在全国建设300个节水增产重点县，以点带面，推动全国节水灌溉的普及。这种形势有力地促进了喷灌事业的发展，全国喷灌面积从1992年的83.3万hm2发展到1997年的126.7万hm2，年平均增长率超过10。喷灌面积的发展带动了喷灌材料设备生产制造业的发展，不但应用较有基础的轻小型喷灌机组和金属移动管道的市场需求增加，以往应用较少的卷盘式喷灌机和圆形喷灌机的市场需求也呈现加大趋势。我国喷灌面积到1985年已达到66.7万hm2，此后因农村生产体制的变革以及对节水灌溉的认识比较肤浅，喷灌面积发展不快，各地区的发展也很不平衡。1985年原水利电力部组建了中国喷灌技术开发公司(1987年更名为中国灌排技术开发公司)负责开发和引进喷灌技术，并向发展喷灌的基层单位发放专项贴息贷款，有力地支持了各地发展喷灌、微灌的积极性。如北京市顺义县19851988年推广半固定式喷灌，全县5.3万hm2耕地都使用了喷灌，取得了显著的经济效益和环境效益，为我国在粮食作物上大规模发展喷灌提供了很有说服力的例证和成功经验。2 苹果树地喷灌系统设计峪口有一块果树地，南北长280m，东西宽130m，共36400m2。约3.6公顷，54亩。地块中全部种植苹果。地形特点：地块形状比较规则，东西坡度大约为10。此地原无灌溉设施。离地不远处有一口深25 m的水井，流量为25 m3/h，可连续抽水46 h，已有380V动力线，变压器容量为10 kVA。水质良好可灌溉果树地。现计划投资利用该水源向此片果树地铺设喷灌系统，以满足果树生长对水分的要求。经勘测、规划后，确定建设半固定管道式喷灌工程，投资按2011年最低贷款利率6%计息。2.1 苹果树地喷灌设计基本资料2.1.1果树地水源情况水源位置：地块西部不远处的水井。水的pH值：7.5。水质情况：见表1，矿化度1500mg/L，此处水质适用于灌溉。2.1.2果树地气侯状况平均气温：年平均气温10.3，无霜期177天，0积温4600，年日照时数2600 h；多年平均降雨量为700mm，80集中在6、7、8两月，春旱和秋旱频率为55；月最大日平均水面蒸发量：9.2mm，出现在5月，日最大水面蒸发量12mm/d，出在7月上旬；月最高温度：41.2；月最低温度：-26.5；相对湿度：60；主风向：西北。表1 水质情况表序号种类含量(mg/L) 序号种类含量(mg/L)123456789PH 7.5 6 氟化物 0.8浊度 7 7 氰化物无硬度 279 8苯酚类无锌离子无铁离子 0.285铝离子 311碳酸盐 306叶绿素A 无水温 20硫酸盐 42.4 9氯化物 12.1 10磷酸盐 0.245 17细菌总数 19 piceml 18含砂量 19钙离子 461 202.1.3 地理位置与地形灌区面积：36400m2 ，约合3.6公顷，84.3亩；地块形状为比较规则的长方形；地势东高西低。坡度大约为10；南北长280m，东西宽130m。2.1.4 果树地土壤资料土壤类型为砂壤土，土壤田间持水量22(重量%)，土壤含水量上下限按持水量的85%与65%设计。土层厚度1m左右，以下是破碎基岩。计划湿润层深度为60cm；土壤容重为1.45g/cm3 。2.1.5 作物种植情况果树株距3.0m，行距3.0m，果树进入盛果期平均树冠直径4.0m。作物走向：延梯田方向平均种植。以往地面灌溉实测结果表明，作物耗水高峰期为7月，该月日均耗水量5.6mm/d。现有灌溉方式：部分漫灌，大部分靠自然降雨。2.1.6 动力系统资料用水泵抽水，并使水具有规定的水头；配备与水泵相配套的电动机；本地区的供电在灌溉季节基本有保证；电费按2006年收费标准0.6元/kwh；2.1.7 其他资料喷灌系统的设备购置、安装等均委托喷灌工程公司进行灌区的交通状况良好，运输较为方便。2.2 灌水定额与灌水周期的制定2.2.1 灌水定额制定设计灌水定额和灌水周期是确定喷灌系统设计流量的依据，直接影响着喷灌工程的投资。灌水定额是指一次灌水的水层深度或一次灌水单位面积的水量。根据资料分析苹果树的湿润层深度h=60cm；土壤的含水量上下限按田间持水量的85%与65%设计。