毕业设计（论文）-苹果园滴灌设计.doc

摘要本工程位于中国农业大学石羊河生态与农业节水试验站。果园种植作物为苹果。该设计系统主要采用地下水灌溉，通过收集当地基本资料，拟定规划设计参数，进行水量平衡分析，拟定出比较合理的灌水制度。在此基础上进行了管网规划布置及水力计算，并选择各个管道的经济管径，保证了管材使用的经济性。最后，做了工程的概预算，该工程总投资约30583.46元。经济效益显著，六年的时间即可还本，并且使果园增产15%以上。总体而言，该工程是一套与我国的经济发展水平相适应的高效节水灌溉工程。关 键 词：滴灌灌溉，苹果园，设计说明 AbstractThe project is located in Shiyanghe Experimental Station for Water-saving of Agriculture and Ecology, China Agricultural University. The crop of the orchard is apple. This system mainly uses groundwater for irrigation, and by collecting basic information on the local, planning design parameters, doing water balance analysis, it will then develop a more reasonable system for irrigation. On this basis, we will do a planning of the pipe network layout and hydraulic calculation, and choose the economic diameter of each pipe, as far as possible to ensure that the use of the economy. Finally, we do a project budget, which with a total investment of 30583.46 Yuan. The economic benefits of the project is significant. It takes less than six year for the project to pay back for the principal and with the project, orchards can yield more than 15%. Overall, the project is an efficient water-saving irrigation project which is adapted to the level of our economic developement .Key words：Drip irrigation，Apple orchard，Design specification 目录摘要IABSTRACTII目录III第一章 绪论1第二章 工程概况22.1当地水文经济概况22.2苹果生长概况32.3苹果树灌水时期3第三章 滴灌系统设计53.1灌水器选择和规划设计参数53.2水量平衡计算73.3 管网布置8第四章 灌溉制度94.1 灌水定额94.2 灌水周期94.3 一次灌水延续时间10第五章 滴灌工作制度115.1 轮灌组数115.2 轮灌组的划分方法11第六章 管网水力计算136.1 管材选择136.2 流量计算及管径确定136.4 水泵扬程计算16第七章 首部枢纽设计187.1过滤设备187.2施肥器187.3水表197.4压力表197.5进排气阀207.6逆止阀207.7镇墩和阀门20第八章 投资概算218.1 编制概预算依据218.2 预算内容21第九章 效益分析与经济分析239.1 节水、节地、生态环境效益239.2 增产增收效益239.3 其他效益239.4 节水灌溉工程经济分析23第十章 施工组织设计2610.1 工程施工2610.2 管网冲洗、系统试运行及管沟回填2810.3 工程验收2910.4 微灌工程的运行管理29致 谢32参考文献33IV中国农业大学学士学位论文 第一章 绪论第一章 绪论石羊河流域是甘肃省河西内陆河流域中人口最多、经济较发达、水资源开发利用程度最高、用水矛盾最突出、生态环境问题最严重的流域之一。