微灌技术第二讲

1、定位分析收集信息测绘与草图计算分析绘制图纸编写轮灌机制统计用量核算工程成本+ +工程设计工程设计使用管材灌溉模式工程规模工程地点工程名称pvc、pe、pvc+pe滴灌、喷灌。XXX亩XXX市XXX镇XXX村XXX项目工程v所谓定位分析是指在项目工程确定所谓定位分析是指在项目工程确定以后，应该确定下来的内容。以后，应该确定下来的内容。定位分析定位分析工程名称工程地点工程规模灌溉模式收集一些常用的收集一些常用的基本信息基本信息种植的农作物种植的农作物垄距、株距、垄向、生长条件垄距、株距、垄向、生长条件水源（给水方式、水量、水质）水源（给水方式、水量、水质）自然条件（风向、风速、湿度等）自然条件（风

2、向、风速、湿度等）土壤类型（沙壤土、沙土、黄土）土壤类型（沙壤土、沙土、黄土）地埋物（施工地块地下建筑物）地埋物（施工地块地下建筑物）收集信息收集信息v注意收集注意收集土壤土壤和和地埋物地埋物这两点。这两点。 土壤的容重是不一样的，要配合设计时的计算。土壤的容重是不一样的，要配合设计时的计算。 地埋物是施工时应该注意，不要破坏，应选择避开。地埋物是施工时应该注意，不要破坏，应选择避开。寻找最不利点绘制最不利点的位置水源井坐标指北针重要位置的坐标水源井位置标示重要位置垄向测绘草图边测绘边绘图明确标记地标信息v测绘与手绘草图相辅相成，在图上标绘出测绘与手绘草图相辅相成，在图上标绘出每个坐标点的地标

3、标号。每个坐标点的地标标号。3确定灌水器的型号确定灌水器的型号确定灌水器工作压力确定灌水器工作压力4确定各级管道的确定各级管道的极限长度及流量极限长度及流量1灌水周期灌水周期一次性灌水时间一次性灌水时间灌水定额灌水定额2配置轮灌机制配置轮灌机制轮灌组数量轮灌组数量计算分析6计算最不利点的工计算最不利点的工作条件，推算并校作条件，推算并校核灌水量是否与水核灌水量是否与水源一致源一致5确定各级管道的管确定各级管道的管径及水力损失径及水力损失v第五步骤最为关键，确定各级管道的管径及水力损失后，才能第五步骤最为关键，确定各级管道的管径及水力损失后，才能决定最不利点是否满足，同时也决定了水井动力源的工作

4、状态。决定最不利点是否满足，同时也决定了水井动力源的工作状态。例题：阿左旗400亩膜下滴灌工程一、项目概述 1、项目区位置条件 阿左旗400亩膜下滴灌工程位于内蒙古自治区西贺兰山西部，是阿拉善盟盟府所在地，项目区为干旱山区农田。目前，项目区的道路、电力及水利系统已经初步形成。已经具备施工条件。 2、自然资源条件 大部分地区累年平均降水量在64.0208.5毫米之间。日最大降水量52.4毫米(1981年7月2日)，一年降水多集中于5-9月。天气经常晴朗无云。大气透明度好，光照时间长、百分率高，光能资源丰富。 3、项目区土壤类型 项目区土壤多为沙壤土 4、项目区灌溉用水类型 采用地下水供水系统进行

5、灌溉。已打1眼机井做为水源，出水量为80m/h，水量充沛，完全可以满足项目区作物的灌溉要求。 5、工程任务、规模与等级 工程建设任务：该项工程地处基本平整的土地，总面积400亩，种植玉米，采用膜下滴灌灌溉方式，大垄双行，东西垄向，垄距为1.2m。 工程等级：本灌区根据灌溉与排水工程设计规范（中华人民共和国国家标准GB5028899），工程等级为五级，工程规模为小（2）型。 6、工程使用管材 该工程地埋部分使用PVCU管材，压力等级为1.0MPa；地表使用PE软带，压力等级为0.25MPa；灌水器采用16的单翼迷宫式滴灌带，出水口间距为300mm，工作压力为0.1MPa，流量为3L/h。第一步：

