果园滴灌设计

设计基本资料 1 地形资料 果园面积 25hm2 南北长 520m 东西宽 480m 水平地形 测得有 1 2000 地形图 2 土壤资料 土壤为中壤土 土层厚度 1 5 2 0m 1 0m 土层平均干密度 1 4t m3 田间持水量 30 以占 土壤体积的百分比计 凋萎点土壤含水量 10 以占土壤体积的百分比计 最大冻土层 深度 100m 3 作物种植情况 果树株距 3 0m 行距 3 0m 现果树已进入盛果期 平均树冠直径 4 0m 遮荫率约为 70 作物种植方向为东西向 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 4 气象资料 根据气象站失策资料分析 多年平均年降雨量 585 5mm 全年降雨量的 60 集中于 7 9 月 并收集到历年降雨量资料 5 水源条件 该农场地下水埋深大于 6m 在果园的西南边有一口井 抽水试验结果表明 动水位为 20m 时 出水量 60m3 h 水质良好 仅含有少量沙 含沙量小于 5g h 滴灌系统规划设计参数 1 滴管设计灌溉补充强度 有上述资料 高峰期耗水量 Ee 5 6mm d 遮阴率 Ge 70 因此遮阴率对耗水量的修正系 数为82 0 85 0 70 85 0 k e r G 因此 滴灌耗水强度为 dmm 6 46 582 0 EkE cra 因上述 Ea为好水高峰期的耗水强度 所以设计耗水强度取为 dmm 6 4EI ac 不考虑淋洗水量 滴灌设计灌溉补充强度为 dmm 6 4II ca 2 滴灌土壤湿润比 根据相关资料 对于宽行距作物 在北方干旱和半干旱地区 设计土壤湿润比可取 20 30 考虑到苹果为经济作为 故滴灌湿润比取 p 30 3 灌水小区流量偏差 灌水小区流量偏差 qv 20 4 灌溉水利用系数 由于灌溉的水量损失很小 根据有关资料灌溉水利用系数 0 9 水量平衡计算 1 设计灌溉用水量 灌溉用水量是指为满足作物正常生长需要 由水源向灌区提供的水量 它取决于灌溉面积 作物生长情况 土壤 水文地质和气象条件等 各年灌溉用水量不同 因此需要选择一个典型年作为规划设计的依据 微灌工程一般采用降雨频率 75 90 的水文年作为设计典型年 设计典型年的选择和计 算方法可以参考有关工程水文书籍 2 来 用水平衡计算 来 用水平衡计算的任务是确定工程规模 如灌溉面积等 本设计水源为井水 由基本资 料可知 井的出水量为 60m3 h 取日灌溉最大运行时数 C 22h 则井水可灌溉的最大面积 为 2 a hm 82 25 6 410 229 060 10I CQ A 本果园面积为 25hm2 因此 该水源满足滴灌系统的要求 灌溉器选择与毛管布置方式 选用某公司内嵌式滴灌管 壁厚 0 6mm 内径 15 4mm 低头额定工作压力 ha 10m 额定 流量 qa 2 8L h 流态指数 x 0 5 滴头间距 0 5m 采用单行直线布置 即一行果树布置一 条滴灌管 查相关表可知在中壤土中 这种滴头流量的湿润直径为 0 8m 因此此种布置方下的湿润比 为 3033 35 0 8 0785 0 100 SS 785D 0 P 2 le 说明上述灌水器与毛管布置方式满足设计湿润比的要求 滴灌灌溉制度拟定 1 最大净灌水定额 微灌土壤计划湿润层深度取 0 8m 土壤中允许的缺水量占土壤有效持水量的比例取 40 则 mm 2133 0 8 01 03 04 01000 zpF1000m 0dmax 2 毛灌水定额 如果采用 m净 mmax 则 mm 3 23 9 0 21m m 净 毛 3 设计灌水周期 d56 4 6 4 21 I m T a 净 4 一次灌水延续时间 h 5 12 8 2 35 0 3 23SSm t lr 毛 a q 如果采用灌水周期为 2d 的高频灌溉 每次的净灌水深度为 4 4 2 9 2 mm 毛灌水深 度为 10 22mm 一次灌水延续时间为 5 47h 这样改变灌溉制度并不影响后面的水力设计 支 毛管水头差分配与毛管极限长度的确定 