灌溉工程实例

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1、典型灌溉工程举例5、灌溉制度5.1设计参数的确定5.1.1特色灌溉工程（1）大田喷灌1）设计参数确定根据苗圃需水要求，喷灌采用以下设计参数：a.设计日耗水强度苗圃： Ea=3mm/d； b.设计计划湿润层深度计划湿润层深度取：z0.4；c.土壤特性壤土田间持水量田24（占体积的百分比），适宜土壤含水量的上、下限，分别为90%田、65%田，r=1.37g/cm3。d.灌溉水利用系数 灌溉水利用系数为 =0.9e灌水器选型喷灌选用美国雨鸟公司生产的摇臂式换向喷头（产品编号35A-TNT(12#喷嘴)），该型号喷头器的最大工作压力为0.41MPa,最小工作压力为0.20Mpa,喷头流量1.221.7

2、5m3/h，射程13.315.4m。喷头组合喷灌强度的计算公式为：组合（mm/h）=1000q/A 式中：q为单喷头的流量（m3/h）；A为单喷头的有效控制面积（m2）。 =10001.50.9/（1212）=4.69（mm/h）满足壤土=68 mm/h2）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用：式中：m为灌水定额，(mm)；r为土壤容重，(g/cm3)；H为计算湿润层深度，(cm)；、为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取90%、65%；为灌溉水利用系数，取0.9；利用上式计算喷灌区的灌水定额为：m0.11.374024(0.90-0.65)/0.936.5(mm) 3）喷灌灌溉

3、制度a. 设计灌水周期T式中：T为设计灌水周期，(d)；为设计耗水强度，（mm/d）。计算结果如下： ，取T=10天；b. 一次灌水延续时间t一次灌水延续时间采用下式计算：式中：a为支管间距(m)；b为喷头间距(m)；q为喷头喷水量（m3/h）。，取t=7（h），创新园喷灌各区布置相同。（2）微喷带灌溉1）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用：式中：m为灌水定额，(mm)；r为土壤容重，(g/cm3)；z为计算湿润层深度，(cm)；、为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取90%、65%；为灌溉水利用系数，取0.92；p为微灌设计土壤湿润比，(%)。利用上式计算微喷带灌溉区的灌水定

4、额为：m0.11.370.62824(0.90-0.65)/0.9215(mm) 2）灌水器选型微喷带灌溉采用R型微喷带进行灌溉，微喷带间距为5m，最大工作压力200kpa，100m流量为4.812m3/h，q=4256（L/hm）。3）微喷带灌溉制度a. 设计灌水周期T式中：T为设计灌水周期，(d)；为设计耗水强度，（mm/d）。计算结果如下：蔬菜：3.45（天），取T=3（天）b. 一次灌水延续时间t 一次灌水延续时间采用下式计算：式中：sr为毛管间距；st为灌水器间距；q为灌水器流量（L/h），取t=2(h)。（3）滴灌和小管出流灌溉1）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用：式中：m为灌

5、水定额，(mm)；r为土壤容重，(g/cm3)；z为计算湿润层深度，(cm)；、为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取90%、65%；为灌溉水利用系数，取0.92；p为微灌设计土壤湿润比，(%)。利用上式计算微喷带灌溉区的灌水定额为：m0.11.370.62824(0.90-0.65)/0.9215(mm) 2）灌水器选型滴灌灌溉根据果树种植情况，毛管间距为23m，滴头和小管间距与毛管间距相同，最大工作压力100kpa，滴头流量为2040L/h。3）滴灌和小管出流灌溉制度a. 设计灌水周期T式中：T为设计灌水周期，(d)；为设计耗水强度，（mm/d）。计算结果如下：3.45（天）

6、，取T=3（天）b. 一次灌水延续时间t 一次灌水延续时间采用下式计算：式中：sr为毛管间距；st为灌水器间距；q为灌水器流量（L/h），取t1=3(h)；，取t2=3(h)。5.1.2大棚滴灌工程 1）设计参数确定根据灌溉区种植作物的灌溉经验，大棚滴灌采用以下设计参数：a.设计日耗水强度 Ea=4mm/d；b.设计土壤湿润比及计划湿润层深度设计土壤湿润比（P）不得小于25%；计划湿润层深度取：z0.3m；c.土壤特性壤土田间持水量田24（占体积的百分比），适宜土壤含水量的上、下限，分别为90%田、65%田，r=1.37g/cm3。d.灌溉水利用系数 灌溉水利用系数为 =0.92；e灌水器选型