现状流域水资源已严重超载，致使流域的生态环境日趋恶化，其危害程度和范围日益扩大。民勤北部生态环境已濒临崩溃，荒漠化问题尖锐突出，如果不尽快采取紧急抢救措施，民勤将会在不远的将来演变为又一个“罗布泊”。随着中国的经济改革和对外开放，工农业均得到了大量的发展，农业节水不仅是我国国民经济和社会可持续发展所要求的，也是我国农业资源，尤其是水资源短缺、水土资源配置失衡等严峻形势所决定的。农业节水对保障国家水安全、粮食安全和生态安全，推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和作用。我国农业缺水的问题在很大程度上要依靠节水予以解决，加强对我国节水农业技术的研究，以科技创新促进生产力发展，建立与完善适合我国国情的现代节水农业技术体系，将成为促进我国节水农业可持续发展的重大战略举措之一。农业是用水大户，农业节水具有举足轻重的作用。建立不同区域的农业节水模式，是实现水资源可持续利用和农业可持续发展的重要举措。滴灌是苹果节水优质丰产的重要灌溉技术。滴灌工程施工、操作简单易行，适应性强, 特别在干旱缺水地区极具推广价值。对于苹果的种植来说，水分是其重要组成部分。在果树栽培过程中，适时灌水是保证果树丰产，稳产，优质的重要条件。苹果树每合成1kg干物质要消耗142-500kg水，亩产1500kg的苹果园每年每亩需要375-525t水，相当于790mm的降水量，如果加上蒸发消耗，需要的更多，因此一切有灌水条件的地区，在生长期中应该及时浇水补充。 当前，对苹果树的灌溉主要依赖地下水，在这样的形式下，对苹果的田间灌溉采用传统的漫灌的方式进行，浪费严重，苹果的产量和品质较低，效益不高。实施节水灌溉已经成为苹果种植可持续发展的关键所。先进的滴灌节水灌溉系统在节水方面体现出明显的优势，有效地提高了水资源的利用率，缓解了用水供需矛盾，是当前实施苹果园节水灌溉的一套极为有效的途径，具有广阔的应用前景34中国农业大学学士学位论文 第二章 工程概况 第二章 工程概况2.1当地水文经济概况2.1.1社会经济状况流域行政区划包括武威市的古浪县、凉州区、民勤县全部及天祝县部分，金昌市的永昌县及金川区全部，以及张掖市肃南裕固族自治县和山丹县的部分地区、白银市景泰县的少部分地区，流域共涉及4市9县。流域主要行政区分属武威、金昌两市，武威市是以农业发展为主的地区，金昌市是我国著名的有色金属生产基地。流域内交通方便，物产丰富，有色金属工业及农产品加工业发展迅速，是河西内陆河流域经济较繁荣的地区。全流域2003年总人口226.89万人（含古浪引黄灌区9.83万人），农业人口174.57万人（含引黄灌区9.63万人），非农业人口52.32万人；城镇人口73.39万人（含引黄灌区0.35万人），农村人口153.5万人，城市化率32.35%；耕地面积556.75万亩，农田灌溉面积449.98万亩，基本生态林池灌溉面积26.46万亩，农业人口人均农田灌溉面积2.58万亩；国内生产总值（GDP）138.45亿元，农民人均纯收入2476元。流域内已基本形成以凉州区和金川区为中心的二元城市发展格局，城镇人口主要集中于凉州区、金川区、河西堡镇及各县城关镇等。2.1.2工程概况该工程位于中国农业大学石羊河农业与生态节水试验站，试验站地处甘肃省武威市凉州区东河乡王景寨村，毗邻国营大型黄羊河农场及市良种繁育场，距武威市区30公里，面积为23亩，地势平坦。种植作物为苹果，株距为4m，行距为5m，种植方向为东西向。2.1.3气象资料该站属大陆性温带干旱区，气候干燥，风沙大，生态环境脆弱，多年平均气温7.7，极端最高气温34、极端最低气温-26；平均日照时数2968h；多年平均降水量163.2mm，多年平均蒸发量2019.9mm；多年平均风速2.81m/s，45月平均风速达3.13.4m/s，7级以上大风年日数15.9 d；浮尘、扬尘、沙尘暴等天气多年平均为14.6次，最多达30多次，多发生在35月份；无霜期155d；冻土层深度一般在0.81.2m，最大冻土深度1.56m。区内日照时间长，昼夜温差大，适于多种农作物栽培，也利于发展高产、优质、高效农业。2.1.4土壤特性站内现有耕地600亩，耕地土壤为绿洲灌耕土，质地为沙壤，土层厚度达2-3m，由于风积作用，表层为沙和沙壤土地，下层为壤土，结构疏松，孔隙率52%，田间最大持水率22%25%，容重1.54g/cm3。2.1.5灌溉水源站内无任何地表水，生产、生活用水全部为地下水，在果园现有机井1眼，水量较充足，出水量为5060m3/h，静水位为20m，动水位1314m。