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滴灌设计流程.docx
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滴灌设计流程
滴灌系统设计步骤
一、 简要了解农田滴灌供水系统的分布及运行情况,配图。
(一)农田滴灌供水系统的分布:
1.水源的选位一般在地块的高处并在地块的中间。
特点:
a.压力均衡,滴水均匀。
b.节省主干管材料。
c.系统运行时节省电
费。
d.根据地块实际需要也有例外。
2.排水井的位置在地势低处。
3.干、分干、支(含辅管)、毛管四级依次成正交。
4.尽量使分干管在主干管两侧布置。
支管在分干管两侧布置并力求对称。
5.毛管铺设走向与农作物方向一致,所以支管(含辅管)与作物种植方向垂直。
分干管布设方向与作物种植方向平行。
6.在平坡地形条件下,毛管与支(辅)管相互垂直,并在支(辅)管两侧对称
布设。
在均匀坡地地形条件下,毛管在在支(辅)管两侧对称布设并依据毛管水
力物性,逆坡向短,顺坡向长。
当逆坡向水力物性不佳时,则仅利用顺坡向铺设。
1
7.支管的实际铺设长度决定着分干管的数,铺设长度长,分干管列数减少,对
降低管网成本造价起明显作用。
8.毛管的实际铺设长度决定着支管的列数,毛管长度长,支管间距大,支管的
列数就减少。
对降低管网成本造价起一定作用。
9.管网系统中,干管,分干管采用 PVC—U 管,应埋设在冻土层以下。
10.分干管布设尽量与道路,沟渠同向,以便运输,安装维护。
11.干管也应与道路,林带,电力线路平行布置,尽量少穿越障碍物,少转折。
(二)农田滴灌供水系统的一些数据及计算:
1.地面 PE 管铺设长度(支管+辅管系统)
Ø90PE 支管≤240 米
Ø75PE 支管≤190 米
Ø63PE 支管≤120 米
2.一膜单管及一膜双管的毛管间距。
3.毛管所需的流量:
一根毛管的过水量=出地桩间距/0.3(滴头间距)×滴头流量(1.8L/h-3.2L/h)
(按扣三通过水量为 1m3 左右,不超过 1.3m3,故毛管的过水量≤1.3m3)
4.出地桩上大球阀启闭时滴灌滴水运行情况:
①.打开出地桩上大球阀时,一般只能相应的开启支管上的一个小球阀(同时开
启两个小球阀的情况一般不宜选用),然后对支管上所带的小球阀依次先开启、
后闭合进行轮换操做。
2
②.一个大球阀的过水量 = 一个小球阀的过水量 = 1 根毛管过水量×1 条辅管
上所带的毛管数
③:
系统运行时出地桩上大阀门流量情况(参考值):
Ø75PE 支管:
双侧开≤12-14 m3单侧开≤17-20 m3
Ø63PE 支管:
双侧开≤8-10m3单侧开≤12-15m3
④:
小球阀过流量:
Q 辅=Q 支=12-14 m3(Ø75 支管双侧开时)
=17-20m3(Ø75 支管单侧开时)
= 8-10m3(Ø63 支管双侧开时)
=12-15m3(Ø63 支管单侧开时)
⑤:
一个小球阀所带的毛管数=小球阀流量/一根毛管的流量=Q 辅/Q 毛
⑥:
一条支管所需的小球阀数=总毛管数/一个小球阀所带的毛管数
例:
毛管间距 1.4m,毛管滴头流量 3.2L,出地桩间距 100m,轮灌时长度为
178m 的 Ø75PE 支管出地桩大球阀单侧开,问一条支管所需几个小球阀?
解:
毛管总数=178m/1.4m=126 条
一根毛管的过水量 Q 毛=100m/0.3m×3.2÷1000=1.06 m3
一个小球阀所带毛管数=Q 辅/Q 毛=Q 支/Q 毛=17 m3/1.06 m3=16 条
故:
1 条支管所带小球阀数=126 条/16 条=7.8 组。
经调整支管上毛管如下分
组:
6×16+2×15=126 条(8 组×16=128 条)表示:
每条支管带 8 条辅管;
前 6 条辅管各带 16 根毛管,后 2 条辅管各带 15 根毛管。
(三)影响系统成本造价的因素
①支管铺设长度。
长度越长,分干管列数越少。
②毛管铺设长度。
长度越长,支管所用越少。
3
③毛管间距(一膜单管、一膜双管、毛管实际间距)。
④地下管管径。
⑤每组辅管所带毛管数。
⑥首部的选位。
⑥以渠水或井水为水源的供水方式。
⑦支管轮灌或支辅管轮灌的方式。
⑧地块的规则程度。
地块越不规则,系统所需材料越多。
⑨轮灌区的化分的。
⑩系统设计的合理性。
⑾现场施工条件:
包括滴灌材料的运输、当地建筑材料价格、机械租用、人工费
用、业主在施工时的配合程度等情况。
(四):
对外报价前必须了解的情况:
1:
每个系统地块的大小,地块的规则程度?
