半固定喷灌设计

1、半固定喷灌设计半固定式喷灌工程设计项目区实施半固定式喷灌面积1000 亩，种植作物主要为冬小麦和夏玉米，典型地块选择在* 村，水源为深层地下水，单井控制面积在 97 亩。（1）地块的选择由于管道用量与机井位置、地块形状、控制面积等因素有关， 根据这些因素， 喷灌地块选择 * 村，地块控制面积为97 亩。地块基本情况见表 6.3-36。表 6.3-36半固定式喷灌地块基本情况表动井控水出南制种机水东乡村位北面植土井量西镇名埋长积作壤编（宽深（物号m3/(m)（m）亩）m)h)小砂麦、*4040190 35797壤玉土米（ 2）设计参数：喷灌设计保证率不低于 90% ；喷灌设计喷洒强度 15mm/

2、h;喷灌的雾化指标， W30004000；喷灌均匀系数， Cu >0.75;灌溉水利用系数， =0.8。（ 3）灌溉制度与工作制度设计灌水定额净灌水定额计算：m=1000h(12)式中： m 净灌水定额 (mm) ；h 计划湿润层深度 (m)，取 h=0.4m；土壤干容重 (g/cm3)，砂壤土取 1.4g/cm3；1 土壤适宜含水率上限（% ），土壤适宜含水率上限为田间持水量的90% ，田间土壤持水量（%），以重量百分率计，取17%，则1=17%×90%=15.3% ；2 土壤适宜含水率下限（% ），土壤适宜含水率的下限为田间持水量的70% ；田间土壤持水量（%），以重量百分

3、率计，取17%，则2=17%×70%=11.9% 。经计算净灌水定额为m=1000×1.4 ×0.4 ×(15.3% 11.9%)=19.0mm 。灌水周期 T设计灌水周期由下式确定：T=m/E P式中： T 设计灌水周期， d；m 设计净灌水定额， mm ；EP 作物需水高峰期平均日耗水量，mm/d ，考虑项目区种植作物多为冬小麦和夏玉米，综合日耗水量按5mm/d 。经计算，设计灌水周期为4 天。详细数据见表6.3-37。表 6.3-37灌水定额、灌水周期计算表灌湿润土壤层溉Ep灌溉容重方深度（ m作物（g/c式（m m/d ）m3）净灌水定额灌水周期

4、（m（m（d）3/亩） m）半固定冬小51.428.5194式0.4麦喷灌单井控制面积计算管道设计流量计算采用下式：Q 0 .667 E a A t式中： Q 机井出水量， 40m3/h；A 灌溉面积，亩；Ea 设计耗水强度，取5mm/d ；t 水源每日供水时间， 15h/d； 灌溉水利用系数，取0.8。根据以上公式可得，单井控制面积为143.9 亩。（4）管道系统布置根据地块形状采用干管、 分干管和支管三级管道， 支管沿作物种植方向布置，分干管垂直于支管布置， 干管垂直于分干管布置， 干管、分干管均埋入地下，埋入深度为 0.8m，支管为移动管道，铺在地面上。（ 5）喷头的选择和组合形式喷头的

5、选择根据种植物为小麦和玉米， 土壤为砂壤土等条件， 以及各种喷头的特性和适用范围， 选择 ZY-2 喷头，其优点是结构简单， 运行可靠，质量稳定，在国内使用较为广泛，工作参数详见表 6.3-38。表 6.3-38喷头性能参数一览表喷头型喷咀直喷头压流量射程径力号（m3/h）（m）（mm ）（Kpa ）ZY-26.5/3.12503.0918喷头的喷洒方式和组合形式区灌溉季节无固定风向，平均风速2m/s，按最不利的垂直于风速布置，采用正方形组合形式。 设计喷头组合间距根据 喷灌工程技术规范GB/T50085-2007 中4.2.4 条规定，内容见表6.3-39。a=b=18×1=18，

