滴灌典型设计.doc
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滴灌典型设计.doc
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滴灌典型设计
1、工程概况
一二二团场位于准噶尔盆地南缘,东经85°27′~85°41′,北纬44°37′~44°48′。
海拔350~370m,地势由东向西北倾斜,南北坡降一般在1.5‰,东西坡降一般在1‰。
境内有两条南北走向的自然沟(古河床),是该地区土壤形成、地下水蕴藏和自然植被滋生的摇篮,并造成土壤、水源等农业资源的一定的差异。
2002年122团计划实施滴灌面积20000亩,分布在全团九个连队,其中1连1800亩,23连200亩,5连4000亩,18连600亩,12连3600亩,2连4500亩,4连2400亩,3连2400亩,17连1000亩。
详细分布情况见附图。
1.1土地利用情况
全团规划面积37.27万亩,其中可耕地面积24.4万亩,开垦17.6万亩,六十年代初期最大播种到18万亩,现耕地为14.9万亩。
近几年因水限制,不断压缩面积,每年播种面积10~11万亩。
荒地(含撩荒三年以上)5.8万亩。
1.2土壤概况
土壤质地以壤质为主。
在24.4万亩可耕地中,中壤占总面积的22.7%;轻壤占总面积的20.6%;砂壤占总面积的18.3%;重壤占总面积的3.3%。
土壤盐渍化面积占总面积的20.8%,其中耕地中盐渍化面积占耕
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
4
3
土壤湿润层深度Z
m
0.50
4
土壤设计湿润比P
%
65
5
适宜的土壤含水率上限
%
22
6
适宜的土壤含水率下限
%
15
二
滴头
1
选型
天业产单翼迷宫式
2
工作水头
m
8m
3
流量
L/h
2.4
4
滴头间距
m
0.3
地面积的18.4%。
1.3水源
122团水源主要为水库水和地下水。
此次滴灌节水工程水源为水库水。
2、基本资料
典型设计选择12连61、62号地,控制面积1109亩,土壤类型为壤土,种植作物为棉花,种植模式采用:
一膜一管四行--(10+66+10)×66cm,滴灌带间距152cm,为机采棉。
由于122团所选地块均为标准条田,规划面积600亩。
参照团场意见两块地一个系统,实播面积不大于1200亩。
典型设计选择地块具有典型性,可以代表其它地块。
2.1滴灌工程设计参数的确定
2.1.1设计耗水强度(Ea)
设计耗水强度采用设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值,并由当地试验资料确定。
由于122团无实测资料,所以设计耗水强度采用经验值。
粮、棉、油等大田作物经验值为4~6mm/d,考虑往年滴灌系统设计经验选取值及运行情况和节水目的,取经验值下限Ea=4mm/d。
2.1.2土壤设计湿润比(P)
滴灌的土壤设计湿润比,是指被湿润土体占计划湿润层总土体的百分比。
粮、棉、油等大田作物经验值为60%~90%,根据作物的需要、工程的重要性及当地自然条件等,取经验值P=65%。
2.1.3土壤湿润层深度(Z)
粮、棉、油等大田作物经验值为0.3~0.6m,设计取值Z=0.5m。
2.1.4适宜的土壤含水率上下限及土壤容重
设计地块属中壤土,其容重在1.40~1.55g/cm3,土壤容重取平均值γ=1.48g/cm3。
适宜的土壤含水率上限在22%~28%之间,设计取θmax=22%。
适宜的土壤含水率下限取θmin=15%。
2.1.5滴灌水利用系数(η)
滴灌水利用系数一般采用0.9~0.95,设计采用η=0.90。
2.1.6设计灌水定额(m)
设计灌水定额:
可根据以上试验资料按下式计算确定。
m=0.1×γ×z×P×(θmax-θmin)/η
m=0.1×1.48×0.45×60×7/0.95=37.41(mm)
设计取m=37.5mm。
设计参数见表2.1
表2.1典型滴灌系统设计参数
3、设计内容
3.1系统水量平衡计算
122团河水滴灌水源供水流量稳定且无调蓄作用,用下式确定滴灌面积:
A=(η×Q×t)/10×Ia
Ia=Ea-P0
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;
P0—有效降雨量,mm/d;
t—水源每日供水时数,h/d;
η--灌溉水利用系数。
A=1109亩=73.93hm2;Ea=4mm/d;P0=0mm/d;Ia=4mm/d;t=20h/d;η=0.90。
Q=155.6m3/h,按经验1m3/h可控制7亩地计算Q=158.4m3/h,故122团典型设计供水流量取160m3/h。
