团蔬菜滴灌技术设计.docx
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团蔬菜滴灌技术设计
Preparedon22November2020
团蔬菜滴灌技术设计
141团蔬菜保护地生产示范项目节水灌溉技术设计
工程设计采用的规范标准:
依据的有关技术规范、规程、节水灌溉技术规范主要有:
1)《节水灌溉技术标准》SL207-98。
2)《微灌工程技术规范》SL103-95。
3)《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-1999。
4)《农田灌溉水质标准》GB5064-92。
典型滴灌系统参数设计
141团蔬菜保护地生产示范项目共亩滴灌地,种植无公害蔬菜。
种植模式采用一膜一管:
(20+30+20+30+20)cm,膜内毛管铺设间距;(土壤为壤土,滴头流量为h)。
根据目前蔬菜种植模式和多年实践经验,确定如下设计参数。
典型设计滴灌系统设计基本资料
序号
项目名称
单位
数量
一
土壤与作物
1
土壤结构
壤土
2
设计日耗水量Ea
mm/d
7
3
土壤湿润层深度Z
M
4
土壤设计湿润比P
%
5
田间持水量
%
25
5
适宜的土壤含水率上限
%
6
适宜的土壤含水率下限
%
二
灌水器
1
选型
单翼迷宫式滴灌带
2
工作水头
M
10m
3
流量
L/h
4
滴头间距
M
5
毛管间距
M
6
铺管方式
一膜一管
系统水源
该滴灌的水源为井水。
系统动力
距滴溉系统首部附近有高压线路,不需架设高压线,只需架设安装变压器、配电箱、水泵即可满足滴灌系统运行需要。
滴灌系统结构
滴灌系统采用如下结构:
水源(加压)→计量装置(水表、压力表)→离心过滤器→网式过滤器(施肥罐)→干管(地埋PVC-U管)→支管(地面PE黑管)→滴灌管→滴头。
为降低能耗,管道系统中支管与分干管,滴灌带与支管、干管与分干管按各条田的具体形状,以优化方式采用鱼骨式布置,目的是达到操作管理方便,系统投资和运行费用最低的效果。
水量平衡
计算公式:
Q=10IaA/ηt
A
Q
T
Ia
η
(hm2)
(m3/h)
(t/d)
(mm)
(%)
20
7
90
式中:
A-可灌面积,hm2;
Q-可供流量,m3/h
Ia-设计供水强度,mm/d;
Ea-设计耗水强度,mm/d;
Po-有效降雨量,mm/d;
t-水源每日供水时数,h;
η-灌溉水利用系数。
泵站
根据水量平衡计算结果,选择250QJ50/60-3潜水泵,可满足滴灌系统工作压力和设计流量。
在过滤器出口安装水表,逆止阀,在过滤器和施肥罐的前后分别设置一个压力表,观察其压力变化。
在滴灌系统的最高处设置进排气阀,以调节管网进气和排气,防止停水时管网内产生负压和开始供水时管网排气不畅产生气阻,造成管网破坏,影响正常供水。
灌水定额
m=γZPw(Qmax-Qmin)/η
其中:
Z——计划湿润层深度,根据实验中实测资料,蔬菜根系层深度,生育期最大为45cm。
Pw——土壤湿润比,由《微灌工程技术》式2-9。
Pw——NpSeW/(Sp·Sr)×100%。
Np——每棵作物的滴头数,Np=(1/)×=
Se——滴头沿毛管上的间距,Se=。
W——湿润宽度(或单个滴头的湿润直径),W=。
Sp——作物株距,Sp=。
Sr——毛管铺设间距,Sr=05m。
以上参数代入式中得Pw=%。
Qmax、Qmin——土壤含水率上、下限分别按田间持水量的90%和65%。
即Qmax=,Qmin=。
γ——土壤容重,γ=cm3。
则灌水定额m滴=γZPw(Qmax-Qmin)/η。
=××××m3/亩·次。
注:
此定额为蔬菜盛果期的灌水定额。
灌水周期
T=(m/Ea)×η
式中:
T—设计灌水周期(d);
m—设计灌水定额(mm);
Ea—设计耗水强度(mm/d),根据实践经验蔬菜取7;
η—灌溉水利用系数,;
根据实测取蔬菜日耗水量Ea=7mm/d,则灌水周期
T=(m/Ea)×η=7*=天
一次灌水延续时间
t=(m×Se×SL)/q
式中:
t—一次灌水延续时间,h;
m—设计灌水定额(mm);
Se—滴头间距(m);
SL—毛管间距(m);
q—滴头设计流量(L/h);
t=(m滴×Se×SL)/qd=(××)/=小时
轮灌组N=20h/d×÷=19组,根据实际情况取不大于20组。
但由于条田规格不一样,各小区一次性灌水时间也不相同,由式:
t滴=(轮灌面积×设计灌水定额/水源流量)/η。
分别计算各灌水小区的一次灌水延续时间。
轮灌时一次开7个大棚的球阀,共14次灌完。
141团滴灌工程设计参数
种植模式
土壤类型
土壤容重
(g/cm3)
Qmax
Qmin
土壤
湿润比
湿润
宽度
滴头
流量
(L/h)
毛管
间距
(m)
灌水
定额
(mm)
灌水
周期
(d)
延续
时间
(h)
(20+30+20+30+20)