2:
用一膜单管还是一膜双管?
3:
井水灌还是渠水灌?
4:
渠水灌有无沉淀池?
5:
首部有无泵房、配电柜、变压器、电缆线等?
6:
轮灌方式是支管轮灌或支辅管轮灌?
是“Ø63+Ø32”系统或“Ø75+Ø40”系
统?
7:
现场施工条件如何?
滴灌材料时价多少?
(五):
滴灌系统材料亩用量:
1:
滴灌带亩用量 = 666/毛管间距(米)
2:
PE 管亩用量 = 666/出地桩间距(米)
4
500 亩棉花滴灌 φ63+φ32 系统地面材料表
(毛管间距:
1.4 米;出地桩间距 100 米;每组辅管带 12 条毛管)
序号
1
材料名称
规格
单位
个
数量
亩用量
阴三通
2"阳 ×2"阴×2"阳
14
0.03
2
球阀
2"(φ63)
个
28
0.06
3
1"(φ32)
个
196
0.39
4
阳纹承插直通
φ63×2"
个
28
0.06
5
承插直通
φ63
个
28
0.06
6
阳纹承插三通
φ63×1"×φ63
个
196
0.39
7
阳纹三通
φ32×1"×φ32
个
196
0.39
8
直通
φ32
个
28
0.06
9
φ16
个
1500
3
10
钢卡
φ63
个
476
0.95
11
矩行胶圈
φ63
个
476
0.95
12
按扣三通
φ16
个
2324
4.65
13
按扣堵头
φ16
个
5
0.01
14
PE 管
φ63×1.1
米
3220
6.5
15
φ32×1.6
米
3220
6.5
16
滴灌带
φ16×300×2.8L/h
米
240000
480
500 亩棉花滴灌 φ75+φ40 系统地面材料表
(毛管间距:
1.4 米;出地桩间距 100 米;每组辅管带 17 条毛管)
序号
1
材料名称
规格
单位
个
数量
亩用量
阴三通
2.5"阳 ×2.5"阴×2.5"阳
10
0.02
2
球阀
2.5"(φ75)
个
20
0.04
3
1.5"(φ50)
个
140
0.28
4
阳纹承插直通
φ75×2.5"
个
20
0.04
5
承插直通
φ75
个
20
0.04
6
阳纹承插三通
φ75×1.5"×φ75
个
140
0.28
7
阳纹三通
φ40×1.5"×φ40
个
140
0.28
8
直通
φ40
个
20
0.04
9
φ16
个
1500
3
10
钢卡
φ75
个
340
0.68
11
矩行胶圈
φ75
个
340
0.68
12
按扣三通
φ16
个
2340
4.68
3:
按扣三通亩用量 = 滴灌带亩用量/出地桩间距 = 666/毛管间距/出地桩间距
4:
支辅管轮灌系统滴灌材料亩用量:
5
13
按扣堵头
φ16
个
5
0.01
14
PE 管
φ75×1.2
米
3250
6.5
15
φ40×1.9
米
3250
6.5
16
滴灌带
φ16×300×2.8L/h
米
240000
480
二、 图纸设计
(一)前期测量要求:
1:
用 GPS 打点时要求边打点边记录边按绘制草图;详细标明地名、水源、水渠、
电源、道路、林带、排水渠等相对位置(包括井水枯水期的流量)。
2:
前期测量不详细、不准确的后果:
①:
测量数据不祥会增加测量次数及前期费用。
(测量时少跑几分钟的路,在施工
时也许能造成几仟元的增加费用。
)
②:
测量数据不准确会导致计算中材料用量的偏差,它是费用增加的主要原因。
③:
图纸设计不合理或计算不准确,也会给用户或施工单位造成较大损失。
(二)根据测绘图在电脑中画出地块形状。
(三)管网系统布设的方法:
1、管网布置方法,既“抓两头、攻中间”
“两头”即管网的起端——干管和毛管。
“中间”即内部结构——分干管和支管。
分干管与支管走向可以任意变化。
但毛管方向与水源位置是不易改变的由它来
决定管网系统中分干管与支管的走向。
(四)管网系统设计的步骤:
1:
算出地块面积,确定管网系统所需的供水量,作为管网系统设计的主参
数。
①:
按每 4.5~5.5 亩地需 1 m3 流量的供水量计算。
(以地定水、以水定地的说明)
6
②:
如果实际供水量小于地块所需供水流量,可造成滴灌轮灌周期延长,滴