6、取 a=b=18m。表 6.3-39喷头组合间距表设计风速组合间距垂直方向平行方向0.31.6（1.11.0）R1.3R1.63.4（1.00.8）R（1.31.1）R3.45.4（0.80.6）R（1.11）R（ 6）喷头的喷洒方式与运行方式针对本灌溉区气象条件及地形情况，选用全圆喷洒方式。该设计根据井的出水量和地块形状及尺寸确定采用多支管多喷头运行方式。（ 7）校核喷灌强度雾化指标验算雾化指标 W=H/d =250×100/6.5=3846式中： H 工作压力为 250Kpa ；d 喷嘴直径 6.5mm;W=3846，300038464000满足作物对喷头雾化的指标要求。喷灌强度

7、验算I. 砂壤土允许喷灌强度为允许 =15mm/h ；II. 设计喷灌强度 =KWCs；式中： KW 影响喷灌强度的风系数，多支管多喷头全园喷洒时，取 K W=1；C 影响喷灌强度的组合系数，按最不利情况考虑，多支管多喷头同时喷洒时，布置系数为：2（ab）=3.142C =R/×18 /（18×18）=3.14；s 为无风情况下，单喷头全园喷洒时的计算强度，单喷头无风条件下全圆喷洒灌溉强度为：s=1000×qp/(R2)= 1000×3.09×0.84/（3.142）×18=2.55mm/h ；=KWCs =1.0 ×3.1

8、4 ×2.55=8.01mm/h。III 喷灌强度 8.01mm/h 小于允许喷灌强度 15mm/h ，即组合喷灌强度满足土壤允许喷灌强度的要求。（8）喷灌工作制度和运行方案的拟定喷头在工作点上的喷洒时间设计喷头的组合间距为 18×18m，支管上喷头流量 q3.09m3/h，喷头在工作点上的喷洒时间为：t 支=Sm×Sl×m/1000q=18×18×19/(1000 3×.09 ×0.8)=2.5(h)。支管每天可喷洒的工作位置数为充分利用每天可能的喷灌时间， 也避免在刚喷灌过的湿地上拆装支管，确定配置 5 套备用

9、移动支管， 因此支管的拆装不占用喷洒作业时间。每天的工作时间为15h，所以： n=15÷2.5=6，取 n=6，即支管每天可喷洒 6 个位置。每次同时喷洒的支管数根据机井出水量，计算同时工作的喷头数nt=Q/q=40/3.09=13（个）又根据工程机井实际控制的地块形状，确定支管上设计喷头数为6 或 7 个，设计同时工作的支管数为2 根。同时工作的喷头数、同时工作的支管、轮灌周期的划分见表6.3-40。表 6.3-40半固定式喷灌地块的工作制度表喷同同每头喷每条时轮喷头 天每时头支管工灌机一个工日工总布置作组乡村井位置作工作位的喷支数镇名编上工小作喷置头数管(号作时时位头数（个数个间

10、(t)数置数（）(个)(n)数(个个）)(n)* *2.5156312 136 或 7224轮灌组校核轮灌组数目： NTt 日/ t'式中：N 允许轮灌组最大数目，取整数；T 设计灌水周期；t 日 日运行的小时数；t' 单个出水口灌水延续时间。计算得最大轮灌组为24 组。轮灌组校核见表6.3-41。表 6.3-41半固定式喷灌地块轮灌组数表同时日运允许 工作 实际行的喷头轮灌 的支 轮灌乡镇 村名机井工作小时组数 管个 组数编号时间数（组数（组（h）t（h）（个）*152.5 24224（9）设计流量及管径的确定干管，分干管都埋于地下，都采用0.63MPaPVC 管材；支管铺设

11、于地面，为增加使用寿命采用铝合金管材。根据轮灌组的划分及管道布置情况，为方便拆卸连接， 采用 75同一管径。各级管道设计流量及管径见表4-23。经济管径的确定管网的经济管径由下式计算得出：D式中： D 管段直径， m；q 管段流量， m3/s；4 qvv 经济流速， 1.3m/s。表 6.3-42经济管径计算表管径选地块qvD择* 村0.0111.3103110号井管材选择 PVC-U 管。根据给水用硬聚氯乙烯 （PVC-U ）管材（ GB/T10002.1-2006），现有塑料生产厂家生产的标准规格的管材 （外径）有 110、125、160等系列；由于项目区地形高差不大，管道压力选用 0.6

12、3Mpa 。据计算，选择干管、分干管径为 110mm，公称压力 0.63Mpa ，壁厚 2.7mm。半固定式喷灌工程设计流量及管径见表 6.3-43。表 6.3-43半固定式喷灌工程设计流量及管径表机井流量（ m3/h)管径（ mm ）乡村支分干干支分镇名编号干管管管管干管管*21.404075110 110村63校核支管管径， 项目区地势平坦， 同一条支管上喷头间地形高差为零，最大的水头差是在支管上首末两个喷头之间。即支管的沿程损失小于 0.2hp，hp为喷头设计工作压力，取25m。铝合金管管材 f=8.61 ×104，m=1.74，b=4.74，一条支管上喷头数为7个， X=0.

