滴灌典型设计实例

1、滴灌工程设计培训讲义辽宁省水利水电科学研究院2013年1月1滴灌概述滴灌是通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器将有压水和养分均匀地 滴入作物根区附近土壤中的灌水形式。1.1滴灌主要技术特点(1) 省水：滴灌是一种可控制的局部灌溉。滴灌系统又采用管道输水，灌水均匀，减少了渗漏和蒸发损失。在作物生长期内，比地面灌省水40%60%。(2) 省肥：肥料可做到适时、适量随水滴灌到作物根系部位，易被作物根系吸 收，且肥料无挥发、无淋失，提高肥料利用率 30%以上。(3) 省农药：水在管道中封闭输送，避免了水对病虫害的传播。另外，地表无 积水，田间地面湿度小，不利于滋生病菌和虫害。因而除草剂、杀虫剂

2、用量明显减少， 可省农药10%20%。(4) 省地：由于田间全部采用管道输水，地面无常规灌溉时需要的农渠、中心 渠、毛渠及埂子，可节省土地5%7%。(5) 省工和节能：地面灌时，打毛渠、挖土堵口，劳动强度大。采用滴灌后， 只观测仪表、操作阀门，劳动强度轻，田间人工作业(包括浇水、锄草、施肥、修渠、 平埂、病害治理等)和中耕机械作业等大大减少，人工管理定额大幅度提高。(6) 局部压盐碱：滴灌向土壤中不断补充净水，农膜阻止了土壤中水分的蒸发， 将土壤中部分水分提升到地表所形成的湿润区内， 有一个脱盐区，(利于幼苗成活及 作物生长)和集盐区。(7) 有较强的抗灾能力：作物从出苗起，得到适时、适量的水

3、和养分供给，生 长健壮，抵抗力强。同时能够及时调节小气候，具有一定抗御干旱和干热风的能力。(8) 增产：由于科学调控水肥，水肥耦合效应好，土壤疏松，通透性好，充分 利用水、肥、土、光、热、气资源，使作物生长条件优越，作物普遍增产 15%50%4022/(10 6)=13.2 hm2=198 (亩)。该井可控制灌溉面积198亩。(5) 管网总体布置项目区典型地块设计总面积约为 190亩，长约427m,宽约300m。规划区内计划 布置13个轮灌组。区内种植作物为玉米，采用地膜覆盖栽培，株距0.3m,行距为1.2m。管网布置方式是水源井-干管-分干管-支管-滴灌带，从水源井向地块内新铺设干管 110

4、(0.63MPaPVC 管)长度 450m,分干管 110( 0.63MPaPVC 管)150m，布置 75(0.6MPaPVC管)支管34m，布置形式为 丰字”形，分干管间距68m，支管间距 150 m，支管垂直于作物种植垄向，毛管平行作物垄向，双向布置，毛管间距为1.2m，毛管上的滴头间距为0.3m，膜下滴灌流量1.38L/h。膜下滴灌带采用内镶贴片式，由 生产厂家提供铺设长度为80-100m，最长可铺设120 m。见下图：7T6) 灌溉制度的拟定 最大净灌水定额mmax 0.001 zP( max min )式中，mmax最大净灌水定额，mm；r土壤容重，1.4

5、5g/cm3;Z 土壤计划湿润层深度，40cm；P设计土壤湿润比，60%;0 max 0 min 宜土壤含水率的上下限；由此可得，mmax =0.001 X45 4030X (0.9 忽6 0.7 送6) =18.1mm=27.15m3/亩。 灌水周期项目区在5月上旬为需水高峰期，在p=85%时，耗水强度为Ed=6mm/d，灌水周 期可按下式计算：mmaxT max式中：Tmax最大灌水周期，d；mmax 最大净灌水定额18.1mmla-设计供水强度6mm/d由此可得，Tmax=3.02d,由TW TmaX得：设计灌水周期为T = 3d。 设计灌水定额：设计净灌水定额： md=T la=3倉=