壤土
141团蔬菜保护地生产示范小区东西宽396米,南北长402米。
蔬菜保护地地块形状及系统布置见附图,灌溉机井位于地块条田的边缘,主干管东西向布置,分干管沿种植方向东西向布置,系统布置三条分干管,支管垂直种植方向,毛管沿种植方向铺设。
滴灌设备包括水泵、过滤装置及干、支、附、滴灌管。
水源流量50m3/h,控制面积亩,根据水量平衡计算及水力计算结果,选250QJ50/60-3潜水泵。
井水进入滴灌系统经离心及网式过滤器。
过滤器选用LWS-150组合式,水头损失为6-10m。
施肥系统选用容量为100L的施肥罐。
Nm=INT{([△h2])/(KSe)}
其中:
[△h2]——毛管的允许水头偏差,m,[△h2]=β2[△h]
d——毛管内径,d=16mm,
K——水头损失扩大系数,K=~;
Se——毛管上分流孔的间距,Se=;
qd——滴头设计流量,qd=h。
滴灌带选用单翼迷宫式滴头,当滴头间距为,滴头流量q=h时,Q=。
蔬菜种植模式为(20+30+20+30+20)cm,滴灌带选用内径为16mm的PE单翼迷宫式滴灌带,以该产品的参数进行设计。
滴头间距Se=,滴头流量q=h,毛管平均铺设间距Sc=,流态指数X=。
依据《SL103-95微灌工程技术规范》,当滴灌的均匀系数Cu>80%,滴头设计允许流量偏差率qv≤20%,滴头的流态指数X=,则滴灌的允许设计水头偏差率[hv]应为。
[hv]≤[qv]/X·{1+(1-X)/X·[qv]}
≤×{1+×/×}
≤%
滴头的定额工作压力为100Kpa(10米水头),则灌水小区允许水头偏差[△h]为:
[△h]=[hv]·hd=×10=。
毛管和辅管的允许水头偏差
[△h]毛=[△h2]=β2[△h]=×=
[△h]辅=[△h1]=β1[△h]=×=
Nm=INT{([△h2])/()}
=INT{(××)/(××)}
=201个。
则毛管辅设长度L毛≤221×=。
管道管径的确定方法选择经济流速法。
塑料管材的经济流速通常取V=~s,PVC-U管材不大于2m/s,PE管材不大于s。
滴灌带选用单翼迷宫式滴头,毛管内径为16mm。
毛管沿程水头损失为:
hf=K(fSqdm/db)[(N+)m+1/(m+1)-Nm(1-So/S)]。
毛管的局部水头损失可按沿程水头损失的20%考虑。
毛管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。
hf=×××=。
毛管的局部水头损失可按沿程水头损失的20%考虑,即
hw毛=毛=×=
毛管总水头损失为:
h毛=hf毛+hw毛=+=
辅管沿程水头损失:
hf=K(fSqdm/db)[(N+)m+1/(m+1)-Nm(1-So/S)]
辅管局部水头损失按沿程水头损失的20%考虑。
辅管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。
一个灌溉小区内的每条支管上同时最多开启120条毛管,用一个辅管控制,则
Q铺=Q毛×13=×13=h
d铺=1000[4Q铺/(3600πv)]
=1000×[4×÷(3600××3)]=
辅管采用PE管,管径32mm,壁厚,工作压力。
沿程水头损失:
hf铺=K(fSqqm/db)[(N+)m+1/(m+1)-Nm(1-So/S)]
=。
辅管局部水头损失按沿程水头损失的20%考虑。
hw铺=×=
则辅管总水头损失:
h铺=m。
设计中支管选用PE薄壁管,管径63mm,壁厚1mm,工作压力。
支管沿程水头损失:
hf=Kf(Qm/db)L。
支管局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑。
支管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。
支管管径按管道经济流速确定:
d支=1000[4Q支/(3600πv)]
=1000×[4×÷×3600×]=
v——塑料管径经济流速,m/s,v=~s,不大于s。
Q支——支管流量,m3/h,Q支=80/6=h。
支管沿程水头损失hf支=Kf(Qm/db)L
=×××
=。
支管局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑。
hw支=支=。
支管总水头损失:
h支=。
干管沿程水头损失:
hf=Kf(Qm/db)L。
d干=1000[4Q干/(πv)]
=1000×[4×80÷×3600×]=153mm
d分干=1000[4Q干/(πv)]
=1000×[4×80÷×3600×]=137mm
设计干管、分干管选用PVC-U管,工作压力,干管管径160mm,壁厚,分干管管径,壁厚mm。
干管沿程水头损失:
hf干=Kf(ΣQ干nmLn/dnb)
由于考虑以后作物的轮作,滴灌与其它灌水技术互相运用及便于运行方式的调整,干管及分干管不考虑变径。