7、滴灌的灌水器有外置滴头和滴灌管两种，单滴头在工作水头范围内流量2.5L/h,允许流量偏差率qv=5%,灌水器间距为0.3m。2）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用：式中：m为灌水定额，(mm)；r为土壤容重，(g/cm3)；z为计算湿润层深度，(cm)；、为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取90%、65%；为灌溉水利用系数，取0.92；p为微灌设计土壤湿润比，(%)。利用上式计算滴灌区的灌水定额为：m0.11.370.62824(0.90-0.65)/0.9215(mm)。3）滴灌灌溉制度a. 设计灌水周期T式中：T为设计灌水周期，(d)；为设计耗水强度，（mm/d）。计算结

8、果如下：3.45（天），取T=3（天）b. 一次灌水延续时间t 大棚内滴灌，一次灌水延续时间采用下式计算：式中：sr为毛管间距；st为灌水器间距；q为灌水器流量（L/h），取t=1(h)。5.1.3管灌工程1）设计参数确定根据苗圃需水要求，管灌采用以下设计参数：a.设计日耗水强度苗圃： Ea=3mm/d； b.设计计划湿润层深度计划湿润层深度取：z0.4；c.土壤特性壤土田间持水量田24（占体积的百分比），适宜土壤含水量的上、下限，分别为90%田、65%田，r=1.37g/cm3。d.灌溉水利用系数 灌溉水利用系数为 =0.9e灌水器选型管灌选用D100给水栓，流量为2040m3/h，出水口间

9、距为30m，支管间距为100m。2）设计灌水定额设计灌水定额计算公式采用：式中：m为灌水定额，(mm)；r为土壤容重，(g/cm3)；H为计算湿润层深度，(cm)；、为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取90%、65%；为灌溉水利用系数，取0.9；利用上式计算管灌区的灌水定额为：m0.11.374024(0.90-0.65)/0.936.5(mm) 3）管灌灌溉制度a. 设计灌水周期T式中：T为设计灌水周期，(d)；为设计耗水强度，（mm/d）。计算结果如下： ，取T=10天；b. 一次灌水延续时间t一次灌水延续时间采用下式计算：式中：a为支管间距(m)；b为给水栓间距(m)；q

10、为给水栓出水量（m3/h）。，取t=3（h）。5.2系统工作制度根据灌溉系统管网布置、实验要求和作物种植等的需求，同时结合便于安排灌溉制度和减小主干管管径的原则，将创新园灌溉系统分为3个可独立工作的小区。以蓄水池的顺序来分区，即1蓄水池为1区（特色灌溉除闸管出流），2蓄水池为2区（大棚滴灌），其余管道灌溉为3区。1、2区都有独立的加压系统，这样既方便系统管理，又方便于同其它科研试验相结合。系统依据设计轮灌组的划分，除3区外，其余各区都由恒压变频控制设备实现管道压力和流量的调节完成灌溉。1区特色灌溉的原则以地块为单元，每次灌溉一地块，共28块，每地块由电磁阀来控制，电磁阀具体型号见表3。一个灌水

11、周期需要灌溉的时间为144h。2区大棚灌溉的原则为：采用随机灌溉方式，至少开启1座大棚，最多同时开启4座大棚。2区控制42座大棚，一个灌水周期需要灌溉的时间为1142h。3区的管道灌溉根据泵的流量至少开启2个出水口（1口井工作，单口出水流量为80m3/h）或同时开启8个出水口（3口井和后稷湖同时工作），一个灌水周期需要灌水时间48190h。5.3管网设计5.3.1管网设计布置原则12区灌溉水源从蓄水池里抽水，合理布局，便于变频自动控制，统一管理；管网布置应与道路规划结合，主干、支管沿道路布置；依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求管道系统线路最短，控制面积最大，便于机耕，管道尽可能双向分