6、18mm设计毛灌水定额：m=18/0.9=20mm 一次灌水延续时间一次灌水延续时间由下式计算:m SeSL20 0.3 1.21.385.22hqd式中：m设计灌水定额，mm； t一次灌水延续时间，h Se灌水器间距，m；Sl毛管间距，m;灌溉水利用系数；qd灌水器流量，1.38L/h;最大轮灌组数应满足:NW CT/t经计算得：NW 13系统轮灌制度及运行方案：本工程设计划分13个轮灌组，系统每天运行22h,每次运行1个轮灌组（2个典型地块），一次灌水延续时间为5.22h, 个轮灌组灌水 结束后，先开启下一个轮灌组，再关闭上一个轮灌组，严禁先关后开，为了防止水锤 闸阀要缓慢开启和关闭。典型

7、设计轮灌顺序见表2。表2典型设计轮灌顺序表天数轮灌编号支管号同时工作毛 管数（根）一次灌水延续时间（h）累计时间（h）支管流量（L/h ）第1天第一组12、13585.225.2219550第二组11、14585.2210.4419550第三组10、15585.2215.6619550第四组9、16585.2220.8819550第五组8、17581.122219550第2天第五组8、17584.104.119550第六组7、18585.229.3219550第七组6、19585.2214.5419550第八组5、20585.2219.7619550第九组4、21582.242219550第3

8、天第九组4、21582.982.9819550第十组3、22585.228.219550第十一组2、23585.2213.4219550第十二组1、24585.2218.6419550第十三组25582.6121.2519550根据灌水周期和一次灌水时间，将典型单井控制面积划分为25个地块，13个轮灌组，每个地块的面积平均为 7.6亩。（7）输水管网设计A、毛管流量计算毛管长度按实践经验取60-100m之间，根据地块面积和形状，取 75m。滴头设计流量qd=1.38L/h，滴头的个数n=L/se=75/0.3=250个；所以 Q 毛=门qd=250Xl.38=345L/h=0.345（m3/h

9、）B、支管流量计算每条毛管间距为1.2m，支管长度为34m，即一条支管有29条毛管（双向供水）同时工作支管流量是支管上各毛管流量的总和，即：Q 支=n 毛XQ 毛=34/1.2 300X1.38=19550 ( L/h)=19.55 (m3/h)C、分干管流量计算每个典型区内由一条支管控制即分干管流量=支管流量，所以： Q分干=Q支=19.55(m3/h)。分干管流量20(m3/h)满足要求。D、干管流量计算Q 干=2Q 分干=2Xl9.55(L/h)=39.1(m3/h)各级管道流量统计表单位：m3/h管道干管分干管支管毛管流量39.119.5519.550.345E、毛管水利计算I .灌水

10、单元内设计水头偏差按规范要求，微灌系统灌水小区灌水器设计允许流量偏差率qvw 20%本次设计取qv=20%,则灌水器工作水头偏差率与流量偏差率按下式计算：1 0.15 (1 x)/xq式中：x-灌水器流态指数，厂家提供数据 0.45。hv=0.2/0.451+0.15(1-0.45)/0.45 X).2=0.461在灌水小区内灌水器设计允许的水头差在支、毛管间按50%分配。滴头设计工作压力为10m，贝允许工作水头偏差为： h =10 X46= 4.6m。 h 毛=0.5 h h 支=0.5 h计算得：毛管允许的水头差为：2.3m支管允许的水头差为：2.3mII .根据具体施工经验，毛管长度正常

11、情况取100-60m,本次设计取75m符合要 求。F、管材管径选择a、毛管管径的选择根据产品选择，毛管采用内镶贴片式膜下滴灌带，型号为 16X 0.18 x 300L/h，最大工作压力0.2MPa，设计工作压力O.IMPa。b、支管、干管管径的选择般情况下，可根据管道经济流速来确定支管管径,D 1000 V3600式中：D管道直径，mm;Q管道流量m3/h；经济流速，m/s,取1.5。由此可得:干管管径选择4 39.11000 3600 1.5 3.1496.04mm分干管管径选择10004 19.553600 1.5 3.1467.9mm支管管径选择4 19.5510001 3600 1.5