干管水头损失计算
序号
长度(m)
管内径(mm)
流量(m3/h)
沿程损失hf干(m)
干(m)
1
411
50
2
3
4
5
6
合计
干管总水头损失为:
h干=hw干+hf干=
微灌系统设计水头H
H=Zp-Zb+ho+Σhf+Σhw
H——微灌系统设计水头,m。
Zp-Zb——典型毛管进口与水源设计水位之间的之差,。
ho——典型毛管进口的设计水头,ho=10m。
Σhf——水泵至典型毛管进口的管道沿程水头损失,m。
Σhw——水泵至典型毛管进口的管道局部水头损失,m。
取二级过滤冲洗排污的水头损失之和为10m,枢纽中各级闸阀的局部水头损失之和为。
141团蔬菜保护地生产示范项目水力计算表
单位:
米
管道名称
管道
长度
(m)
流量
(L/h)
管径
(mm)
沿程
损失
(m)
局部
损失
(m)
总损失
(m)
滴灌带
16
附管
32
支管
60
13333
63
分干管
402
50000
125
主干管
198
50000
160
毛管工作压力10
首部损失10
系统水头损失30
系统总水头损失30
机泵选型
根据管网设计流量和工作压力,查水泵手册,初选250QJ50/60-3潜水泵,流量50m3/h,扬程60m,电机功率15kw。
压力均衡计算
根据系统轮灌组的划分,对各节点压力进行校核。
选取同一轮灌组中同一轮灌小区最近和最远的一条毛管进行计算。
因地形平坦,计算中不考虑地形高差引起的水头变化。
根据灌水器流量公式Q=,计算对应值:
Hmax=mQ=h
Hmin=10mQ=h
流量偏差qv=(Qmax-Qmin)/qd×100%=%<[qv]=20%
流量偏差满足规范要求。
水锤验算
计算公式:
C=1435/(1+[2100(D-e)]/Ese)
△H=C△V/g
△V=V初-V末
△H——直接水锤的压力水头增加值(m);
C——水锤波在管中的传播速度(m/s);
g——重力加速度(m/s2);
D——管道外径(mm);
e——管壁厚度(mm);
Es——管材的弹性摸量(MPa);
PVC-U管D=160mme=Es=2500MPa
C=s
V初=m/sV末通常选用m/s
△V=m/s
△H=
计算结果小于管道工作压力,故不做复杂的水锤防护措施。
因塑料管材的彭胀系数较大,为使管线在温度变化时可自由伸缩,初步拟定干管上每200m设置一个伸缩节。
在直径大于50mm的管道末端、转弯、分岔和阀门处应设镇墩,干管每200m设一镇墩50×50cm。
为保证系统管网的正常运行,需在管路上安装控制和保护装置。
滴灌系统工程平面布置图、管系结构连接示意图及离心过滤器连接图见附图。
投资估算
1骨干工程执行水利部水建[1998]15号文“关于印发《水利水电工程设计概(估)算费用构成及计算标准》的通知”规定进行编制。
2定额
建筑工程执行[1988]水电基字第19号文,采用《水利水电建筑工程概算额》,投资估算扩大10%。
该工程执行[1993]水建第63号文,采用《水利水电设备安装工程概算定额》(中小型),投资估算扩大10%。
施工机械台班费执行能源水规[1991]1272号文,系用《水利水电工程施工机械台班费定额》,并根据水建[1998]15号文规定,一类引用乘以的调整系数。
3基础单价计算
人工工资执行新水基字(1992)11号文“关于颁发《新疆水利水电基本建设工程概(估)算编制规定(试行)的通知》”及新水基定字(1996)004号文“关于颁发《新疆水利水电工程概(估)预算编制标准补充规定》的通知”规定计算。
人工预算单价不考虑夜间施工津贴。
取消其他直接费中的夜间施工增加费。
人工预算单价为元/工日。
材料预算价格,水泥按石河子南山水泥厂供应价,钢材、木材等主要材料按石河子供应价,砂石骨料按当地料场的供应价,以上材料加至工地仓库运杂费构成工地预算价。
材料设备价格,原价参考本地区类似工程实际价。
4其它直接费
建筑工程按直接费的4%,安装工程按直接费的%。
5现场经费
土方工程按直接费的5%,石方工程按直接费的7%,砼工程和按直接的费的7%,机电、金属结构设备安装工程按人工费的50%。
6间接费
土方工程按直接工程费的4%,石方工程按直接工程费的7%,砼工程按直接工程费的5%,机电、金属结构设备安装工程按人工费的80%。
7计划利润
按直接工程与间接之和的7%计算。
8税金
按直接工程费、间接费、计划利润之和的%计算
9临时工程和其它费用执行“调改意见”,分别建安工作量的5%和8%计取。
10田间工程
执行新水基字[1992]第11号文和新水基定字[1996]第004号文规定进行编制,工程单价根据“调改意见”乘以的系数。
投资估算
根据膜下滴灌工程的配套设施及其它建设项目开支,141团蔬菜保护地生产示范项目总投资万元。
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