12、水；总体布置要使系统运行可靠、经济、合理，使投资尽可能小。5.3.2管网布置1、管道布设采用树状管网。（1）大棚内的滴灌，滴头间距为0.3m，滴灌管间距为0.6m；特色灌溉区大田喷灌喷头间距和支管间距均为15m；微喷带间距为5m；滴灌和小管出流毛管间距为23m；管灌区，出水栓间距30m左右；实际施工时，可根据地块大小适当调整。（2）管道级数采用干管、分干（输水），支管、毛管（配水）三级固定管道，支管走向基本平行于作物种植行。2、管路附件管道中的三通、弯头等附件应选用与管材相配套的管件，喷头选用美国雨鸟生产的35A-TNT(12#喷嘴)，出水栓为标准铸钢定型件。3、出水栓、喷头保护设施出水栓保护

13、采用现浇砼镇墩，配套消力池为预制混凝土构件，混凝土基础根据设计图要求施工；喷头也采用镇墩保护，具体要求详见典型设计图。4、管沟开挖以不影响地面耕作，根据冻土层厚度为依据，管沟深100cm，宽80cm。5.4管道系统设计5.4.1管材及管件选择管材是管道输水灌溉系统的重要组成部分，直接影响到灌溉工程的质量和造价，因此，根据质量保证、经济耐用、便于运输和施工安装等条件，特色灌溉区、管灌区的干、支管均采用硬质UPVC塑料管，设计工作压力0.63Mpa，滴灌区的干管采用UPVC管，支管、毛管采用PE管，其它各种管件则采用塑料厂家相应的定型配套产品。5.4.2干管、支管管径设计干、支管管径采用经济流速法

14、计算：D=18.8(Q/v) 0.5式中，D：干、支管管径，mm；Q：设计干管最大流量，m3/h;v：UPVC塑料管经济流速，一般为11.5m/s。利用上式将水井至蓄水池引水流量，各轮灌区干、支管流量分别代入上式计算：计算后根据管径规格选取，引水干管取160的UPVC塑料管；低压管道灌溉干管取管径140的UPVC塑料管，支管取管径110的UPVC塑料管；特色灌溉区利用原有的分干管管径140，在每地块分别布设，喷灌干管取管径90的UPVC塑料管，支管取管径50的UPVC塑料管；微喷带灌溉干管取管径90的UPVC塑料管，支管取管径50的PE塑料管；滴灌和小管出流支管取管径50的PE塑料管，毛管取取

15、管径16的PE塑料管（滴灌管）。大棚滴灌干管取90的UPVC塑料管，支管取50的PE塑料管，田间毛管取16的PE塑料管。详见管网水力计算表2。表1 硬UPVC管的f、 m、b数值管 材fmb备注UPVC管0.948105 1.774.77PE管0.840105 1.754.75表2 管网水力计算表泵站编号123#轮灌组2811-423.3最不利点高程(m)535.7533.3530.22池顶水位高程(m)533.7532.65523.95长度（m）333151600最大流量（m3/h）3426.8880管径（mm）分干管UPVC140、90UPVC90UPVC140支管UPVC50PE50UP

16、VC110总水头损失（m）7.17.256.5静水压力（m）25157工作压力（m）34.122.919.775.4.3管网水力计算管网水力计算是以各轮灌组分别灌水划分的。（1）干、支管水力计算干、支管沿程水头损失hf按下式计算：hf=f LQm/db式中，hf：沿程水头损失，m； L：管道长度，m；Q：管道流量，m3/h； d：管道内径，mm；m：流量指数； b：管径指数；f：沿程摩阻系数。一般硬UPVC管的f、m、b值详见下表1。干、支管局部水头损失按管道沿程水头损失hf的10%计。计算结果如表3所示。5.4.4水泵选型水泵的设计流量应为同时需水的最大流量；水泵的设计扬程H为总干管入口压力