2.2苹果生长概况苹果是蔷薇科苹果属植物的果实，该属约25种，苹果树是栽培最广泛的果树。苹果是梨果的一种，由子房和子房外围的组织发育而成。苹果树多为异花授粉，有24的花座果较为理想。虽然成熟苹果的大小、形状、颜色和酸度因品种和环境条件的不同而差异很大，但通常圆形，直径50100mm(24吋)，带红色或黄色。苹果树是落叶乔木树高可达15m，栽培条件下一般高35m左右。树干灰褐色，老皮有不规则的纵裂或片状剥落，小枝光滑。单叶互生，椭圆至卵圆形，叶缘有锯齿。伞房花序，花瓣白色，含苞时带粉红色，雄蕊20枚，花柱5枚。果实为仁果，颜色及大小因品种而异。喜光，喜微酸性到中性土壤。最适于土层深厚、富含有机质、心土为通气排水良好的沙质土壤。水是苹果树的重要组成部分。据测定，苹果树每合成1kg干物质要消耗142-500kg水，亩产1500kg的苹果园每年每亩需要375-525t水，相当于560-790mm的降水量，如果再加上蒸发消耗，需要的更多，因此在有灌水条件的地区，在生长期中应该及时浇水补充。对没有浇水条件的地区要想法拦蓄自然降水和注意保墒，以便能保证高额丰产。2.3苹果树灌水时期不同苹果对水分的亏缺反应不同，即对干旱的忍耐能力或适应性有差异。苹果的需水特性主要受遗传性决定；由吸收水分的能力和对水分消耗量的多少两方面来支配。苹果属于中性植物，不同生长期对水份的要求不同。（1）发芽前后至开花期，此时浇水可促进新梢生长，加大叶面积，增强光合作用，保证开花坐果。北方果区春旱，此期间灌水尤为重要。（2) 新梢生长和幼果膨大期灌水，这时果树的生理机能最旺盛，称为需水临界期。水分不足时叶片中翁多幼果中的水分，造成落果。严重干旱时叶片还会向根组织抢水，影响根的吸收作用，致使果树生长弱、产量低。（3) 果实迅速膨大期灌水，生理落果后留下来的果实迅速膨大，花芽大量分化，灌水可满足果实肥大对水的要求，促进花芽分化，为连年丰产创造条件。但这次浇水要掌握“需浇不过量，小水看情况，只促叶功能，不促枝旺长”，因为浇水过多反而会促进枝梢生长，影响花芽分化。（4) 果实前后及休眠期，秋施基肥后应立即浇水，以便根系尽早恢复吸收功能。落叶后浇水能有效地保持土壤温度，对安全越冬甚为有利。中国农业大学学士学位论文 第三章 滴灌系统设计 第三章 滴灌系统设计3.1灌水器选择和规划设计参数3.1.1滴头选择滴头的选择是滴灌系统设计首要工作，也是关键性工作，选择是否恰当直接影响到工程的投资和灌水质量。滴头选择主要依据作物种类和作物种植模式、土壤性质等因素综合考虑。不同作物对灌水的要求不同，相同作物不同的种植模式对灌水的要求也不同。对于果树来说，其株间行距大，所以需要双排布置毛管。表3-1滴头选择参考表土壤质地滴头选择流量（L/H）滴头间距（m）砂土2.1-3.20.3壤土1.5-2.10.3-0.5粘土1.0-1.50.4-0.5数据来源：微灌工程技术规范(GB/T 504852009)试验站苹果园的土壤主要是沙壤土，由上图可知，应选择滴头流量大于3.2 L/H，滴头间距0.3-0.5 m。所以本工程采用北京市绿源塑料有限责任公司生产的压力补偿式滴头。其产品性能如下：滴头工作水头为10m，滴灌毛管进水口压力0.1MPa；滴头间距0.5m；滴头流量为4L/h；3.1.2滴灌土壤湿润比微灌时被湿润的土体占计划湿润总土体的百分比称为土体湿润比。在实际应用中，常以地面以下20-30cm处的湿润面积占总灌水面积的百分比表示。各种土壤和作物恰当的最小湿润比还没有明确的结论。对于苹果这样的宽行距作物，合理的设计目标应是至少达到根系水平截面面积的1/3，至多2/3。根据微灌工程技术规范GB/T 50485-2009建议，设计土壤湿润比取值范围为30%-50%。表3-2 微灌设计土壤湿润比（） 作 物 滴灌 微喷灌 作 物 滴灌微喷灌果 树苹果、瓜类2540305040604070蔬菜粮、棉、油等作物6090609070100100数据来源：微灌工程技术规范(GB/T 504852009)式中：P滴灌设计土壤湿润比，；为毛管间距，=5m；为湿润带宽度，根据微灌工程技术规范P98页，本工程取1.5m由于25%30%40%,符合规范要求。3.1.3设计耗水强度设计耗水强度应采用设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值，并应由当地试验资料确定，在无实测资料时可通过计算或由下表选取。表3-3 设计耗水强度（mm/d） 作 物滴灌微喷灌作 物滴灌微喷灌 果 树 苹果、瓜类蔬菜（保护地）3536234647 -蔬菜（露地）粮、棉、油等作物474658 58数据来源：微灌工程技术规范(GB/T 504852009)根据以上数据确定设计耗水强度为Ea =5mmd。