13、5，多口系数 F=0.4。hf 支=（8.61 ×104LQ1.74/d4.74）F=0.4 ×（8.61 ×104×114×21.631.74/724.74）=3.24m0.2hp=0.2 ×25=5mhf 支=3.24<5，因此选用管径为75mm，壁厚为 1.5mm 的铝合金制管满足要求。（10）水力计算干管、分干管均为固定式管道，采用PVC 塑料管。支管为移动管道，采用铝合金管。管网水力计算采用的公式：I.PVC 硬质塑料管沿程水头损失： hf=9.48 ×104LQ1.77/d4.77II. 泵管、竖管沿程水头

14、损失： hf=6.25 ×105LQ1.9/d5.1III. 铝合金管沿程水头损失 :hf=（8.61 ×104LQ1.74/d4.74）F式中： hf 沿程水头损失， m；L 管长， m；Q 流量， m3/h ；d 管道内径， mm；N ( 11m21)1XF 多口系数，（ Fm 12N6N，式中：N1 XN 喷头或孔口数， X 多孔支管道首孔位置系数，即支管入口至第一个喷头（或孔口）的距离与喷头（或孔口）间距之比，本设计为 0.5，m 流量指数，本设计为 1.74）F=0.4。以上局部水头损失均按沿程水头损失的 0.1 倍计算。见水力计算表 6.3-44。表 6.3-4

15、4* 村半固定式喷灌工程水力计算表壁内沿程 局部 总水厚径管长 水头 水头 头损管路 管材名（m 损失 损失失名称（称）（m（m（ mmm mm）泵管100468.70.879.57干管、 110P152355分干4VC管5.360.545.90支管 75铝721141.53.240.323.56合金管 33镀2 29 1.5竖管0.010.11锌管0.1合计19.117.41.744(11)扬程计算及水泵选型水泵扬程为 ：H=h 沿+h 局+H 井+H 竖管+Z+H p式中： h 沿系统沿程水头损失， m ；h 局 系统局部水头损失， m ；H 井 机井动水位埋深， m；Z 地面高差， m；

16、H 竖管 竖管高度， m；H p 喷头工作水头，按设计喷头压力的90% 计算， m。计算结果见表 6.3-45。表 6.3-45半固定式地块水泵扬程计算表总喷设配动机水竖计套水头乡村井头管扬水泵功位水镇名编损高程型号率埋头号失度（m（k深（ m(m)w）(m)m） ）*19.1 401.5 2585.6200Q18.5村44 J40-91/7(12)材料用量及投资估算半固定管道式喷灌系统设备材料有首部水泵、泵管及附属设备，地埋干管、支管、喷头、闸阀及其它附件。详见喷灌工程设计材料用量和投资概算表6.3-46。表 6.3-46（1）* 村 1 号井半固定式喷灌工程材料投资及概算表序名称及规格规格

17、型号单数量单价安装复价 (元)号位费 (元)一首部系统340891配套水泵200QJ63-144/1台11650016501815022进排气阀个1505553止回阀块1380384184法兰短管DN100m68085285法兰弯头DN100个3110113636PVC 法兰 110个1505557首部配件套1100101108软启55KW套1500050055009泵管DN140m100808880010压力表1MPa块110010110二 管道工程171865.849PVC 管材 160（ 0.63MPa ） 160 0.63MPAm109536.653.66544144.92510铝合金直管 75× 1.5mm 75根25219819.854885.611铝合金三通管 75× 1.5mm75×33根126210212910612截阀体 75个2710010297013截阀开关 75个1811511.5227714喷灌专用弯头出水口DN160×DN80个21801839615喷灌专用三通出水口DN160×DN80个2718018534616双承丁字三通DN75个1850599017PV