3.2管道设计
滴灌带选用单翼迷宫式滴头,当滴头间距0.3m,q=2.4L/h时,Q=0.592H0.594。
3.2.1毛管极限长度的校核
毛管的极限孔数(毛管按均匀地形坡计算):
Nm=INT{(5.466[△h2]d4.75)/(kSqd1.75)}0.364
[△h2]=β2[△h]
式中:
[△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,为毛管总水头损失与沿程水头损失的比值,k=1.1~1.2;
S—毛管上分流孔的间距,S=0.3m;
qd—毛管上滴头的设计流量,qd=2.4L/h
表5.1参数表
d(mm)
k
Cu
S(m)
qd(L/h)
[△h2](m)
Nm(个)
L(m)
16
1.1
90%
0.3
2.4
1.8
237
71.1
3.2.2各级管道管径的确定及水力计算
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一般取v=1.2~1.8m/s。
根据系统设计确定,干管采用PVC160mm,支管采用PE63mm,附管采用PE32mm。
4、设计灌水周期及一次灌水延续时间
4.1设计灌水周期T
T=(m/Ea)×η
式中:
m—设计灌水定额(mm);
Ea—设计耗水强度(mm/d);
η—灌溉水利用系数;
此典型设计m按每亩25m3设计,即m=37.5mm;Ea=4mm/d(取设计标准下限);η=0.90。
则设计灌水周期T=8.4天。
4.2一次灌水延续时间t
t=(m×Se×SL)/q
式中:
t—一次灌水延续时间;
Se—滴头间距(m);
SL—毛管间距(m);
q—滴头设计流量(L/h);
此典型设计Se=0.3m;SL=1.52m;q=2.4L/h;则一次灌水延续时间t=7.125小时。
5、沿程损失计算及水泵选型
计算微灌系统设计水头H
H=Zp-Zb+h0+∑hf+∑hw
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高差,m;
Ho—典型毛管进口的设计水头,取h0=10m;
∑hf—水泵至典型毛管进口的管道沿程水头损失,m;
∑hw—水泵至典型毛管进口的管道局部水头损失,m。
通过管网水力计算:
Zp-Zb=0;Ho=10;∑hf=15.93;∑hw=0.70;
地形因素按1m计;系统进口以前损失按10m计。
合计H=38m,选择Q=160m3/h,H=38m离心泵
6、管网结构设计及泵站
在直径大于50mm的管道末端、转弯、分岔和阀门处应设镇墩,干管每隔200m设一镇墩60×60cm。
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。
管道埋深根据地面荷载和机耕要求,干管埋深80cm,为控制各分干管的运行,分干管首部设控制闸阀,尾部设泄水阀,各闸阀均砌阀门井保护。
根据水力计算结果,河水选择Q=160m3/h,H=37m离心泵,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,使管网破坏,影响正常供水。
7、运行方案
122团12连61、62号地首部滴灌系统,种植面积为1109亩,水泵流量为160m3/h,净扬程为38米。
(首部损失为10米)具体运行方式如下:
一、三分干同时运行
1、支1-支7、支29-支35为一个轮灌组,每条支管各开一条附管,作为一个轮灌小区,一次灌一个小区,此轮灌组需8次灌完。
一次灌水延续时间为7时。
苗期和灌水高峰期视具体情况适当缩短或延长灌水时间。
二、三分干同时运行
2、支8-支14、支22-支28为一个轮灌组,每条支管各开一条附管,作为一个轮灌小区,一次灌一个小区,此轮灌组需8次灌完。
一次灌水延续时间为7小时。
苗期和灌水高峰期视具体情况适当缩短或延长灌水时间。
一、二分干同时运行
3、支36-支42、支15-支21为一个轮灌组,每条支管各开一条附管,作为一个轮灌小区,一次灌一个小区,此轮灌组需8次灌完。
一次灌水延续时间为7小时。
苗期和灌水高峰期视具体情况适当缩短或延长灌水时间。
系统运行初期必须调节每条支管上的球阀,使每条支管的流量保持一致。
8、投资预算
8.1滴灌工程预算
滴灌工程预算表
表8.1单位:
万元
滴灌方式
项目名称
河水
总投资
40.7195
其中:
建安工程费
7.5992
设备费
31.7858
临时工程费
0.152
其他费用
0.7793
预备费
0.4032
亩投资(元/亩)
367.17
管材投资:
河水202元/亩。
9、典型设计图
滴灌系统工程平面图、管系结构示意图详见附图。
5
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