3.1.4计划湿润层深度对苹果树的田间实测，90的根系在150cm深度内，而果树的计划湿润层深度为0.5-1.2。根据苹果树的根系状况以及土壤和地下水的情况，而且滴灌的计划湿润层深度不能太深，因此确定计划湿润层深度为0.8m。 3.1.5 土壤田间持水量土壤田间持水量及适宜土壤含水量上、下限。土壤的田间持水量取为30，适宜土壤含水量上、下限分别为田间持水量的90和65。3.1.6灌溉水利用系数灌溉水利用系数：根据微灌工程技术规范要求：灌溉水的利用系数应不低于90%，因此取=95。3.1.7系统工作小时数设计系统日工作小时数应根据当地水源和农业技术条件确定，不宜大于20h。因此，取t=20h3.1.8灌水器设计允许流量偏差率依据微灌工程技术规范，确定设计允许流量偏差率为20。3.2水量平衡计算根据微灌面积和灌溉设计补充强度，计算滴灌系统所需的最小供水流量，根据微灌工程技术规范(SL103-95)： （m3/h） 式中：设计区灌溉面积，hm2。Ia设计供水强度，mm/d；Ia =Ea-P0；Ea设计耗水强度，取5.0mm/d；系统日最大运行时数，h，系统设计时应留出一段非运行时间用于系统检修和其他预想不到的停机故障等。我国现行规范规定，日最大运行小时数不大于20h，但根据国内外实际操作经验，为降低系统投资，日最大运行时间可以达到20h。灌溉水利用系数，取为0.95。P0有效降雨量，由地区相关资料知，多年平均降水量163.2mm；只有渗入到作物根系层内并为作物所吸收利用的降雨才能称为有效降雨，本文依据气象站的降雨资料，采用美国水土保持站（USDA Soil Conservation Service ）推荐的公式（Smith，1992）计算有效降雨量P0 ，计算公式如下： P0=Pt(125-0.2 Pt)/125 Pt250mmP0=125+0.1Pt Pt250mm式中，Pt为气象站测定的一次降雨的总降雨量根据以上公式得：P0=0.33mm/d则m3/h，水井的供水流量80m3/h，因为80m3/h，则该水源满足滴灌系统的要求。3.3 管网布置采用双排布置的方法，在每棵树下面设置8个滴头，滴头间距0.5m，排间距2.0m。1-毛管 2-果树 3-滴头 4-支管中国农业大学学士学位论文 第四章 灌溉制度 第四章 灌溉制度4.1 灌水定额设计灌水定额应根据当地试验资料按下式计算确定： 式中， 设计灌水定额，单位：mm；灌溉水利用系数，单位：%，取=95% 土壤田间持水率，单位：%，取=30%P 土壤湿润比，单位：%； p=30%H 计划土壤湿润层深度，单位：mm；取H=800mm适应土壤含水量上限，取田间持水量的90%；适应土壤含水量下限，取田间持水量的65%；mm4.2 灌水周期滴灌的灌水周期用以下公式计算：式中，T灌水周期，d； e作物需水旺盛期日平均耗水量，mm/d；其中，e值的大小可以根据当地滴灌试验资料或群众灌水经验确定，亦可根据下式估算：式中，遮阴率（%），即在垂直阳光照耀下，作物的阴影面积和总面积之比，对于果园，幼树期A为20%-40%，成年果树A为60%-80%；取平均值A=40%； 作物需水旺盛期最大蒸腾量，mm/d。根据微灌工程技术规范(SL103-95)，取=10mm/d；，所以T=4d4.3 一次灌水延续时间滴灌的一次灌水延续时间与作物设计灌溉强度、灌水周期、计划湿润土层深度、湿润比和滴头流量、间距以及滴灌带铺设间距有关。计算公式如下：式中：t1 一次灌水延续时间，单位h。n 一棵树下安装的滴头个数；n=8；果树行距，单位m。=5m；果树株间距，单位m。=4m；q 滴头流量，单位Lh。q=4L/h。灌水时间根据目前实践经验，一般在灌水高峰期一个轮管组灌水延续时间在310小时较适宜； 所以，t1=12h 中国农业大学学士学位论文 第五章 滴管工作制度 第五章 滴灌工作制度本工程为了较少投资，提高设备利用率，增加灌溉面积，所以采用轮灌制度。轮灌一般是将支管分成若干组，由干管轮流向各组支管供水，而支管内部则同时向毛管供水。5.1 轮灌组数滴灌系统工作制度由随机、续灌、轮灌灌溉3种配水方式。随机供水灌溉只适用于一个系统多个承包户、种植多种作物的形式。全系统续灌要求系统内全部管道同时供水，对设计灌区内所有作物同时灌水，因而系统流量大增加工程投资，供水时间短设备利用率低，只适用于较小的滴灌系统。