灌溉工程实例.docx

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灌溉工程实例

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：

z＝0.4；

c.土壤特性

壤土田间持水量β田＝24％（占体积的百分比），适宜土壤含水量的上、下限，分别为90%β田、65%β田，r=1.37g/cm3。

d.灌溉水利用系数

灌溉水利用系数为η=0.9

e．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1.22～1.75m3/h，射程13.3～15.4m。

喷头组合喷灌强度的计算公式为：

ρ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）。

Ρ=1000×1.5×0.9/（12×12）=4.69（mm/h）

满足壤土Ρ=6～8mm/h

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；

利用上式计算喷灌区的灌水定额为：

m＝0.1×1.37×40×24×（0.90-0.65）/0.9＝36.5（mm）

3）喷灌灌溉制度

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额为：

m＝0.1×1.37×0.6×28×24×（0.90-0.65）/0.92＝15（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4.8～12m3/h，q=42～56（L/h·m）。

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：

m＝0.1×1.37×0.6×28×24×（0.90-0.65）/0.92＝15（mm）

2）灌水器选型

滴灌灌溉根据果树种植情况，毛管间距为2～3m，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20～40L/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），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：

z＝0.3m；

c.土壤特性

壤土田间持水量β田＝24％（占体积的百分比），适宜土壤含水量的上、下限，分别为90%β田、65%β田，r=1.37g/cm3。

d.灌溉水利用系数

灌溉水利用系数为η=0.92；

e．灌水器选型

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：

m＝0.1×1.37×0.6×28×24×（0.90-0.65）/0.92＝15（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：

z＝0.4；

c.土壤特性

壤土田间持水量β田＝24％（占体积的百分比），适宜土壤含水量的上、下限，分别为90%β田、65%β田，r=1.37g/cm3。

d.灌溉水利用系数

灌溉水利用系数为η=0.9

e．灌水器选型

管灌选用D100给水栓，流量为20～40m3/h，出水口间距为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：

m＝0.1×1.37×40×24×（0.90-0.65）/0.9＝36.5（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11～42h。

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48～190h。

5.3管网设计

5.3.1管网设计布置原则

1～2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2～3m；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1～1.5m/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Φ160的UPVC塑料管；低压管道灌溉干管取管径Φ140的UPVC塑料管，支管取管径Φ110的UPVC塑料管；特色灌溉区利用原有的分干管管径Φ140，在每地块分别布设，喷灌干管取管径Φ90的UPVC塑料管，支管取管径Φ50的UPVC塑料管；微喷带灌溉干管取管径Φ90的UPVC塑料管，支管取管径Φ50的PE塑料管；滴灌和小管出流支管取管径Φ50的PE塑料管，毛管取取管径Φ16的PE塑料管（滴灌管）。

大棚滴灌干管取Φ90的UPVC塑料管，支管取Φ50的PE塑料管，田间毛管取Φ16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

f

m

b

备注

UPVC管

0.948×105

1.77

4.77

PE管

0.840×105

1.75

4.75

表2管网水力计算表

泵站编号

1＃

2＃

3#

轮灌组

28

11-42

3.3

最不利点高程（m）

535.7

533.3

530.22

池顶水位高程（m）

533.7

532.65

523.95

长度（m）

333

151

600

最大流量（m3/h）

34

26.88

80

管径（mm）

分干管

UPVCΦ140、90

UPVCΦ90

UPVCΦ140

支管

UPVCΦ50

PEΦ50

UPVCΦ110

总水头损失

（m）

7.1

7.25

6.5

静水压力

（m）

25

15

7

工作压力

（m）

34.1

22.9

19.77

5.4.3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=fLQm/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）

1＃

10.08～34.00

15.4～34.1

QS40-40/2-7.5

40

40

7.5

2＃

6.72～26.88

15.0～22.9

QS30-30/2-4.0

30

30

4.0

3＃

80.0

19.77

100QW87-28-15

87

28

15.0

5.4.5恒压变频选型

在1～2#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）

1＃

10.08～

34.00

15.4～

34.1

7.5

ABB

（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”

2＃

6.72～

26.88

15.0～

22.9

4.0

ABB

（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φ75UPVC球阀。

表5阀井数量表

编号

规格

数量（座）

深度（m）

结构

备注

1

D1500

2

1.2

砖混

闸阀井

2

D1000

3

2.0

砖混

排水井

3

D1000

110

1.2

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50×50×50cm3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3.5m×2.5m，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φ100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

