苹果园滴灌设计

1、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 Expe

2、rimental 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

3、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 inv

4、estment 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 th

5、e 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

6、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33第一

7、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

8、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142-50

9、0kg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

10、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.

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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。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

17、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

18、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 50

19、4852009)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

20、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

21、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

22、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0.12满足要求。 按动态法计算假定本工程的使用年限n=10年，贴现率i=7%，查微灌工程技术指南P333页复

23、利因子表得i(1+i)/(1+i)n-1=0.14233，故由微灌工程技术指南P222页公式得益本比，通过以上分析：节水灌溉效益费用比最低值为1，根据我国实际情况，既要考虑投资回报率，又要利于节水灌溉事业的发展，故一般要求效益费用比大于1.2，该项目区灌溉工程效益费用比为1.3，完全满足节水灌溉设计的标准要求。可以看出该项目区节水灌溉工程经济效益显著，所以本滴灌工程从经济分析上看是可行的。第十章 施工组织设计施工组织设计是研究施工条件、选择施工方案，对工程施工全过程实施组织和管理的指导性文件，是编制工程投资估算、设计概算和招标文件的主要依据。10.1 工程施工微灌系统施工的任务在于严格按照规划

24、设计的要求，保质保量地予以实施，以保证微灌系统能正常运行。系统施工必须按照设计要求和施工程序（熟悉设计图纸和有关技术资料、测量放线，管槽开挖、管道铺设与安装、试压及冲洗、试运行、竣工验收）精心施工，严格执行规范和相应的技术标准，作好设备安装和工程验收工作。10.1.1 施工前的准备工作施工前的准备应包括下列内容： 编制施工计划，建立施工组织，拟定放养样定线等各项施工顺序；编制劳力、工种、材料、设备、工程进度计划，制定质量检查方法和安全措施。 熟悉工程设计图纸、说明等相关文件，并校对设计是否与灌区实际情况相符。 按设计要求检查工程设备器材。 准备好施工工具。临时供水、供电等设施应能满足要求。10

25、.2.2工程施工与设备安装 施工放样施工放样是按照设计图纸要求，将各级管道、建筑物的位置布置到地面上，以便施工。小型微灌工程可根据设计图纸直接测量管线纵断面。大型微灌工程现场应设置施工测量控制网，并应保留到施工完毕。放样从首部枢纽开始，定出建筑物主轴线、机房轮廓线及干、支管进水口位置，用经纬仪从干管出水口引出干管轴线后再放支管线，并表明各建筑物设计标高。主干管直线段宜每隔30m设一标桩；分水、转弯、变径处应加设标桩；地形起伏变化较大地段，宜根据地形条件适当增设标桩。在首部枢纽控制室内，应标出机泵及专用设备，如化肥灌、过滤器安装位置。 水源工程的施工机井、大口井、泉水蓄水池、水塔工程的施工按GB141给排水构筑物施工及验收规范中的有关规定执行。机井、大口井施工也可按SD199农用机井技术规范第四章规定执行。水处理建筑物（如沉沙池等）施工按GBJ13室外给水工程技术规范中的有关规定执行。微灌泵站一般比较小，常用的是分基型泵房，设备安