滴灌系统一般采用轮灌配水方式，其灌水方式是以同时开启数条(对)毛管为一个基本灌水单元，运行时他们按轮灌分组依次轮流受水；对于基本灌水单元上游的各级管道一般是上以级管道向下一级管道配水时下一级管道轮流受水。按作物需水要求，滴灌系统划分的轮灌组数目如：式中：N允许的轮灌组最大数目，取整数；其他字母定义，参考前面公式由于T=4d，t1=12h 所以轮灌组数不能超过7。5.2 轮灌组的划分方法通常在支管的进口安装闸阀和流量调节装置，使支管所管辖的面积成为一个灌水单元，称为灌水小区。一个轮灌组可包括一条或若干条支管，也就是支管分组供水，支管内部同时供水。要求每个轮灌组的流量大小既不能超过井的出水量，又不能明显小于井的出水量。每个轮灌组的流量要相差无几，以防流量变化过大导致管道损坏。此次设计，由于地形和流量的影响，划分轮灌组5个，在三天内完成灌溉。流量均为3.6m3/h左右。表 5-4 轮灌组划分表轮灌组编号支管名称流量（m3/h）总流量（m3/h）支13.503.50支23.833.83支33.623.62支4支52.780.863.64支63.463.46五个轮灌组的总流量为18.05 m3/h 中国农业大学学士学位论文 第六章 管网水力计算 第六章 管网水力计算6.1 管材选择用于管道输水的灌溉管材较多，按管道材质可分为塑料管材，金属管材，水泥管材和其他材料管四类。管材选择技术要求： 能承受设计要求得工作压力。管材允许工作压力应为管道最大正常工作压力的1.4倍。当管道可能产生较大水击压力时，管材的允许工作压力应不小于水击时的最大压力。 管壁要均匀一致，壁厚误差应不大于5%。 地埋暗管在农业机具车辆等外荷载的作用下管材的径向变形率（即径向变形率与外径的比值）不得大于5%。 满足运输和施工的要求，能承受一定的局部沉陷应力。 管材内壁光滑，内外壁无可见裂缝，耐土壤化学侵蚀，耐老化，使用寿命满足设计年限要求。 管材与管材、管材与管件连接方便。连接处应满足工作压力、抗弯折、抗渗漏、强度、刚度及安全等方面的要求。 移动管道要轻便、易快速拆卸、耐碰撞、耐摩擦、不易被扎破及抗老化性能好等。 当输送的水流有特殊要求时，还应考虑对管材的特殊需要。如灌溉与饮水结合的管道，要符合输送饮用水的要求。根据本工程要求，选择用聚氯乙烯硬塑料管。6.2 流量计算及管径确定6.2.1各级管道流量计算由于轮灌组3为本区域最大的轮灌组，所以以它为研究对象。其最长的毛管上面有60个滴头最大毛管流量：L/h 支管最大流量：m3/h干管最大流量： m3/h管径的确定：（1）管径确定应满足的约束条件管网任意处工作应不大于该处的公称压力。 管道流速应不小于不淤流速，不大于最大允许流速。设计管径必须是已生产的管径规格。树状管网各级管道管径应由上到下逐级逐段变小。在井灌区和一些小面积的管道灌溉工程中多采用计算工作量较小的经济流速法。（2）确定各级管道管径由于选取的成型的压力补偿式滴灌管，所以毛管管径已定。支管及其上级管道的管径运用经济管径法进行确定，其公式如下：其中，D管道管径，mm;Q管道流量，m3/h干管管径：mm支管道直径支管名称流量（m3/h）管径（mm）支13.5024.32支23.8325.44支33.6223.25支42.7821.67支50.8612.05支63.4624.18根据表格分析得：干管选用32mm1.6mm PE管，为了维修方便和减小水头损失，支管5同其它支管一样都选用32mm*1.6mm的PE管。6.3.1 管网水力计算的定义及步骤管网水力计算是在管网布置和各级管道流量已经确定的前提和满足的约束条件下，根据拟定的管径、流量、长度、管道长度和管件等计算水头损失。确定首端工作压力，再根据机井动水位埋深、进出水泵管道水头损失等，计算水泵设计扬程，从而选择适宜机泵，管网水力计算一般按以下步骤进行： 确定管网水力计算的控制点管网水力计算的控制点是指管网运行时所需最大扬程的出流点，即最不利灌水点，一般应选取离管网首端较远且地面高程较高的地点。 确定管网水力计算的线路对于不同的轮灌组，计算的线路长度和走向不同，应确定各轮灌组的水力计算线路。通过计算比较，加以确定。本设计采用支管2线路进行计算。 确定管段流量管段流量计算方法是将给水栓作为节点，根据各节点流量计各个管段流量，自控制点沿线路向上逐级推算各管段设计流量。 各管段管径及水头损失计算6.3.2 管网水力计算根据地形情况和管网布置形式，选出管道系统的最不利点进行管网水头损失计算。在本地块中，通过查图可知，由于本地块较小，各轮灌组离水源的距离相差不大，因此，以水头损失最大的轮灌组进行系统水头损失计算。 