管道式喷灌工程设计.doc

管道式喷灌工程设计2011年第5期(第39卷)黑龙江水利科技HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancyNo.5201l(TotalNo.39)文章编号:10077596(2011)05008702管道式喷灌工程设计魏长坤,韩燕,丛先宇(黑龙江北斗国土测绘有限公司,哈尔滨150001)摘要:eft对黑龙江省实际情况对管道式喷灌工程技术进行了研究,提供了一条可供借鉴的旱田节水灌溉方法,并根据黑龙江省的实际情况作出了实例设计.关键词:喷灌设计原理;喷头设计;管网水力计算;水头损失计算;泵的选型中图分类号:s275.5文献标识码:B喷灌作为一种先进的灌溉技术已广泛运用于世界各国农业生产中.我国自20世纪5O年代,对喷灌技术进行了大量的试验研究和推广.据统计,1992年全国喷灌面积81.5万hm,其中固定式占10.1%,半固定式占16.1%,移动式占73.8%.喷灌是一种机械化高效节水灌溉技术,具有节水,省劳,节地,增产,适应性强等特点,被世界各国广泛采用,喷灌面积不断增加.1喷灌情况简介1.1喷灌的定义喷灌是利用水泵加压或自然落差将水通过压力管道送到田问,经喷头喷射到空中,形成细小的水滴,均匀喷洒在农田上,为作物正常生长提供必要水分条件的一种先进喷水方法.与传统的地面灌水方法相比,喷灌具有明显的特点.1.2喷灌的特点1.2.1喷灌的优点包括:灌水均匀,用水量省.作物产量高.喷灌的适应性强.喷灌省地省工.1.2.2喷灌的缺点主要有:喷灌受风的影响大.需要一定的设备和管材,投资较大.需要较高的压力,耗能大.2黑龙江省喷灌发展概况黑龙江省喷灌的发展相对于全国属于落后的现状.我国自70年代就开始在全国范围内进行喷灌技术的研究,开发和生产利用.而黑龙江省则相对滞后.20世纪80年代才开始展开对喷灌的系统研究,在90年代加以实践.经过2O多年的不屑努力,初步形成了适合省内的技术体系,但技术集成度和成熟度水平一般.黑龙江省的旱田喷灌面积平均增长速度近年来保持在10%左右.黑龙江省比较成型的喷灌区主要集中在比较干旱的西部,例如肇州县的百万亩喷灌工程等.3喷灌工程设计实例3.1示范区基本情况所选喷灌示范区位于黑龙江省鸡东县北部,距县城约10km,范围为哈达镇程家村(新义屯,程家屯).示范区东临哈达河,西临程家村新义屯居民地,南临方虎公路,北临保国村耕地.E131.1049131.1322,5145.1736一45.1928.全区属丘陵地带,位于南北低山向穆棱河冲积平原过渡地带,地势在2.以上,起伏较小沟宽岗平.地势南北高,中部低;西部高,东部低.海拔介于172224m.土壤以白浆土为主.3.2示范区喷灌工程设计实例3.2.1喷灌设计保证率根据喷灌工程技术规范,确定本示范区灌溉保证率P=85%.3.2.2灌水定额的确定种植作物为玉米和大豆,平均灌水定额m为325.1m/hm,综合利用系数取0.90.3.2.3设计灌水周期设计灌水周期是指在连续无雨条件下,某种作物耗水旺盛时期的允许最大灌水间隔时间,计算公式为:=(1)式中:E为作物日耗水量,mm/d;为喷灌的综合利用系数;m为喷水定额,nlm.取设计灌水周期为9d.3.2.4单井出水量,单井灌溉面积1)根据当地提供资料知地下水单井出水量为40m/h.2)单井控制面积的计算公式为:Qt3I21(2)收稿日期20110215.