当 qv 20 时 灌水小区允许的最大水头偏差为 m 4 128 6577 12hhH 65 8102 035 0 1h35q 01h 77 12102 065 01h65q 0 1h minmaxs 0 5 1 d x l min 0 5 1 a x l max m m 根据支 毛管水头差分配比 得 m 84 112 4 45 0 H45 0 H m 26 2 12 4 55 0H55 0 H s s 支 毛 计算毛管极限长度为 m 91 5 0 8 25 01 1 4 1526 2 446 5 INT S KSq DH5 446 INTL 364 0 75 1 75 4 364 0 75 1 a 75 4 m 毛 管网系统布置与轮灌组划分 系统允许的最大轮灌组数为 个 最大 8 5 12 56 4 22 t CT N 如果实行高频灌溉 灌水周期 T 2d 则 个 最大 8 47 5 222 t CT N 低频灌溉和高频灌溉的轮灌组数相同 因此灌水频率的改变并不影响后面的系统设计 根据地块形状 采用毛管铺设长度为 80m 毛管采用丰字形布置 整个灌区共有 1040 条 毛管 每条毛管流量为 整个灌区所有灌水器的流量和为 L h 448 0 5808 2Q 毛 如果划分为 8 个轮灌组 每个轮灌组的流量约为 h m 6461000448 1040 3 58 2m3 h 该值小于水井的出水量 满足水量平衡的要求 轮灌组数和每个轮灌组的流量确定以后 管网布置也有多种方案 下面采用两种方案进行 比较 方案 1 共分 8 个灌水小区 一个灌水小区为一个轮灌组 灌水小区内支管长 195m 双 向控制 130 条毛管 每个轮灌组的流量为 58 2m3 h 如图 1 所示 方案 2 共分 24 个灌水小区 一个轮灌组控制 3 个灌水小区 灌水小区内支管长 65m 双向控制 44 条毛管 每个灌水小区流量为 每轮灌组流量 h m 19 7448 100044 3 为 59 1m3 h 如图 2 所示 图 1 方案 1 管网布置 图 2 方案 2 管网布置 方案 1 管道水力计算 1 毛管实际水头损失 由于毛管实际铺设长度为 80m 因此毛管实际的水头损失为 m1 51 365 080 4 15 1000448 104 81 11 1 LF D Q 104 81 1H 75 4 75 1 4 1 75 1 75 4 毛 毛实际 因此 毛管进口水头为 m1610 051 1 65 8ZHhh ABmin 毛实际毛进口 2 实际分配给支管进口水头计算 3 每条支管双向控制 130 条毛管 单侧 65 条毛管 每条毛管流量为 448L h 相当于支管 上有 65 个出水口 每个出水口的流量为 448 2 896 L h 每条支管长 780 4 195 m 如果支管采用 D110PVC 管 内径 103mm 支管水头损失为 4 m61 2 m2 31 366 0 195 103 100065 896 1048 905 1 LF D Q 1048 9 05 1 H 77 4 77 1 4 77 4 1 77 4 支实际 支 支 H 满足要求 支管进口水头为 m47 12031 216 10ZHhh BC 支毛进口支进口 4 分干管与干管水力计算 以第一轮灌为最不利轮灌组确定干管直径 分干管 1 长度为 80m 干管长度为 585m 由 于采用一个轮灌组控制一个灌水小区 因此分干管 1 与干管流量相同 h m 2 58QQ 3 F 分干 利用经济流速初选干管管径 mm 99 2 5813Q13D 选用管径 D 110 mm 的 PVC 管作为分干管 1 和干管 分干管与干管水头损失为 m 19 42 585 103 2 58 109 481 05 L D Q 10 9 481 05H m 2 65 80 103 2 58 1048 905 1 L D Q 1048 905 1H 77 4 77 1 4 77 4 77 1 4 4 77 1 77 4 77 4 77 1 4 分干 干 