【文章內(nèi)容簡介】 灌系統(tǒng)基本資料 序號 分項 內(nèi)容 1 地塊 面積 A： (1000 畝 ) 670m(南北 )X1000m(東西 ) 地理位置： 某地 地形：西南低東北高，坡度在1/5000~1/3000 之間 2 土壤 土壤類型：砂壤土 土壤容重 γ： g/cm3 田間持水量 θ 田 (%)： 25 土層厚度： 60 cm 3 氣象 年均蒸發(fā)量： 2161mm 有效降雨強(qiáng)度 P0： 0 mm/d 年平均降水量： 37 mm 初霜期： 10 月中旬，終霜期：2 月上旬。 最大凍土深： 70cm 4 作物 棉花 ，種植方向：東西向 作物耗水強(qiáng)度 Ea： 栽種方式：一膜 一管兩行 ，(10+66+10)+66cm，株距 10 cm。 5 水源 水源類型： 渠水 ，水量能滿足要求。水源位置：灌區(qū)北邊。地下水直接補(bǔ)給作物水量 S： 0 mm/d 水質(zhì)： 漂浮物較多 ,懸移質(zhì)泥 沙，懸移 質(zhì) 泥 沙 平 均 粒 徑 在~ 之間，平均粒徑為，最大粒徑為 。 6 電力 配有動力電源，使用方便 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 07農(nóng)業(yè)水利工程 姜國軍 敦煌棉花膜下滴灌設(shè)計 3 2 規(guī)劃布置與初定參數(shù) 規(guī)劃布置 本工程規(guī)劃灌溉水源流程為：水源工程（農(nóng)渠→沉淀池）→首部樞紐（離心泵→“砂疊片”兩級過濾器→總控制閥等）→輸配水管網(wǎng)→（主干管→分干管→調(diào)壓閥→支管→毛管）→灌水器→棉花根層土壤。 水源工程 本滴灌系統(tǒng)利用地面灌溉渠道供水，水質(zhì)符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可用于滴灌，但懸浮泥沙含量大，需設(shè)置沉淀池進(jìn)行初級處理以去除大 量泥沙。水源水量能滿足供水需求。 首部樞紐 動力選電動機(jī)（功率與水泵配套），采用單機(jī)單吸離心泵。為處理水中的細(xì)顆粒懸浮泥沙和少量的有雜質(zhì)，采用“砂過濾器 +疊片過濾器”過濾，用壓差式施肥罐施肥（安裝與砂過濾器與篩網(wǎng)過濾器之間）。首部樞紐裝有壓力表 、 空氣閥 、 閘閥 、 等設(shè)備和儀表。 輸配水管網(wǎng) 管網(wǎng)由主干管 、 分干管 、 支管 、 三級管道構(gòu)成，支管進(jìn)口調(diào)壓。單行毛管沿植物種植方向布置，采用與灌水器合為一體的一次性灌水帶。支管垂直于毛管布置，間距由毛管的實際鋪設(shè)長度限定。根據(jù)地塊長度，沿南北向布設(shè) 6 列支管 ，毛管雙向鋪設(shè)，支管間距 83m， 則毛管的實際鋪設(shè)長度為 83m。根據(jù)地塊的寬度，沿東西向布設(shè) 3 列分干管，支管雙向鋪設(shè)，分干管間距 。平面布設(shè)圖見附圖Ⅰ。 主干管，分干管采用 PVCU 管，埋設(shè)在地下。毛管，支管，分干管，主干管依次正交布置。 灌水器的選擇 土質(zhì)為砂壤土，種植模式為（ 10+66+10） +66，毛管采用一膜一管兩行布設(shè)。間距 Sl=。選用一次性滴管帶，內(nèi)徑 16mm，滴頭間距為 ，滴頭額定流量為 。根據(jù)壓力 流量關(guān)系可得相應(yīng)的額定工作水頭為 。 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 07農(nóng)業(yè)水利工程 姜國軍 敦煌棉花膜下滴灌設(shè)計 4 設(shè)計參數(shù) 流量偏差率 qv 根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定，灌水器設(shè)計流量允許偏差率不應(yīng)大于 20%。