17、水头与水泵吸水管路的沿程水头损失、水源至干管入口（首部系统）局部水头损失及水泵安装高程与水位之高差的和。根据以上管网水力计算结果，以最不利点网室末端所需工作水头作为水泵供水净扬程，经中国灌排设备手册，最终选择QS型潜水电泵，水泵参数详见表3。表3 各区计算参数范围及其水泵的选型参数表各区计算参数水泵参数泵站编号流量范围（m3/h）工作压力（m）水泵型号流量（m3/h）扬程（m）配套电机功率（kw）110.0834.0015.434.1QS40-40/2-7.540407.526.7226.8815.022.9QS30-30/2-4.030304.0380.019.77100QW87-28-15

18、872815.05.4.5恒压变频选型在12#泵房内分别装配变频柜，变频器及电磁阀的选取根据各区的流量和工作压力来选取，选取结果为表4。表4 各区恒压变频工作表泵站编号计算参数变频器型号电磁阀规格流量范围（m3/h）工作压力（m）配套电机功率(kw)110.0834.0015.434.17.5ABB(THB-11.0kw)滴灌和小管出流区选用CP系列1.5”；大田喷灌和微喷带灌溉区选用CP系列3”26.7226.8815.022.94.0ABB(THB-5.5kw)CP系列1.5”5.5蓄水池设计根据灌溉需要，需在园区新建60m3蓄水池2座，10m3蓄水池1座。修建具体坐标见表6，结构圆形地埋

19、式蓄水池，60m3蓄水池直径2.5m，深度3.0m，10m3蓄水池直径1.5m，深度2.0m，分别设置进水管和出水管与灌溉干管相连，并在旁侧设置溢水管。详见蓄水池设计图。5.6附属工程设计5.6.1闸阀井、排水井设计在各控制阀处设计阀门井。闸阀井、排水井采用圆形收口式砖砌结构，24墙，闸阀井深1.2m，排水井深2m，底部直径1.5m或1.0m，井底干铺一层砖，井盖为铸铁井盖。阀井数量及规格如下表5（详细结构见闸阀井设计图），该工程地形简单，只需设计3座独立排水井，见管网平面布置图，排水阀为75UPVC球阀。表5 阀井数量表编号规格数量（座）深度（m）结构备注1D150021.2砖混闸阀井2D1

20、00032.0砖混排水井3D10001101.2砖混闸阀井5.6.2管道镇墩、给水栓镇墩设计为了防止水流方向和温度变形等原因产生的推拉力，在管道转弯、三通、闸阀处设505050cm3镇墩，砼标号为C20。在支管竖管处设置给水栓、喷头镇墩，镇墩采用C20现浇混凝土，在管道管件、给水栓、喷头安装完毕后，经打压试验无漏水现象，再安装模板、浇注。5.6.3管道埋深设计管道埋深1.0m，管槽宽0.8m。5.6.4加压泵房根据灌溉需要需新建3座加压泵房，1#、2#、3#泵房尺寸均为3.5m2.5m，具体修建坐标见表6，泵房结构设计图详见泵房设计图。5.7田间配套工程设计为了达到满足绿化带的灌溉目的，在各灌

21、溉区域设计相应的田间配套工程措施。根据土壤特性、管网布置特点，采用以下措施：1、在给水栓配备100小白龙，灌溉时与给水栓连接，采用袖套式灌溉；2、或在给水栓配备闸管，实现闸管出流灌溉。5.8灌溉工程工程量及材料量主要工程量见表7所示。表6 井、蓄水池、泵房修建坐标名称x坐标y坐标2#机井503353.13797500.11#池503324.73797633.11#泵房（四角）503323.53797637.3503323.53797640.8503326.03797637.3503326.03797640.82#池503338.73797503.52#泵房（四角）503337.53797507

22、.7503337.53797511.2503340.03797507.7503340.03797511.23#泵房（四角）503698.93797190.2503701.43797190.0503701.63797193.5503699.13797193.7表7 主要工程量表序号项目规格/型号单位数量备注一、引水管道1法兰闸阀Z41H-150台2Z41H-125台12进、排气阀P41X-100台33水表LXLG-125台34压力表Y-100ZTQ 0-1Mpa台35逆止阀DN-125台36弯头DN125DN125个6DN100DN125个37钢法兰DN125个218钢三通DN125DN150D