503353.1

3797500.1

1#池

503324.7

3797633.1

1#泵房（四角）

503323.5

3797637.3

503323.5

3797640.8

503326.0

3797637.3

503326.0

3797640.8

2#池

503338.7

3797503.5

2#泵房（四角）

503337.5

3797507.7

503337.5

3797511.2

503340.0

3797507.7

503340.0

3797511.2

3#泵房（四角）

503698.9

3797190.2

503701.4

3797190.0

503701.6

3797193.5

503699.1

3797193.7

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

2

Z41H-125

台

1

2

进、排气阀

P41X-100

台

3

3

水表

LXLG-125

台

3

4

压力表

Y-100ZTQ0-1Mpa

台

3

5

逆止阀

DN-125

台

3

6

弯头

DN125×DN125

个

6

DN100×DN125

个

3

7

钢法兰

DN125

个

21

8

钢三通

DN125×DN150×DN125

个

1

DN125×DN150×DN150

个

1

DN125×DN125×DN100

个

1

9

开挖土方

机械开挖、人工修坡

m3

960

10

回填土方

人工夯实

m3

960

11

闸阀井

D1000

个

6

机井外

12

输水管道镇墩

60*60*60（C20砼）

m3

5.4

13

3：

7灰土

30*80*80

m3

4.8

14

UPVC管

φ160

m

1200

15

UPVC三通

φ160

个

3

φ160×140×160

个

6

φ160×110×160

个

2

16

UPVC弯头

φ160

个

5

17

井房

m2

12.25

砖混结构

二、泵房及首部工程（1#）

2.11#泵房首部工程

1

恒压变频控制系统

ABB（THB—11Kw）

套

1

2

铠装控制电缆

KVV22—3*1.5

m

230

3

铠装控制电缆

KVV22—4*1.0

m

710

4

铠装控制电缆

KVV22—7*0.75

m

760

5

穿线套管

ø50UPVC

m

230

6

穿线套管

ø100UPVC

m

1470

7

潜水泵

QS40-40/2-7.5

台

1

扬程40m,流量40m3

8

双极过滤器

L100-W100离心

套

1

9

对夹式蝶阀

DN100

个

1

10

止回阀

DN100

个

1

11

进、排气阀

DN65

个

1

12

施肥罐

SFG-100L

套

1

13

水表

DN100

个

1

14

压力表

Y-100ZTQ0-1Mpa

个

2

15

蓄水池

钢筋砼

座

1

60m3

16

管理房

m2

8.75

砖混结构

2.22#泵房首部工程

1

恒压变频控制系统

ABB（THB—5.5Kw）

套

1

2

铠装控制电缆

KVV22—8*1.5

m

390

3

铠装控制电缆

KVV22—8*2.5

m

2230

4

穿线套管

ø100UPVC

m

2620

5

潜水泵

QS30-30/2-4

个

1

扬程30m,流量30m3

6

双极过滤器

L100-W100离心

套

1

7

对夹式蝶阀

DN80

个

1

8

止回阀

DN80

个

1

9

进、排气阀

DN65

个

1

10

施肥罐

SFG-100L

套

1

11

水表

DN80

个

1

12

压力表

Y-100ZTQ0-1Mpa

个

2

13

蓄水池

钢筋砼

座

1

60m3

钢筋砼

座

1

10m3

14

管理房

m2

8.75

砖混结构

三、干管工程

1

开挖土方

机械开挖、人工修坡

m3

6408

2

回填土方

人工夯实

m3

6408

3

输水管道镇墩砼（C20）

60*60*60

m3

15.12

4

3：

7灰土

30*80*80

m3

13.44

5

给水栓镇墩

60*60*60（C20砼）

m3

27

6

3：

7灰土

30*80*80

m3

24

7

防冲槽预制

C20砼

个

125

8

防冲槽基础

30*80*80（3：

7灰土）

m3

24

9

闸阀井

D1500

个

2

井深1.2m

10

闸阀井

D1000

个

110

井深1.2m

11

排水井

D1000

个

3

井深2.0m

12

小砖池

60cm×30cm×18cm

个

42

13

镀锌钢管

DN150

m

20

14

镀锌钢管

DN125

m

16

15

镀锌钢管

DN100

m

60

16

镀锌钢管

DN80

m

24

17

UPVC管

φ160

m

610

18

UPVC管

φ140

m

3000

19

UPVC管

φ110

m

3900

20

UPVC管

φ90

m

500

21

UPVC三通

φ140×160×140

个

7

22

UPV