分干 分干 干管进口水头为 m54 34042 1965 2 12 47ZHhh BC 支毛进口支进口 5 水泵扬程确定及水泵选型 如果首部枢纽水头损失 包括过滤器 控制阀 施肥装置 弯头和泵管等 10mH 首部 则水泵总扬程为 m 64 54201054 34 HhZZHhH 动水位深首部干进口 首部干进口 6 其他轮灌组水力计算 水泵扬程确定以后 还需要对其他轮灌组进行核算 计算其他分干管的直径或设置压力调 节阀 有布置图知 轮灌组 1 与轮灌组 2 对称 这两个轮灌组又分别于轮灌组 3 和轮灌组 4 对称 轮灌组 5 和轮灌组 6 对称 这两个轮灌组有分别与轮灌组 7 和轮灌组 8 对称 因 此只需对轮灌组 5 进行计算便可 由于轮灌组 5 与轮灌组 1 的面积 形状 支管 毛 长 度和管径 支 毛 管流量均相同 因此轮灌组 5 支管进口点 F 点 要求的水头为 m 47 12hh 15 支进口支进口要求 干管 点的水头为 m28 195 103 2 58 1048 905 1 54 34 Hhh 77 4 77 1 4 OEE 干进口点干 若分干管 采用变径管 即前段 m11L1 则由干管提供给轮灌组 5 支管进口的水头为 支进口要求支干点干支进口干提供给 53E5 hm12 6 4 1528Hhh 上述方法是通过调节分干管的直径 来满足其他轮灌组的水头要求 也可不改变分干管的 直径 在其他各轮灌组支管进口设置压力调节器 但这种办法会提高系统投资 材料统计 表 1 为方案 1 滴灌系统设备材料表 表中材料数量为实际使用的量 没有考虑损耗 表 1 方案 1 滴灌系统设备材料表 规格名称数量单位单价 元 复价 元 备注 D16 滴灌管83200m D16 旁通1040个毛管与 PVC 管连接 D16 堵头1040个 D16 接头200个 D16 毛管2000m作为出地支管 D110PVC 管2310m D90PVC 管90m D75PVC 管80m D110 50 变径8个接排水阀 2in 阀门8个排水阀 4in 阀门9个 4in 法兰管接头17个 D110PVC 管三通9个 D75 110 变径2个 D110 90 110 变径三通2个 D110 弯头2个 SS 100 砂过滤器1台 SFF 100 16 施肥灌1台 4in 逆止阀1个 4in 水表1个 压力表2个 1in 进排气阀1个 200JQ60 潜水泵1台 扬程 65 m 流量 60m3 h 泵管及其他附件 方案 2 管道水力计算 1 毛管实际水头损失 毛管铺设长度仍为 80m 毛管实际的水头损失与毛管进口水头均与方案 1 相同 即 毛进口 毛实际 m16 10hm51 1 H 2 支管实际水头差 实际分配给支管的水头差也与方案 1 相同 毛实际 m2 61H 3 支管管径与支管进口水头计算 每条支管双向控制 44 条毛管 单侧 22 条毛管 相当于支管上有 22 个出水口 每条毛管 流量为 448L h 每个出水口的流量为 448 2 896 L h 每条支管长 33 2 66 m 如果支管采用 D63PE 管 内径 58mm 支管水头损失为 m61 2Hm68 1 732 0 66 58 100022 896 108 41 05 LF D Q 104 805 1 H 75 4 75 1 4 4 75 1 75 4 支实际 支 支 故满足要求 支管进口水头为 m84 11068 116 10ZHhh BC 支毛进口支进口 4 轮灌组划分 每个轮灌组控制 3 个灌水小区 为减少分干管和干管流量 降低系统投资 将每个轮灌组 控制的灌水小区分散 各轮灌组控制的灌水小区如表 2 所示 表 2 轮灌组划分表 轮灌组号灌水小区号 灌水小区流量 m3 h 轮灌组流量 m3 h 第一轮灌组1 19 79 19 724 19 759 1 第二轮灌组2 19 710 19 723 19 759 1 第三轮灌组3 19 71119 722 19 759 1 第四轮灌组4 19 712 19 721 19 759 1