毛管水头损失计算由于采用压力补偿式滴头，允许水头变化在1040m范围内，仍可满足均匀度80%的要求，根据厂家提供的铺设长度要求，不再进行毛管损失计算，毛管进水口处要求水头为10m水柱高。 支管水头损失计算实际管道往往有许多管段组成，在各管段之间还有各种形式的管件连接等，水流在流动过程中，流向或过水断面发生变化，从而引起能量的转化并伴随着有能量的损失，由此产生了局部水头损失。局部水头损失一般以流速水头损失系数来表示。管道的总局部水头损失等于管道上各局部水头损失之和，在实际工程设计中为简化计算，总局部水头损失通常按沿程水头损失的10%15%考虑。根据下式计算支管水头损失：.查表得式中各参数： m=1.75，b =4.75；本设计中，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算，即支管沿程损失支管名称管径（mm）流量（m3/h） 管长（m） 沿程水头损失（m）支1323.5040.02.13支2323.8360.33.76支3323.6249.42.79支4322.7831.21.11支5320.8646.50.21支6323.4646.52.43局部水头损失：m。支管水头损失：m支管进水口压力：m 干管水头损失计算根据下式计算干管水头损失：.查表得式中各参数:m=1.75，b =4.75；局部水头损失取沿程水头损失的10%，即干管流量 m3/h，干管管径为32mm1.6mm PE管， mm,mmm干管总水头损失为m干管进入口压力为m6.4 水泵扬程计算6.4.1确定最不利轮灌组由于轮灌组2的支管沿程损失比较大，管道曲折，故确定第2轮灌组为最不利轮灌组。6.4.2系统总扬程计算由最不利轮灌组推求的总水头就是系统总扬程，由下式确定：H=H0+Hj+z1-z2式中：H系统总扬程，m； H0干管进口所要求的工作水头，m； Hj干管进口至水源的水头损失，包括水泵吸水管，水泵出口至干管进口管段、阀门、接头、肥料注入器、过滤器、和检测仪表的水头损失，假定Hj=8m； z1干管进口处地面高程，m； z2水源动水位平均高程，m。代入数据，得H=16.97+8+20=44.97（m）6.4.3水泵选型根据系统总扬程H=44.97m，流量Q=3.83m3/h,查水泵性能表，选用150QJ5（7级）型潜水电泵，其工作参数Q=5 m3/h，扬程H=36157m。水泵性能表见表6-1。表6-1 水泵性能表型号级数流量Q扬程H（m）转速n（r/min）功率（kW）效率（%）泵最大外径（mm）（m3/h）（L/s）轴功率电动机功率150QJ5551.3936.029000.981.550133750.01.362.2964.01.742.21179.02.163.01393.02.543.015108.02.944.013317122.03.324.019136.03.715.022157.04.235.0中国农业大学学士学位论文 第七章 首部枢纽设计 第七章 首部枢纽设计首部枢纽设计的主要任务是正确选择和合理配置有关设备和设施，以保证滴灌系统实现设计目标。首部枢纽包括水泵、动力机、肥料和化学药品注入设备、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力及流量量测仪表等。其作用是从水源取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。在选择设备时，其设备容量必须满足系统过水能力，使水流经过各设备时的水头损失比较小。在布置上必须把易绣金属件和肥料（农药）注入器放在过滤装置上游，以确保进入管网的水质满足微灌要求。7.1过滤设备选择过滤设备主要考虑水质和经济两个因素。筛网式过滤器是最普遍使用的过滤器，但含有机污物较多的水源使用砂过滤器能得到更好的过滤效果。含沙量大的水源可采用旋流式水砂分离器，但在开泵与停泵的工作瞬间，由于水流失稳，影响过滤效果，因此下游必须配置筛网或砂过滤器。筛网的网孔尺寸或过滤器的砂料型号应满足灌水器对水质过滤的要求，对于滴灌，过滤器滤孔的有效尺寸应小于灌水器流道直径的1/7。另外过滤器的过流能力要与水泵流量相适应。对水源的过滤要因地制宜，既考虑经济效益，又要满足灌溉用水标准。本地区地下水水质符合国家规定灌溉用水标准，但水体多砂，为了防止系统堵塞，本系统采用组合式过滤系统，即选用离心与网式组合的过滤站。