作者简介魏长坤(1982一),男,黑龙江大庆人,助理工程师;韩燕(1982一),女,黑龙江牡丹江人,助理工程师;丛先宇(1979一),男,黑龙江佳木斯人,助理工程师o,一872011年第5期(第39卷)黑龙江水利科技HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancyNo.52011(TotalNo.39)式中:Q为单井出水量,In/h;t,为开机时间,h;为轮灌期的天数,d;卵为灌溉水利用系数;m综合平均灌水定额,m/hm2.经计算,Fn为20.57hm2.3.2.5井距,井数的确定1)井距计算公式为:L=K.(3)式中:K为系数,取27.8;A.为单井控制面积,hrn2;经计算为480m.2)本项目规划喷灌区面积为243hm,实际布置喷灌井眼数为18眼.3.2.6喷头设计3.2.6.1喷头的喷水量确定喷头采用等间距布置.支管间距喷头间距S均为20m.区内耕作层土壤属于黏壤土.取允许喷灌强度p允为8mm/h,则所选喷头的最大喷水量为320m./h.3.2.6.2喷头性能参数的选定由于示范区整理后耕地种植作物主要为大田作物,因此宜选用雾化程度较好,水滴适中的中压强度喷头.喷头采用PY,20A摇臂式喷头,其性能参数见表1.表1喷头性能参数表3.2.6.3喷灌强度,喷灌均匀度与雾化指标据喷灌工程设计规范,当设计风速为15.5m/s,在风向变化较少的情况下,喷头组合间距为o=b=20.0m,喷头射程R为19.5m.这时的组合喷灌强度P畸计算公式为:(4)式中:为布置系数,当号=1.03时,查得=1.63;为风系数,查得=1.34.经计算P喷为4_35mm/h<P允,号=1.03,满足国内的试验资料统计,喷灌的组合均匀系数c达到75%以上.号=6667,满足雾化指标要求.综上计算,所选喷头满足喷灌强度,喷灌均匀度和雾化指标的要求.3.2.7喷灌典型小区管网系统布置选定喷灌典型小区为不规则长方形,长420m,宽300m,实际种植面积13hm.区内布置1根干管,每条干管上可布置44根支管(两侧各22根),都通过一根干管输出水.支管间距,喷头间距均为20m,支管长度约130m,每根支管可布置8个喷头.两根支管同时工作,边界和角地区需可控角喷头,中间部分用全圆喷头.一883.2.8管网水力计算1)支管流量和管径计算公式为:Q支=8q=20m3/h(5)d支=陆(6)式中:6为管径指数,铝合金管b为4.74;m为流量指数,取1.74;为喷头工作水头,为40m;F为多口系数,取0.430;为支管长度,取130m.经计算,d为50.76mm.2)干管管径计算公式为:Q千=2Qx=40m/h<120m/h(7)故D=13/Q=82.22mm.支管,干管分别选管径为5,cp85的簿壁铝管.3.2.9水头损失计算及泵的选型1)喷灌管道沿程水头损失计算公式为:,(8)式中为摩阻系数,铝管,为0.86110;d为管内径,mm;m为流量指数,铝管m为1.74;6为管径指数,铝管b为4.74.则支管沿程水头损失h陪=13.35m,干管沿程水头损失=22.62m.沿程水头损失为=伎=5.75m.2)管道的局部水头损失计算公式为:SoQL(9)式中:s.为比阻,铝管s.为8.2110一;Q为管道通过流过,m/s;m为流量指数,铝管m为1.74;L为当量长度,歧为5.01,c干为8.73,则为0.08m,千为0.44m,为1.52m.3)喷灌系统设计水头的计算公式为:H=井+h+(1o)式中:Jl井为机井的设计扬程,m;h为竖管高度,m;hv为喷头工作压力水头,m;,为沿程水头损失,m;为局部水头损失m.经计算日为105.24m.4)水泵选择,根据设计扬程及设计流量选择潜水电泵,其参数及其配套功率及效率见表2.表2175QJ40120/10型井用潜水泵主