12、 3.1467.9mm根据以上计算结果和实际经验，干管、分干管选择PV 110|、PV 75塑料管材，支管管选取PV 75塑料管材C、毛管允许的最大铺设长度NmINT5.446 h2 d4.750.3641.75ksqk水头损失扩大系数，1.11.2之间;s灌水器间距，取0.3m； q管道流量，1.38L/h;d毛管内径，15.6mm；S0进口至首孔间距，0.3m；Nm =INT5.446 2.3 15.64.751.1 0.3 1.381.750.364=265Lm S Nm -1 S0=0.3 ：264+0.3=79.5m所选管道为75mv 79.5m，长度合适G、管网水头损失计算fLQg

13、hf沿程水头损失计算Db式中；hf沿程水头损失，m；f摩阻系数，取0.464;L 管道长度，m；Qg管道流量，L/h ； m流量指数，取1.77； b管径指数，取4.77;d管径，mm；局部水头损失计算按沿程水头损失的10%计算。a干管水头损失计算hf1 77046445039100 .8.1m1004.77局部损失 0.10hf=0.10 81=0.81m干管总水头损失=8.1+0.81=8.91mb、分干管水头损失计算hf1 770.464 77.5 19550 .704.772.23m局部损失 0.10hf=0.10 ：2.23=0.22m干管总水头损失=2.23+0.22=2.46mc

14、毛管、支管水头损失计算:, fsqdN 0.48hff dbm 1-Nm 1-宝m 1sv式中：h f等距多孔管沿程水头损失，m ;S v分流孔间距，0.3m;S。一多孔管进口至首孔的间距，0.15m;N分流孔总数；qd单孔设计流量，L /h ;f、m、b 分别为 0.505、1.75、4.75则：毛管沿程水头损失为：Hf毛銘387/15.675 (250+0.4)175+1心.75+1)-2501-0.15/0.3)=0. 81m局部损失取沿程损失的10%，则h洞=0.81 %.10= 0.08m总损失为：0.81 + 0.08= 0.89m贝支管沿程水头损失为：Hf毛3457/7075 (

15、29+0.4817耳(1.75+1)-291-0.15/0.3)=0.1 m局部损失取沿程损失的10%，则h洞=0.1 0.10= 0.01m总损失为：0.1 + 0.01 = 0.11m灌水小区水头偏差校核按灌水小区内灌水器允许的水头偏差，在支、毛管间的50%分配，hv= (9.78-9.48)/10 100= 3m贝U: h = 2.3 1.5m 符合要求(8)水泵选型H=Zp-Zb+ho+ hf hj式中：H微灌系统设计水头：Zp典型灌水小区管网进口的高程(m) 397;Zb-水源的设计水位高程(m) 385;ho典型灌水小区进口设计水头，本设计中取10m；hf 系统进口至典型灌水小区进

16、口的管道沿程水头损失(含首部枢纽沿程水头损失)，计算结果为8.1+2.23+0.1+0.8仁11.24mhj 系统进口至典型灌水小区进口的管道局部水头损失(含首部枢纽局部水头损失)根据选用产品参数，和厂家提供的数据：估算首部枢纽局部水头损失为8m；泵管沿程水头损失为10 m0计算结果为 0.81+0.22+0.01+0.08+10+8=19.12H=12+10+11.24+19.12=52.36m根据水泵流量和扬程，故查水泵手册，选择200QJ40-60/8型潜水泵，其主要技术参数见下表：典型项目区潜水泵性能参数水泵型号流量(m3/h)扬程(m)电机功率(kW)转速(r/min)额定电 压(V