6、定位分析定位分析工程名称工程名称 ：阿左旗阿左旗400亩膜下滴灌工程亩膜下滴灌工程工程地点：工程地点：内蒙古自治区西贺兰山西内蒙古自治区西贺兰山西部部工程规模：总面积工程规模：总面积400亩，工程等级为五级，工程规模为小（亩，工程等级为五级，工程规模为小（2）型。）型。 灌溉模式：膜下滴灌灌溉模式：膜下滴灌使用管材：地埋部分使用使用管材：地埋部分使用PVCU管材，地表使用管材，地表使用PE软带。软带。 第二步：收集信息 种植农作物：玉米种植农作物：玉米 垄向：东西走向垄向：东西走向 垄距：垄距：1.2m 土壤：砂壤土土壤：砂壤土 水源：地下机井水，水量充足。水源：地下机井水，水量充足。 地埋物

7、：地势平坦，无地埋物。地埋物：地势平坦，无地埋物。 第三步：绘制草图 草图绘制如下： 草图中包括垄向、面积、地边界坐标点、井位坐标点、垄向、面积、地边界坐标点、井位坐标点、方向标、种植作物方向标、种植作物等信息。400亩草图第四步：计算分析（第一部分）一、在开始计算之前应确定的参数：一、在开始计算之前应确定的参数： 土壤类型土壤类型：砂壤土 土壤容重土壤容重：1.48g/cm 作物日耗水强度作物日耗水强度：根据有关数据及微灌工程技术规范SL103-95(下面简称规范)查得玉米膜下滴灌平均日耗水量为3.04.0毫米，取Ea=4.0mm/d。 灌溉水利用系数灌溉水利用系数:根据规范确定滴灌灌溉水利

8、用系数=0.90 设计土壤湿润比设计土壤湿润比P:据有关数据和规范中的参考值，确定设计土壤湿润比P=60%。 灌溉设计保证率灌溉设计保证率:根据规范确定，滴灌工程灌溉设计保证率为不低于85%，本系统采用95%。 设计灌水均匀度设计灌水均匀度Cu=95% 计划湿润层深度计划湿润层深度:玉米是浅根作物，根深可达1030厘米，滴灌根系主要分布在00.4米，所以计划湿润层深度定为0.6米，取Z=0.4米。第四步：计算分析二、确定灌水定额（一次性灌水量）二、确定灌水定额（一次性灌水量）使用如下公式： m =0.1(max -min)ZP/ 式中m-为灌水定额，单位mm; -为土壤容重g/cm，取1.48

9、g/cm；（砂壤土） max、min-适宜土壤含水率上、下限（占干土重的%，一般max为田间最大持水率的90%、min为田间最小持水率的65%，即max-min=0. 25田间持水量的25%即（90*0.25-65*0.25)=6.25 Z-土壤计划湿润层深度（m）;Z=0.4m； P-土壤湿润比（%）；P=60%； -灌溉水利用系数,取=0.95。经计算：m=0.1*1.48*6.25*0.4*60/0.95=23.37(mm)*0.667 15.58m3/亩第四步：计算分析三 、灌水周期使用如下公式： T=m/ Ea 式中： T-为灌水周期，单位天（d）； m-为灌水定额，m=23.37m

10、m,单位mm Ea-最大日平均需水强度(mm/d)，4.0mm/d经计算，T=23.37/4=5.84天,T取值6天。 第四步：计算分析四、一次灌水延续时间：四、一次灌水延续时间： 根据设计中选择的灌水器和毛管的布置方式，滴灌区作物系统定点灌水延续时间如下（单条毛管在设计灌水定额下）： t=m SeSL/q 式中：t-为一次灌水延续时间；h; m-为净设计灌水定额:23.37mm; Se-灌水器间距:0.3m; SL-毛管间距:1.2m; -田间水利用系数:0.95; q1-灌水器流量，3.0L/h;经计算，t=23.370.31.2/(0.953.0)=2.95(h) ，取 t=3(h)第四