砂壤土的容重为1.45g/cm3，其田间持水量为22(重量%)，因风速低于3.4m/s，喷洒水利用系数取，则灌水定额按公式计算为： (1)式中： m设计灌水定额；h计划湿润层深度，取60cm、适宜土壤含水量的上下限（重量百分比）喷洒水利用系数2.2.2灌水周期制定灌水周期指灌区一次灌水所需要的天数。根据上述资料，高峰期苹果树日均需水量为5.6mm/d，则现阶段苹果树的灌水周期为： (2)取灌水周期为7天。式中：设计灌水定额作物日需水量喷洒水利用系数2.3 管道规划设计方案灌区地势东高西低，自上而下分为5块梯田，平均每块地块长280m，宽26m，面积为7280m2。再将整个地块延南北方向平均分为5个小区，每个小区长56m，宽130m。即将每块梯田都分为的5个地块。在灌水周期的7天内，各小区内部可进行单支管轮灌。此方案的优点是支管沿等高线布置，无逆坡支管，输水管虽有两级，但干管已经分流，可以适当减小管径，输水配水管道的总长度也较短。此种方案的投资较低，比较经济合理，适用于现阶段此种植地的现状。图2-1干管布置示意图另，初步确定本设计采用“丰”字型管道布置。“丰”字型布置的示意图，如图2-2所示。1-井；2-泵站；3-干管；4-分干管；5-支管；6-喷头图2-2 “丰”字形布置2.4喷头选型和布置间距组合因为采用小区的轮灌方式，所以用单支管的运行方式。如遇到特殊的情况，则另行处理。2.4.1 确定控制喷灌质量的参数砂壤土的允许喷灌强度为，因平均坡度小于5%，所以不用折减。风向多为西北风与西南风，相当于与支管成和，当风速为2.7 m/s时，选，因风向夹角为，所以调整为：考虑到本设计中最不利情况为风向夹角为的情况。可查的公式计算风系数则当，可查得间距系数。将、带入公式：得 (3)2.4.2 喷头选型及其参数确定查表可知，苹果树的喷灌系统雾化指标不应低于30004000hp/d。一般取上限较为妥当。根据分析，应选择喷头，此喷头工作压力为300kpa,嘴径为63，此时流量，射程R=16.5m,允许喷灌强度。选择本组参数主要考虑两个因素，一是喷头的射程合适，一个26宽的地块只需一个喷头就可将其宽度全面覆盖；另一个是按布置方案，支管的流量在15m3/h左右，按喷头的流量，差不多是5个喷头。管长也大致合适。根据上述指标计算雾化指标与喷灌强度雾化指标：满足喷灌工程技术规范要求。喷灌强度：故雾化程度和设计喷灌强度均满足要求。2.4.3 确定间距组合根据所确定的和，现在已知R=16.5m则移动铝管的节长有4、5、6m三种，现选用3节5m管，则；钢丝水泥管等节长均为3m，支管间距可为15m，考虑到风向为西北时，理应取，所以选定。最后确定；喷头选用型，工作参数，；性能参数，R=16.5m，。按设计风速，根据喷灌工程技术规范规定选取的布置间距，其组合的均匀度满足喷灌工程技术规范要求。2.5 喷点的组合布置设计2.5.1 确定喷头工作点及支管位置参考图纸1，在图中标出一、二、三干管的位置，再由东边界开始，间隔15m布置第一条支管，以后每隔15m布置一条，一、二、三干两侧均如此布置，再由每条支管入口后8m处布置喷头工作点，再沿支管每隔15m布置一个喷头工作点，最后将支管编号，整个灌区有25个支管工作位置，有125个喷头工作点。2.5.2 计算喷头在工作点上喷洒的时间 (4)式中：喷头间距，取15m； b支管间距，取15m； m设计灌水定额，45mm； q单喷头灌水量，2.71。即喷头在工作点上喷洒时间为3.74h，约等于3小时45分。2.5.3 计算支管每日可喷洒的工作位置数为充分利用每天可能的喷灌时间，也避免在刚刚喷灌过的湿地上拆装支管，确定配置两套备用移动支管，因此支管的拆装不占用喷洒作业时间。根据基本资料提供的情况，喷灌不在夜间作业，白天则有13h可以工作，所以 (5)式中：每天可喷洒位置数；T每天的工作时间；t喷头在工作点上的喷洒时间。取，即支管每天可喷洒3个位置，由布置示意图可知，相应的喷头每天可喷15个工作点。2. 5. 4 计算每根干管每次同时喷洒的支管数 (6)即每根干管每次同时喷洒的支管数为2。2.6 轮灌编组和工作制度轮灌编组的原则应遵循：（一）流量分散原则，即同时工作的喷头数和支管不要集中于一处，以免造成管道中流量过大。