灌作物有可能受旱。
2:
定出毛管的铺设方向及与之相应的管网系统。
一般分干管与毛管的铺设方向平行,主干管与毛管的铺设方向垂直。
3:
根据水源位置不同,确定干管铺设位置走向(确定管网系统框架图)。
4:
根据地宽确定轮灌系统的方式(使用 Ø63+Ø32 系统或是 Ø75+Ø40 系统),并确
地埋分干管线路。
5:
根据地形、地质及成本造价确定所选用滴灌带流量:
滴灌带单边铺设长度:
1.8L-75 米
2.1L-70 米适用于粘土土质(此土质适合小流量渗透,如大流量可造
2.4L-68 米成地面径流、湿润范围太大)
2.6L-65 米——适用于中性土质
2.8L-60 米
3.0L-58 米适用于沙土土质(此土质适合大流量滴水,如小流量滴
3.2L-55 米水,湿润范围太小)
6:
算出地桩间距:
一般为 80~120m。
7
出地桩间距=地长÷合适出地桩数(一般为 80~120m 左右)
①:
滴灌带滴头流量越大时出地桩间距相对较小,滴头流量越小时出地桩间距相
对较大。
(如:
1.8L/h 流量的滴灌带,单边铺设 75m,出地桩间距可达 150m)。
②:
地势平坦,出地桩间距相对较大,地形坡降较大时,出地桩间距离相对较小。
③:
确定出地桩间距时应把材料成本造价考虑进去。
设计中出地桩的间距表示支管的铺设密度,毛管的间距表示毛管的铺设密度,两
者对成本造价的影响较大。
(五)划分轮灌区:
每个轮灌组运行时,同时开启的辅管在位置上安排得恰当,是轮灌编组的关
键。
如果将其安排得分散,相应管段中流量分配的就少,可使管径减小,反之,
若安排得集中,相应管段中流量分配的就大,则需增大管径。
轮灌区的划分必须
满足以下几个条件:
1:
轮灌区应合理的划分,以降低系统水损,减少滴灌材料成本造价。
2:
有利于轮灌时的实际操做。
3:
每个阀门的流量设计不宜超过其参考值。
4:
每个轮灌组内所有毛管的总需水流量应与水泵的供水量相匹配。
5:
如图所示,进行轮灌编组
8
1、轮灌区划分:
把本系统所有的大阀门的数量大致分组,结合水泵供水量、结合地形、
结合轮灌方式,取合适的分组。
上图所示,地块为 Ø75+Ø40 系统,内共有 36 个大阀门,把其试分为 2
组、3 组、4 组后,分别为 18 个/组、12 个/组、9 个/组;因一个 Ø75 大阀门
流量为 17-20m3,故分组后每组总流量分别为:
17m3×18=306m3、17m3
×12=204 m3、17 m3 ×9=153 m3,可以看出,大阀门分为 3 组时,每组大阀
门的总量与水泵流量相匹配(水泵流量为 210 m3)。
结合该地块地形把该系统
划分为三个轮灌区较为合适。
每个轮灌区内有 12 个大阀门。
如上图所示。
2、根据轮灌区的划分确定支管上的流量:
Q
支
=
210m3
12 = 17.5m3
9
3、算出每条辅管应带的毛管数:
一个小球阀应
带毛管数=
Q
辅
Q
=
Q 支 17.5m3
=
(690/6)
= 16.3 条
1.073m3
毛
÷0.3×2.8÷1000
4、算出每条支管上应有几个小球阀:
小球阀数=
每条支管所带毛管总数 160 米÷1.4 米
一个小球阀应带毛管数 = 16.3 条 =
7 组
(得数如果不是整数,四舍五入;然后对每个小球阀所带毛管数量予以调整)
5、确定每个小球阀实际所带毛管数:
每条支管共有 160 米÷1.4 米=114 条毛管,分为 7 组:
经调整后,支管上毛管分组为:
2×17+5×16
(六)根据地下管过水量的大小,轮灌区的划分,大致确定地埋管管径
1:
地下管合适的过水量:
Ø250:
260-300m3
Ø200:
180-210m3
Ø160:
135m3
Ø125:
80-100m3
Ø110:
65m3
10
Ø90:
45-50m3
Ø75:
25m3
Ø63:
20m3
2:
一般情况下:
①:
分干管最末端 100m 为 Ø110 管径
②:
分干管最末端倒数第 100m 至 300m 为 Ø125 管径
③:
分干管其余部分为 Ø160 管径
④:
根据轮灌区划分时的过水量确定主干管合适的管径。