11、步：计算分析（第二部分）一、确定轮灌组数按如下公式计算 NCT/t 式中：N-轮灌组的数目，以个表示； C-系统一天的运行小时数，取24h； T-轮灌周期，单位：天，T取6天； t-每组轮灌小时数，单位：小时，t取3小时；经计算 N24*6/3=48个，即最多48个轮灌组。第四步：计算分析（第二部分） 二、轮灌机制的配置 参考设计图纸及后期的水力学计算，按水力分散分配原则制定。 分散原则是指，在整条支管工作时，两个轮灌区不要挨着，分散工作，减少水压及管道磨损。第四步：计算分析（第三部分）一、灌水器的确定灌水器的间距为0.3m。灌水器流量: 1.0L/h；设计工作压力0.15MPa。毛管特点及性

12、能： 毛管选用16PE滴灌管带,管壁厚为0.4mm，内径为15.2 mm，置于地膜下面。第四步：计算分析（第四部分）确定各级管道的极限长度确定各级管道的极限长度1、灌溉小区的水力设计、灌溉小区的水力设计一条支管控制的灌溉范围为一个灌溉小区。滴灌系统运行方式不同，其灌溉小区的划分也有所不同，本节课采用“毛管+辅管+支管”构成灌溉小区的方式。另外，灌溉小区（毛管和辅管）的水力设计分平坡与均匀坡两种情况，须结合地形确定选取哪一种计算方法。从单翼迷宫式滴灌带沿均匀坡铺设的水力特性及设计方案比较中得知，当沿毛管铺设方向坡降在允许当沿毛管铺设方向坡降在允许1范围内时，按均匀坡降计算结范围内时，按均匀坡降计

13、算结果与平坡计算结果相差不大，可按平坡计算，否则按均匀坡计算。果与平坡计算结果相差不大，可按平坡计算，否则按均匀坡计算。平坡条件下，灌溉小区允许水头偏差及其在毛管和辅管上的分配第四步：计算分析（第四部分）2、滴灌系统允许设计水头偏差率、滴灌系统允许设计水头偏差率灌溉小区系统流量偏差:当滴灌系统的均匀系数为95%的时候，滴头的流量偏差qv10%，取滴头的流态指数x=0.5，则滴灌的允许设计水头偏差率【hv】为： 第四步：计算分析（第四部分） 3、毛管极限长度的校核、毛管极限长度的校核 滴头的工作压力为100KPa，由于地势平坦，支管接辅管处不设水阻或压力调节器，则系统中，辅管和毛管的允许偏差【h

14、】为： 【h】=【hv】*hd=0.25*10=2.5(m) 按一般惯例将允许水头偏差按0.55:0.45的比例分配给辅管和毛管： 【h】毛=0.55*【h】=0.55*2.5=1.38m 【h】辅=0.45*【h】=0.55*2.5=1.38m 当滴灌系统中滴头流量为3L/h，滴头间距为300mm、滴灌均匀度为95%时，不考虑地形的变化，16mm毛管允许铺设的最大长度L毛为： 第四步：计算分析（第四部分） 上式中：L毛-毛管的极限长度(m)； S-滴头间距，0.3m INT-取整符号 h毛-毛管允许水头偏差，1.38m； d-毛管内径，取14mm； R-水头扩大系数，范围1-1.2，取1 q