必须注意：（1）因为不同的灌水方式对应不同过滤精度的过滤器，对滴灌，选用120目过滤精度的过滤站；（2）在过滤设备进水口前应安装一段与进水口等径的直通管，长度是进水口直径的10-15倍，以保证进水水流平稳；（3）当过滤网上积聚了一定的污物后，过滤器进、出水口之间的压力降会急剧增加，当压力降超过0.07MPa时，需要将网芯抽出，进行冲洗；（4）筛网过滤器规定进水方向必须由网芯外表面进入网芯内表面，切不可反向使用；（5）过滤设备安装在输配水管道之前。7.2施肥器微灌系统中向压力管道内注入可溶性肥料或农药溶液的设备及装置称为施肥（药）装置。根据节水灌溉工程实用手册第六章，节水灌溉工程常用材料设备，常用的施肥装置有以下几种。压差式化肥罐的工作原理是利用管道的压力差，使管道水流入装有固体肥料的化肥罐，然后再注入滴灌系统的管道。这是最简单而且最省钱的方法，不足之处就是由于肥料浓度的准确性受化肥罐体积和加水比例的影响难以控制，因此肥料的浓度经常发生变化，从而导致施肥不均匀；同时化肥罐体积有限，添加化肥次数频繁。在自压微灌系统中，使用开敞式肥料箱非常方便，只需把肥料箱放置于自压水源的正常水位下部适当的位置上，将肥料箱供水管与水源连接，将输液管及阀门与微灌主管道连接，打开肥料箱供水阀，水进入肥料箱可将化肥溶解成肥液，关闭供水管阀门，打开肥料箱输液阀，化肥箱中的肥液就自动的随水流输送到灌溉管网及各个灌水器。文丘里施肥器是根据瓶颈结构突减管内压力减小的水力学的文丘里管原理，使化肥罐中的肥料可以持续性地进入滴灌系统并保持浓度不变，但需要补充压力损失。因此，如果主管压力不够，需要连一个压力泵。注射泵是使用活塞泵产生高压，能注入溶液或液化肥料。干管水压决定了注肥的速度，注射泵需水力或电力驱动注肥，优点是肥液浓度稳定不变、施肥质量好、效率高，缺点是需用另加注入泵、造价高。为了确保滴灌系统施肥时运行正常并防止水源污染，必须注意以下三点：（1）化肥或农药的注入一定要放在水源与过滤器之间，肥液先经过过滤器之后再进入灌溉管道，使未溶解化肥和其他杂质被清除掉，以免堵塞管道及灌水器。（2）施肥和施农药后必须利用清水把残留在系统内的肥液或农药全部冲洗干净，防止设备被腐蚀。（3）在化肥或农药输液管出口处与水源之间一定要安装逆止阀，防止肥液或农药流进水源，更严禁直接把化肥或农药加进水源而造成环境污染。参照节水灌溉工程实用手册提供的型号，本设计选用型号为SFG-15016的压差式施肥器。7.3水表水表可以累计管道中流过的总水量。根据需要可以安设于首部，也可以安设于任何一条干支管上，如在首部安设水表，最好设于施肥器之前，以防肥液腐蚀水表。在选择水表时，应根据滴灌系统设计流量，选择接近额定流量的水表。选择水表时在同样口径和工作压力下，应用水头损失小的水表。LXS型旋翼式水表结构简单、耐用、造价低廉，所以得到了广泛的推广使用。其公称直径从15mm至150mm，流量参数从3m3/h至100m3/h。对本设计，在各分干管进口处选用LXS-25型号，额定流量为3.5m3/h，最大流量为7m3/h.。7.4压力表在过滤器和压差式施肥器的前后各安设一个压力表，可以观察其压力差，通过压力差的大小判定施肥量的大小和过滤器是否需要进行清洗。在本滴灌系统中，每条支管上都设置压力调节器，以保证分干管提供的压力满足支管进口要求。为了抽测某些滴头或某一部分系统的运行情况，还需要有一种便于携带和能够临时安设于毛管上的测压表。7.5进排气阀进排气阀一般设置在滴灌系统管网的高处或局部高处，在首部枢纽应在过滤器顶部和下游管上各设一个，其作用为在系统开启冲水时排出空气，以免管网排气不畅产生气阻，使管网破坏，影响正常供水；系统关闭管道排水时向管网补气，以防止负压产生。进排气阀的选用，目前可按“四比一”法进行，即进排气阀全开直径不小管道的内径的1/4。7.6逆止阀为防止水泵突然停机，使管网中的运动水流倒流产生水锤对管网的破坏，故在水泵出口处、施肥器上游布置逆止阀。7.7镇墩和阀门镇墩是指用混凝土、浆砌石等砌体定位管道，借以承受管中由于水流方向改变等原因引起的推力，以及直管中由于自重和温度变形产生的推、拉力。三通、弯头、变径接头、堵头、阀门等处也需要设置镇墩。镇墩设置要考虑所受力的大小和方向，并使之安全的传递给地基。中国农业大学学士学位论文 第八章 投资概算 第八章 投资概算8.1 编制概预算依据8.1.1 编制依据根据水利工程设计概（估）算编制规定 水利工程施工机械台时费定额规定编制依据。8.1.2 取费标准及计算说明工程预算由工程施工费、设备、材料购置费、其它费用（包括前期工作费、竣工验收费、业主监理费）、不可预见费等组成。在计算中，以元为单位，取整数。8.2 预算内容8.2.1项目内容项目包括机泵工程、泵房、农田水利工程等。 