（二）流量均衡原则，既各次工作的喷头数大致相同，允许出现一两个变化，但不宜变化过大，以免出现喷头数过多、压力过低或喷头数过少压力过高的现象。（三）便于运行管理的原则，包括移动管道时总距离最短，不要移动到刚喷过水的新位置等。同时应满足上述计算的灌水周期、灌水定额等。喷灌系统的工作制度，就是支管轮灌方式或移动方式。图2-3两根支管同时工作时的轮灌方式支管轮灌方式，对于半固定式系统就是支管的移动方式。支管轮灌方式不同，干管中通过的流量不同，因此，适当选择轮灌方式，可以减小干管管径，降低投资。下面介绍常用的两根支管同时工作时的几种工作方式。见图2-3。本设计采用的是方式（d）进行轮灌。每个管段控制的支管工作位置见表表2.支管工作位置表管道名称管长编号条数喷头工作点数一干输水段AB165mAB-配水段BC120m1-101050二干配水段AD120m11-201050三干输水段AE90mAE-配水段EF120m21-25525表3.支管轮灌顺序表轮灌顺序一干二干三干支管号喷头数支管号喷头数支管号喷头数支管号喷头数支管号喷头数第一天支15支65支115支165支215第二天支25支75支125支175支225第三天支35支85支135支185支235第四天支45支95支145支195支245第五天支55支105支155支205支255由于各小区绝大多数情况只有一条支管工作，可以互不干扰，但每个小区的支管工作顺序组合起来之后对B、F两点的压力影响并不小，现将比较后的较好的轮灌顺序列如表3。2.7 确定各级管道的流量设计流量的计算如下：由于第三干管上每次只开一条支管，所以：主干管的流量为：2.8 管道系统设计2.8.1 主干管设计主干管为水泵的出水管，长约20m。仍然采用钢丝网水泥压力管。主干管的流量为40.65。则主干管的管径为： (9)式中： D管道直径（mm）；Q管道流量（）；V管中水的流速（m/s）。则选用内径为150mm的钢丝网水泥压力管。2.8.2 支管设计选用山西产薄壁铝管，每节长度为5m，每条支管13节，其中有4条带支管座。支管与干管上的给水栓用快速接头连接，入口后一段支管选用维塑软管，长3m，因此每条支管长68m，第一个竖管座至给水栓的距离为8m，其后每隔15m铝管有一竖管座，支管末端为第五个竖管座。为方便拆卸安装，支管采用同一口径。按规范要求，支管上任意两个喷头之间的水头差应不超过喷头压力水头的20%，即。由于所选用的铝管在竖管座处的局部水头损失不大，且于其后均有一部分流速水头转化为压力水头，所以式中的可用沿程水头损失带入计算。另外从各条支管位置处的地形来看，基本按照等高线布置。查喷灌工程手册，可查得、，又当，孔口数、时，多口系数F=0.499。各支管中首末两喷头的地形高差为0m（同一支管上喷头沿等高线布置），将数据带入公式得： (7)解得：选择外径40mm，内径38mm的铝管作为移动式支管。2.8.3 干管设计干管选择浙江产钢丝网水泥压力管，节长3m，先用经济管径法初选，待进行水力计算后调整管径。干管每天工作13小时，按每年工作100天计。则干管的管径为： (8)由于第三干管的流量不同于第一第二干管，所以管径可能不同，各管的设计管径及实际管径见下表：表.各管段经济管径及实际管径管段设计流量16.2616.268.13实选管径7575602.8.4 管道水力计算（一）支管入口压力水头本设计中最大水头差产生在首末端喷头间，所以应该选用末端喷头入口压力作为计算基准。支管入口水头应等于末端喷头工作水头、末端喷头入口与支管入口的高程差，竖管水头损失与支管水头损失诸项之和，由于喷头入口压力按国家标准规定系指喷头实际入口下200mm处的测管压力，所以竖管的计算长度应为竖管高度减0.2m。选用铝质竖管，内径25mm，长度1.2m，计算长度1m.末端喷头的工作水头以设计喷头压力的90计（用降低0.1的方法）支管沿等高线布置，入口与末端无高差，因此支管的压力水头为：即支管入口压力水头需保证有30.58m.（二）管道水头损失计算（1）沿程水头损失 (10)式中：摩阻系数；b管径指数；m流量指数。多口系数： (11)式中： N喷头数目，N=5；X位置系数，X=1。