本滴灌工程取vq =19%。 水頭偏差率 [hv] 灌水器流態(tài)指數(shù) x=, 灌水器設(shè)計流量允許偏差率 vq =19%。依據(jù)灌水器工作水頭偏差率與流量偏差率之間的關(guān)系時可計算得工作水頭偏差率： ? ? 11(1 0 .1 5 )v v vxh q qxx??? (21) 1 1 0 .5= 0 .1 9 1 + 0 .1 5 0 .1 90 .5 0 .5???????? = 土壤濕潤比 Ｐ 土壤濕潤比根據(jù)表 2 選取。 表 2 土壤濕潤比 P 的參考值 作 物 滴 灌 微 噴 灌 果 樹 20～ 50 30～ 50 蔬 菜 60～ 90 70～ 100 葡 萄、 瓜 類 30～ 40 40～ 50 糧 食 作 物 50～ 80 取土壤濕潤比Ｐ =65%。 設(shè)計灌水定額 m 已知 cm? ? z= P=65% ?? 。 本工程采用縮短灌水周期的方法，根據(jù)棉花需水高峰期的最佳土壤含水率范圍， max? 取最大持水量的 78%， min? 取最大持水量的 60%。 則作物需水高峰期灌水定額 m： 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 07農(nóng)業(yè)水利工程 姜國軍 敦煌棉花膜下滴灌設(shè)計 5 m a x m ( )m zp????? ? ? (22) = 0. 1 1. 5 0. 6 65 (19 .5 15 .5 ) 0. 9? ? ? ? ? ? =26mm 式中 m— 設(shè)計灌水定額 ,mm； r— 土壤容重，項目區(qū)土壤為砂壤土 ,g/cm3； z— 計劃土壤濕潤層濕度， m； p— 設(shè)計土壤濕潤比， m； θ max— 適宜土壤含水率上限； θ min— 是以土壤含水率下限； η — 灌溉水的有效利用系數(shù)。 設(shè)計灌水周期 T 已知 m=26mm， aE =， ?? 。 26 0 .9 3 .46 .8amTdE ?? ? ? ? (23) 式中 m— 設(shè)計灌水定 ， mm； T— 次灌水延續(xù)時間， h； aE — 作物耗水強(qiáng)度， mm/d； ? — 灌溉水的有效利用系數(shù) 。 取設(shè)計灌水周期為 4 天。 一次灌水延續(xù)時間 t ()e l dt m s s q? ? ? (24) ( 26 ) 9 h? ? ? ? 式中 t— 次灌水延續(xù)時間， h； SL— 毛管間距， m； Se— 滴頭間距， m； qd— 滴頭額定流量， L/h。 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 07農(nóng)業(yè)水利工程 姜國軍 敦煌棉花膜下滴灌設(shè)計 6 3 毛管的水力設(shè)計 在毛管的進(jìn)口安裝穩(wěn)流調(diào)壓裝置，毛管的水力設(shè)計主要是計算毛管的允許水頭偏差，毛管的極限孔數(shù)和長度。本工程 沿毛管的鋪設(shè)方向的坡降在 ‰左右，坡降很小可按平坡計算。 毛管的允許水頭偏差 已知 ? ? ? d ? 則灌水小區(qū)水頭偏差為： [?h]=[hv]hd == (31) 式中 [hv]— 灌水器工作水頭偏差率； hd— 灌水器設(shè)計工作水頭， m； [?h]— 灌水小區(qū)允許 水頭偏差， m。 按一般慣例，將允許水頭差合理的分配給支、毛管 。一般取 1 ?? ，2 ? ? 。 [?h 毛 ]= 1? [?h]== (32) [?h 支 ]= 2? [?h]== (33) 式中 [?h 毛 ]— 毛管允許的水頭偏差， m； [?h 支 ]— 支管允許的水頭偏差， m； 1? — 允許水頭偏差分配給毛管的比例； 2? — 允許水頭偏差分配給支管的比例。 