机械设备：推土机、挖土机、压路机、运输汽车、打孔器等，费用大概在2000元左右。 主要材料：水泵、管材、首部枢纽、附属设备、电线等。见表8-1表8-1 系统设备、材料清单及经费预算序号品种规格单位单价（元）计算数量订购数量金额（元）备注1PE管D=32（mm）m2.47294308760.76计算量加5%后为订购数量2PE管D=16（mm）m1.04036423842383接头D=32（mm）件31.001371444459.354异径接头32mm16mm件25.00671755堵头D=16（mm）件3.3.102107353.16等径三通323232件16.25697.2790等径弯头32mm32mm件1134448滴头16（mm）件0.42451247371989.59逆止阀件300.0022600.0010阀门2英寸只17.006711911进排气阀2英寸只50.002315012施肥灌30L个410.001141013过滤器11/2网式个150.001115014水表2英寸只120.001112015压力表5kg/c只30.00113016水电泵150QJ5台3000.00113000合计16695.9116695.91能耗费根据实际运行情况和当地农用电价格，可以粗略地根据水泵配套电机功率及年运用小时数进行估算。计算式为：C=NTf式中C年运行电费，元；N配套电机功率，kW；T年运行小时数，h；f电价，元/ （kWh）。计算结果详见表8-2，共计1102.71元。维修费维修费包括水井、控制室、机电及微灌设备的岁修、大修和日常维护等费用，按微灌工程设备投资的比例进行计算，结果见表8-2，共计300.2元管理费管理费包括人员工资和办公费用等，考虑到工程的面积等问题，管理费按4000元计。表8-2 工程投资表项目投资（元）折旧费维修费备注年限费用（元）维修费率（%）费用（元）首部枢纽1225.9510255.9561.3管材与泵16195.91151153.33218.9土建工程（控制室）20002050220.0其他用工180020年运行费1102.71前期工作费1600不可预见费900合计23721.861459.2300.21102.71中国农业大学学士学位论文 第九章 效益分析与经济分析 项目总投资K=23721.86+1459.2+300.2+1102.71+4000=30583.46元平均每亩地投资1329.7元年管理运行费用C=1459.2+300.2+1102.2+4000=6861.6元第九章 效益分析与经济分析9.1 节水、节地、生态环境效益项目建成后，由于采用了较先进的节水灌溉技术并配置了有效的农业节水措施，减少了作物的蒸腾蒸发及渠道的无效蒸发，提高了灌溉水利用系数，减少渠道占地，提高了土地利用率，节约了灌溉用水量，减缓了对地下的超采。9.2 增产增收效益项目区的项目实施后，采取了科学灌溉，科学施肥，科学管理，可增产约15%。9.3 其他效益项目实施后，缓解水资源紧张状况，提高土地利用率，节省劳动力，降低劳动强度，提高群众生活水平。节约和保护了地下水资源，同时具有明显的降尘抑沙作用，使人民的生活环境得到进一步改善，达到水资源的可持续利用，促进了农业的可持续发展，而且为工业和城乡建设的发展创造条件，从而促进社会经济的发展。9.4 节水灌溉工程经济分析9.4.1经济分析（1）效益计算项目区实施苹果园滴灌灌溉节水灌溉面积23亩，将带来节水、节电、节地、增产、增收等一系列经济效益，同时还会产生巨大的社会环境效益。 节水：节水灌溉工程建成后，节水工程每亩节水68.8m3，则23亩灌溉面积可节水1582.4m3。按0.20.3元/m3计算，可产生大约474.7元的经济效益，并且可以进一步利用本流域有限的水资源，使其发挥更大的作用。 节电节水灌溉每亩可节电约6度，则23亩可节电约138度，按0.5元/度的单价计算，可产生大约69元的经济效益。 节地与土渠相比，管道灌溉可节约5%左右；23亩可节约1.15亩，按每亩出产苹果2600kg，每千克1.0元计算，则可产生大约2990元的经济效益。 增产增收项目建成后，改善了供水条件，改善了灌溉现状，约比原来提高产量15%，按亩产量2600kg计算，则23亩地可以增产8970kg，则可产生大约8970元的经济效益。 综合效益通过以上四项计算，23亩苹果园灌溉面积节水灌溉的综合增产效益为12503.7元，每亩约543.6元。与此同时，该节水灌溉工程有利于减缓该流域水资源的进一步紧张，有利于促进水资源的可持续利用，可带来巨大的社会环境效益。（2）经