15、d-滴头流量，3L/h。 经计算：第四步：计算分析（第四部分） 经计算： 本次设计L毛取典型长度40m可满足要求，辅管典型长度为80m. 即单边铺设为40m，双边铺设长度为80m。 4、单根毛管的设计流量、单根毛管的设计流量 Q毛毛=40m/0.3m*3L/h=400L/h=0.4m/h 得知水井出水量为得知水井出水量为80m/h，则同时可以进行滴灌的毛管数量为：，则同时可以进行滴灌的毛管数量为： N=Q井井/Q毛毛=80/0.4=200(条条)第四步：计算分析（第四部分） 5、确定支管（辅管）的极限长度、确定支管（辅管）的极限长度 在井出水量为80m/h的情况下，单边铺设毛管40m，可以铺设

16、200条；双边铺设毛管80m，可以铺设100条，垄距为1.2m，则可判断单边铺设时，支管长度为200*1.2=240m，双边铺设时，支管长度为100*1.2=120m。 考虑灌水均匀度及灌溉区轮灌，采用折半方法，既定： 毛管单边铺设长度为40m的情况下，支管铺设长度为120m 毛管双边铺设长度为80m的情况下，支管铺设长度为60m 本系统使用双边铺设方法，则一个轮灌小区的灌溉面积为： S轮=80*60=4800=7.2亩，一次开两个轮灌小区，灌溉总面积为14.4亩。第四步：计算分析（第四部分） 6、确定支管的流量、确定支管的流量 在毛管选择双边铺设时，一条支管的长度为60m，可以铺设100条4

17、0m的滴灌带，则支管流量为： Q支=100*0.4m/h=40m/h第四步：计算分析（第五部分） 确定各级管道的管径及水力损失确定各级管道的管径及水力损失 1、毛管的水头损失计算、毛管的水头损失计算 第四部分中已经得出 Q毛=0.4m/h 毛管内径为14mm8mm，可认为管内的流态为光滑紊流，可按下式计算： 式中hf-为多口沿程损失；s- 为孔间距，取0.3m N-为孔汇总数，取134；qd-灌水器设计流量3L/h. f-为摩阻系数，查表得0.505；d-管内径，取14mm m-流量指数 ，取1.75；b-管径指数，取4.75； 经计算：毛管的水头损失计算毛管的水头损失计算 毛管的局部水头损失

18、可按沿程损失的20%考虑，即：第四步：计算分析（第五部分） 2、支管的管径及水头损失。、支管的管径及水头损失。 设计同时有两条支管工作，则Q支=40m/h； 取支管经济流速V支=1.3m/s则： 选取110*5.3/1.0的PVC管为支管，其管内径为99.4mm 当200条滴灌带同时工作时，支管的局部损失时沿程损失的10%。则支管的沿程水头损失为：支管的管径及水头损失式中，hf-管道沿程损失，(m); f-摩阻系数，查表得，0.464*105 Q-为流量，40m/h； m-流态指数，m=1.77 d-管内径，99.4mm；b-管径指数，b=4.77； L-管的长度，取值320米经计算，取值3.

19、02m。3、干管的管径及水头损失4、水泵的扬程 使用下公式计算： 经计算H=5+10+5.87+11.68=32.55m（11.68为首部及管件的水头损失）第四步：计算分析（第六部分）校核最不利点的工作状态是否满足系统要求因为是平地，最不利点为每条支管上最末端的滴灌带的最后一个出水口，出水口的工作压力为100KPa,流量为3L/h。一条滴灌带长40米，孔间距为0.3米，即有134个孔。根据多口系数公式及毛管的水头损失公式得知：Hf毛=0.97m=0.01Mpa.即最后一条滴灌带和其支管交叉点的工作压力为0.11Mpa。流量为0.4m/h。一条支管60米长，垄距为1.2，每条垄铺设一条滴灌带，那么一条支管上有50个孔，根据多口系数公式及支管的水头损失公式得知：Hf支=3.02m=0.3Mpa,则最后一条支管和干管的交叉点的工作压力为0.41MPa。流量为40m/h。干管长度为360米，干管的水头损失为2.07m=0.27MPa,则干管