毛管的極限孔數(shù)和極限長度 毛管的極限孔數(shù) Nm 已知 [?h 毛 ]=, k=, ? m, L h? 代入下式 ? ? .4 6 6()medhdN I N T k s q? (34) 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 07農(nóng)業(yè)水利工程 姜國軍 敦煌棉花膜下滴灌設(shè)計 7 4 . 7 50 . 3 61 . 7 55 .4 6 6 3 .3 2 1 6()1 .1 0 .4 1 .8I NT ??? ??=302 個 式中 Nm— 毛管的極限 個數(shù) ， 個； Se — 滴頭間距， m； D — 毛管內(nèi)徑， mm； qa— 滴頭額定流量， L/h； [?h 毛 ]— 毛管允許水頭偏差， m； k— 水頭損失擴(kuò)大系數(shù)為毛管總水頭損失與沿程水頭值 , k=～ ； INT（） — 取整符號 。 毛管的極限長度 Lm m0=S ( N 1) +S ( 318 1 ) 5 127emLm? ? ? ? ? (35) 式中 L 毛 — 毛管的極限長度， m； Se— 滴頭間距， m； INT()— 取整符號 。 毛管的實際單向鋪設(shè)長度為 83m，滴頭個數(shù)為 (83 ) 207IN T ? 個滿足要求。 4 管網(wǎng)布置與系統(tǒng)工作制度的確定 管網(wǎng)布置 毛管、支管布置 單行毛管沿東西向布置，支管垂直毛管布置，如平面布置圖。（見附圖Ⅰ） 分干管、主干管布置 沿東西向布置 3 列分干管，則支管長為 ，主干管與分干管正交布置。如平面布置圖。（見附圖Ⅰ） 系統(tǒng)工作制度設(shè)計 本滴灌工程劃分為 6 個輪灌組，具體輪灌制度如表 3。 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 07農(nóng)業(yè)水利工程 姜國軍 敦煌棉花膜下滴灌設(shè)計 8 表 3 輪灌制度工作表 工作日 期 輪灌組編號 工作支管編號 設(shè)計工作時間 第一天 Ⅰ 11, 13, 15, 62, 64, 66 5:00— 14:00 Ⅱ 21, 23, 25, 52, 54, 56 14:00— 23:00 第二天 Ⅲ 31, 33, 35, 42, 44, 46 5:00— 14:00 Ⅳ 22, 24, 26, 32, 34, 36 14:00— 23:00 第三天 Ⅴ 12, 14, 16, 61, 63, 65 5:00— 14:00 Ⅵ 41, 43, 45, 51, 53, 55 14:00— 23:00 各級管道的設(shè)計流量的確定 出水孔設(shè)計流量為 ，一對毛管滴頭數(shù)為 207 2=414 個，可得一對毛管的流量為 414=。一條支管帶 73) 1 1( ?IN T 對毛管，其流量為 ： 73= lh= 3mh。按照系統(tǒng)設(shè)計運(yùn)行工況，出現(xiàn)水泵出口壓力最大的水力路線為“ O— A— B— C— 1C — 2C — 3C ”（路線簡圖如圖 1）推算分干管、主干管的流量。各級管道流量見表 4。 表 4 各級管道流量表 出水孔 （ Lh） 成對毛管流量 (Lh) 支管進(jìn)口處（ 3mh） 五分干管（ 3mh） 主干管（ 3mh） C3C2 C2C1 CC1 BC OAB 輪灌組數(shù)校核 已知 T=4d, C=20h, t=9h/組， =6N輪 灌 組 。依據(jù)下式可得最大輪灌組數(shù)。 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 07農(nóng)業(yè)水利工程 姜國軍 敦煌棉花膜下滴灌設(shè)計 9