(七)系统运行中的水损
1、水损:
水在管道流动过程中所产生的阻力,通常用 m 来表示。
1 公斤压力=10m 扬程。
2、滴灌系统运行时对压力的要求:
水泵的作用通过给系统加压,并克服系统水损阻力后,使毛管内水流达
到正常的工作压力 8m~12m。
以保证农作物灌溉时滴水均匀。
3、滴灌运行过程中系统各部分材料承压力情况:
地下 PVC 管工作压力:
,≤4kg
地面 PE 管工作压力:
≤2.5kg
地面毛管工作压力:
0.8kg~1.2kg
4.滴灌运行过程中系统各部分压力情况:
水泵出口:
3.5kg~4kg过滤器出口:
2.5kg~3kg
PVC 管出地桩:
1.5 公斤~2 公斤
小球阀出口:
1 公斤~1.5 公斤
毛管:
0.8 公斤~1.2 公斤
11
5、滴灌运行时系统所需扬程:
水泵过滤器PVC 地埋管(800m 以内)支管
9m—10m10m5m
副管+毛管毛管工作压力
2.58—12m
6、井水水泵所需扬程:
=滴灌运行系统所需扬程+水井动水位 X(米)
7、水损的大小与水管管径、管长及管中过水量的关系。
过水量(增大) 管长(增加) 管径(减小):
———水损(增大)
过水量(减小) 管长(减小) 管径(增大):
———水损(减小)
(八)设计中对水损控制的要求:
1、减少水损与降低材料成本相结合,把水损控制在一个合适的范围内(一
般情况在 35m 左右)
2、影响水损的其他因素
①、首部的选位
②、轮灌区的划分
3、盲目减少材料成本的后果:
①、水损增加,电机负荷增加,电费增加,费用反而上升。
②、水损增加,压力差增大,灌水不均匀。
12
③、末端压力减少,造成低压运行或供不上水。
④、地埋 PVC 管在运行时有可能爆管。
(九)用水损表进行试算、检验:
以图-7 为例:
用水损表进行试算(附水损表)。
1:
根据图-7 所示把滴灌用水从水泵 A 点流至最远端 F 点的数据(包括:
管径、
管长、设计过水量、滴灌带流量等)依次输入水损表内,即可相应得出各级管道
的分段水损及累计总水损。
2:
输入数据后,总水损(含毛管工作压力)一般控制在 35m 左右时的设计是合
理的,且经济流速应控制在 1.8~2.0s/h 之间,超短距离范围之内流速不得大
于 2.3s/h。
3、通过试算、检验,对水损、流速较大的管径进行适当的调整,以达到设计要
求。
4、考滤到水泵的质量、以及增加保险系数的因素,水泵所需的扬程应在计算得
出系统总水损(含毛管工作压力)的基础上增加 3 米 ~4 米为宜。
13
(十)在电脑中做出设计图
1、在电脑 CAD 绘图中,用以表示管件、阀门或文字说明等图案的大小比例
要合适(在绘出的 CAD 图纸中,要求标注必须看得清、标得下)。
2、在设计的编表说明中,所列数据要全面、准确,留有余地,关键数据不
能存有漏洞。
三、图纸设计要求:
(一)针对一般用户的滴灌设计:
1.地上材料的系统设计:
①支管轮灌方式:
确定支管合适的管径,支管铺设合理的长度,毛管铺设的合理长度及流量。
②支辅管轮灌的方式:
确定支、辅管合适的管径,辅管所带毛管数按 10~12 条/组(Φ63+Φ32 系
统)或 15~18 条/组(Φ75+Φ40 系统)计算。
2.地埋材料 PVC 主、分干管布局合理,管径合适。
3.对滴灌系统进行简要、大致的轮灌区划分。
4.不必用水损表进行试算、检验。
5.绘制手工草图或电脑简图。
(二):
对公项目以及国家资金项目的滴灌设计:
1.严格按照滴灌设计要求进行设计。
2.轮灌区的划分:
①轮灌区应合理的划分,以降低系统水损。
②有利于轮灌时的实际操做。
③每个阀门的流量设计不宜超过其参考值。
14
④每个轮灌组内所有毛管的总需水流量应与水泵的供水量相匹配。
3.通过水损表进行试算、检验,把系统水损控制在合理的范围之内。
4.编表说明,所列数据要全面、准确,留有余地,关键数据不能存有漏洞。
5.出具正规图纸,标注字样。
6.所设计出的图纸必须能通过水利设计院的审核。
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