17、)适用井径(mm)200QJ40-60/84060222850380 200(9)水源工程设计 水源井设计管井采用冲击钻井，钻孔孔径 D700,井径D400,井深60m。顶部采用D400混 凝土管衬砌5m,中间滤水部分采用D400钢管抽条外部为80目以上尼龙网缠丝衬砌， 底部采用D400混凝土沉淀管衬砌。井壁与井管间填充中砂，充当滤料，顶部用粘土 填充封井。成井后采用空压机和水泵进行联合洗井，洗井方式为从上至下，进行多次 洗井，洗至水清砂净为止。 管理房设计工程首部工程配置了逆止阀、过滤器、压力表、施肥罐等设施，为保障这些设施安全可靠、良性运行，需修建井房一座，井房尺寸，面积12.25m2。井

18、房基础采用砌石结构，基础埋深1.3m ;四周立墙采用砖混结构，墙宽24cm,墙壁内外 采用M7.5砂浆抹面2cm厚；房顶采用预制混凝土板，房顶应设吊装梁，预留吊装孔； 屋面白灰炉渣锤顶。见下图：泵房结构图平面图I, ifcin+非”陰，在肝拴时担堆Wf- l：lt呈冋，的护白刃电擢也履*尺扌舟低i.ix童也ix挥j”2量 切持椁RW初秦办九 地平加卸M也JflN10*H* 科2.泉唧喂觀尿用浪1乂1怦索啊.:j. -k *內，加培1：叩皿“ ”唯朴” )*iMrAn* 为】冈”科.l(WrJi(tf T仏皿帼.tfl橙氐出200*轉昭魂帽，1閒已褂审也巾.n. nwMttn,阮 4M|ULh

19、I*时r料毎色*卄椭載鶴IT色电蚪浄屛* 卒由eifi色审内it料.7. M *f-V Hj v H.(10)玉米膜下滴灌典型设计投资概算表表1总投资概算表序号工程费用或名称建安工程 费设备购置安 装费独立 费用合计* z占 至 五部分(%)I工程部分投资第一部分建筑工程66826.7866826.7835.04%-一一水源工程4528145281.0023.74%-二-灌溉工程21545.7821545.7811.30%第二部分设备及安装工程108691.3356.99%-一一首部工程34420.6534420.6518.05%-二-管网工程74270.6874270.6838.94%第三部

20、分独立费用9653.509653.505.06%独立费用9653.509653.505.06%一三部分投资合计185171.6097.09%预备费(一三部分的 3%计 算)5555.155555.152.91%n工程静态总投资合计190726.75100.00%表2建筑工程投资概算表序号名称及规格单位数量单价合价（元）第一部分建筑工程66826.78-一一水源工程45281.00维修改造水源井 60m眼133031.0033031.00新建管理房3.5m*3.5mm211225012250.00-二-灌溉工程21545.78（一）管网工程1土方开挖m31417.54.656591.382土方回

21、填m31417.59.2813154.40（二）管网附属建筑物1闸阀井座1900.00900.002泄水井座1900.00900.00表3设备及安装工程概算表序号工程名称单位数量单价（元）合计（元）108691.33第二部分设备及安装工程设备费安装费设备费安装费（一）首部工程29931.004489.651200QJ40-60/8台18000.001200.008000.001200.002IC卡量测装置套16500.00975.006500.00975.0033（离心+网式）过滤器套14500.00675.004500.00675.004钢制施肥罐30L套1500.0075.00500.00

22、75.005法兰球阀DN100个2295.0044.25590.0088.506水表DN100个1360.0054.00360.0054.007法兰逆止阀DN100个1300.0045.00300.0045.008铸铁法兰3个932.004.80288.0043.209泵管3m50120.0018.006000.00900.0010自动排气阀 DN20个128.004.2028.004.2011压力表Y40个170.0010.5070.0010.5012螺栓（16X130）套104.000.6040.006.0013安全阀DN80个1255.0038.25255.0038.2514控制柜套12500.00375.002500.00375.00（二）管网工程67518