故，支管的沿程水头损失为：田间末级干管的沿程水头损失多口系数：F=0.54从水泵房到一、二干最远处一组轮灌区干管的沿程水头损失沿程水头总损失：（2）局部水头损失 (12)局部水头损失系数之和：（3）喷灌系统的设计水头考虑高差与扬程水头损失对扬程的影响取2.9 水泵选型根据工程所在位置的环境、水源条件和设计扬程、流量等实际情况，参照水泵制造厂提供的性能参数及水泵的性能曲线图选定所需要的水泵型号为IS100-65-250。主要性能指标为，配套电机型号为，功率为，效率。3 材料设备选用和工程预算3.1 主要材料设备的选用及投资喷灌系统的主要设备及投资列表如下表5. 喷灌系统的主要设备材料表序号名称规格单位数量单价(元)复价(元)备注1铝管TPL40-5节656542252钢丝网水泥管75-3m节1404563003钢丝网水泥管60-3m节703524504钢丝网水泥管150-3m节7483365快接软管TPL40-3根535.5177.56竖管33根25287007喷头个255213008直接头40个4018.57409堵头TPL40个531510给水栓上体TPL40个535.5177.511异径三通754075个1066.566512异径三通604060个5533313四通150150150个1757514阀门40 个5 2512515阀门75个25210416阀门60个1353517阀门150个165651890度弯头75个142421990度弯头60个136.536.520渐缩管15075个2244821渐缩管15060个1202022压力表1MPa个54522523流量计3英寸个220040024水泵IS100-65-250个12800280025电动机个12400240026安装附件200027规划设计费按设备费5%计1289.828安装施工费按设备费5%计1289.829运费300030税金及不可预见费设备费10%计2579.5合计33953.4此喷灌系统主要设备及投资费共25794.3元，平均每公顷设备投资7165.1元，每亩投资477.7元。规划、设计、安装、运输、施工、税金及不可预见费共8159.1元，平均每公顷2266.5元，每亩151.1元。此喷灌工程总投资33953.4元，平均每公顷投资9431.5元，每亩投资628.8元。3.2 喷灌系统总费用计算（一）工程总投资折算（分析期20年）由动态折旧公式：得： (13)式中：折旧费（元）喷灌工程总投资（元）折旧年限（a）年利率（%） -资金回收因子，或称为动态折旧系数或折旧费率（二）折旧费喷灌系统的各类折旧费用见下表表6 喷灌系统的各类折旧费用表项目投资原值（元）折旧年限（年）折旧系数折旧费（元）年平均大修费率（%）年平均大修费（元）水泵机组及电器设备5200200.067211293.2-钢丝网水泥管9086400.043261549.281.090.86铝管4225150.083771137.352.0181.72喷头130050.2184379管件等3956.3300.05101822.51.039.563阀门及充水设备1402200.06721348.671.521.03仪表类设备625100.1172179.6土建工程设施及其他8159.1300.051011696.21.081.59合计33953.47405.8414.763（三）年运行费用灌工程每年的运行费用包括能源费、维修费和日常管理费用。大修费：由表6可知年大修费合计为414.763元。动力能耗费：根据机泵配套功率、年运行小时数及农用电价。动力机的实际功率为水泵轴功率除以传动效率和电机效率。考虑一定的安全系数，按37计，年工作小时数以1300h计，估算能耗费如下： (14)式中： Q年运行电费(元)； N配套电机功率(kW)； T年运行小时数(h)；f农用电价(元/kWh)。年能耗费为28860元。管理费：参考其他工程经验按15元/亩计，管理费为810元。年运行费才C = 2886

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