23、N125个1DN125DN150DN150个1DN125DN125DN100个19开挖土方机械开挖、人工修坡m396010回填土方人工夯实m396011闸阀井 D1000个6机井外12输水管道镇墩60*60*60(C20砼)m35.4133：7灰土30*80*80m34.814UPVC管160m120015UPVC三通160个3160140160个6160110160个216UPVC弯头160个517井房m212.25砖混结构二、泵房及首部工程(1#)2.1 1#泵房首部工程1恒压变频控制系统ABB（THB11Kw） 套12铠装控制电缆KVV223*1.5m2303铠装控制电缆KVV224*1

24、.0m7104铠装控制电缆KVV227*0.75m7605穿线套管50 UPVCm2306穿线套管100 UPVCm14707潜水泵QS40-40/2-7.5台1扬程40m,流量40m38双极过滤器L100-W100离心套19对夹式蝶阀DN100个110止回阀DN100个111进、排气阀DN65个112施肥罐SFG-100L套113水表 DN100个114压力表Y-100ZTQ 0-1Mpa个215蓄水池钢筋砼座160m316管理房m28.75砖混结构2.2 2#泵房首部工程1恒压变频控制系统ABB（THB5.5Kw） 套12铠装控制电缆KVV228*1.5m3903铠装控制电缆KVV228*

25、2.5m22304穿线套管100 UPVCm26205潜水泵QS30-30/2-4个1扬程30m,流量30m36双极过滤器L100-W100离心套17对夹式蝶阀DN80个18止回阀DN80个19进、排气阀DN65个110施肥罐SFG-100L套111水表 DN80个112压力表Y-100ZTQ 0-1Mpa个213蓄水池钢筋砼座160m3钢筋砼座110m314管理房m28.75砖混结构三、干管工程1开挖土方机械开挖、人工修坡m364082回填土方人工夯实m364083输水管道镇墩砼（C20）60*60*60m315.1243：7灰土30*80*80m313.445给水栓镇墩60*60*60 (

26、C20砼)m32763：7灰土30*80*80m3247防冲槽预制C20砼个1258防冲槽基础30*80*80（3：7灰土）m3249闸阀井 D1500个2井深1.2m10闸阀井 D1000个110井深1.2m11排水井 D1000个3井深2.0m12小砖池60cm30cm18cm个4213镀锌钢管DN150m2014镀锌钢管DN125m1615镀锌钢管DN100m6016镀锌钢管DN80m2417UPVC管160m61018UPVC管140m300019UPVC管110m390020UPVC管90m50021UPVC三通140160140个722UPVC三通160个323UPVC三通140个

27、324UPVC三通110个8025UPVC三通90个626UPVC三通140160140个627UPVC三通160110160个228UPVC三通140110140个4629UPVC三通11090110个2030UPVC弯头160个431UPVC弯头140个432UPVC弯头110个5433UPVC弯头90个634UPVC异径接头140110个835对夹式蝶阀DN150个336对夹式蝶阀DN125个1337对夹式蝶阀DN100个4838对夹式蝶阀DN80个2539UPVC法兰接头160片640UPVC法兰接头140片2641UPVC法兰接头110片9642UPVC法兰接头90片5043给水栓D

28、N100个125四、支管、毛管工程1开挖土方m353602回填土方m353603喷灌竖管镇墩20*20*20(C15砼)m33.24微灌镇墩20*20*20(C15砼)m30.4853：7灰土30*50*50m3306球阀50个1107水表LXLG-40个428施肥罐SFG-10个429水龙头25个4210电磁阀CP系列3个2011电磁阀CP系列1.5个4212喷头35A-TNT(12#喷嘴）个40013方便体25个40014TPL竖管252000根40015支架251500付40016UPVC管90m230017UPVC管50m450018PE管50m220019UPVC管25m55020滴灌管16m2920021滴灌带16m1500022R型微喷带50m520023闸管50m50024UPVC三通905090个16025UPVC三通502550个32026UPVC弯头50个15027UPVC弯头25个8028UPVC异径接头9050个16029UPVC异径接头5025个8030旁通PE16个363031堵头PE50个11032堵头PE16个379033外丝接头50个6034内丝接头50个6035UPVC胶kg30