葡萄滴灌设计.doc

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1、 葡 萄 滴 灌 工 程目录 （一）葡萄滴灌工程设计说明31.基本资料32.1 系统工程规划布置32.2 设计参数33. 管网布置与系统工作制度的确定63.1 管网布置63.2 系统工作制度的确定74.管网水力计算和支管、干管管径的确定74.1毛管水力计算74.2 支管水力计算84.3 干管管径确定和水头损失计算95.首部枢纽设计105.1 水泵与动力选型105.2过滤器105.3施肥罐106.系统运行复核106.1节点压力均衡验算106.2 灌水小区流量与压力偏差复核11（二） 葡萄滴灌工程技术设计图12（一）葡萄滴灌工程设计说明1.基本资料表9.1 葡萄滴灌工程基本资料表序号分项内 容1地

2、块面积A：621.4亩（41.43hm2）地势：东高西低，J=0.2，南高北低，J=8地理位置：位于新疆兵团110团地形图：见平面布置图，包括地形尺寸、地面坡降、林带、道路、水源的具体位置2土壤土壤类型：重壤土土壤容重（g/cm3）:1.45田间持水量田（%）：25土层厚度（）：801503气象年平均蒸发量（/年）：2173.2年平均降雨量（/年）：179.6有效降雨强度P0（/d）：0最大冻土层深度（）:1304作物作物名称：葡萄种植方向：南北（沿Y轴方向）株行距（m）：株距1、行距3作物补充灌溉强度Ia（/ d）：55 水源水源类型：井水地下水直接补给作物水量s（/ d）：0水质有机质含量

3、：几乎无含沙量：极少粒径为80150m的沙粒占5%，其余沙粒粒径小于80m出流量（m3/h）：140动水位（m）：306电力配有动力电源，使用方便2.1 系统工程规划布置本工程总体布置如图9.1所示，水源为井水，井出流量140 m3/h可满足总的灌溉要求（系统总供的确定见设计参数）；提水加压，采用潜水电泵，过滤装置采用“旋流水沙分离器+筛网过滤器（180目）”，施肥装置采用压差式施肥罐（安装在筛网过滤器与旋流水沙分离器之间）。首部装有压力表，空气阀、闸阀、水表等设备和仪表；输配水管网由主干管、分干管、支管、毛管组成。主干管、分干管等采用0.4MPa的PVC-U管以地埋形式铺设；支管、毛管铺设于

4、地面；灌水器选用内镶式滴灌带，滴头间距0.5m，流量2.3L/h，压力流量关系式q=0.764h0.47,沿种植方向Y向一管一行布置，铺设间距3m，本系统滴头总数为n总=INT621.4666.7/(30.5)=276191(个)，代入式（1-13）可算得实际轮灌组数N轮灌组：， N轮灌组= = =4.5 (1-13) N轮灌组不为整数，调整qd=2.0276/h,使N轮灌组=4，灌水器相应工作压力为8m水头，将其作为灌水器设计流量与压力，各相应参数见表9.2。表9.2 滴 灌 带 参 数 表型号WDF16/2.3-100滴头间距Se(m)0.5设计工作水头hd(m)8毛管布设间距SL(m)3

5、设计流量qd（L/h）2.0276灌水器压力流量关系式q=0.764h0.47毛管内径d(mm)16制造偏差C 0.04 2.2 设计参数2.2.1 系统总供水流量Q Ia=5/d，A=41.43 h,C=20 h/ d,=0.9,可依据式（1-2）计算葡萄需水高峰期系统供水流量： Q=(m3/h) (1-2)机井的出流量140 m3/h，可满足灌溉要求。图9.1 2.2.2 灌水小区允许水头（流量）偏差率（1） 流量偏差率q。根据规范3.0.9条规定，本工程取q=20%。（2） 水头偏差率h。X=0.47, q=20%,根据式（1-4）计算： h= q(1+0.15 q) =0.2(1+0.

6、150.2 =0.44 (1-4)2.2.3 土壤湿润比p 毛管（滴灌带）与葡萄布置见图9.2，依据式（1-5）计算土壤湿润比p:sr =3.0m，n=2, Se=0.5m,S =1.0m,St=1.0m,代入得 P=33.3(%) （1-5）2.2.4设计灌水定额m，图9.2 =1.45g/cm3 ,z按葡萄生长情况取0.8m，p=33.3%, 25%=22.5，依据式（1-7）计算灌水定额m。 m=0.1)/ =0.11.450.833.3(22.5-16.25)/0.9 =26.83()=17.9(m3/亩) （1-7）2.2.5 设计灌水周期T m= 26.83,Ia=5/d,=0.9

7、,依据式（1-8）计算。 T=(m/Ia ) =(26.83/5)0.9=4.8(d) (1-8) 此值为葡萄需水高峰期的灌水周期。2.2.6 一次灌水延续时间m= 26.83, Se=0.5m, St=3.0,qd =2.0276L/h,代入式（1-9）计算： t=（h/组） （1-9） 设计参数如表9.3 表9.3 系统设计参数表序号参数名称参数值1灌溉补充强度Ia（/d）52系统初定总供水流量Q（m3/h）1403灌溉水有效利用率0.94灌水小区允许的偏差率流量偏差率q0.2水头偏差率h0.445土壤湿润比p（%）33.36设计灌水定额m()/（m3/亩）26.83/17.97设计灌水周

8、期T(d)4.88初设一次灌水延续时间t(h/组)19.853. 管网布置与系统工作制度的确定3.1 管网布置毛管沿葡萄种植方向直线铺设，受田间道路影响，沿Y方向布设4列支管，沿X方向布设3列分干管。毛管在支管两侧双向铺设，一对毛管总长度为137m，总孔数为INT（137/0.5）=274个；支管在分干管两侧双向铺设，长度为126 m，共可带126/3=42（对）毛管，由于沿毛管铺设方向地形为均匀坡，故毛管顺、逆坡长度即支管布设位置需计算确定。 设顺坡毛管实际孔数为N顺，由式(4-6)可得 pmin=N-INT()0.571 =N顺-INT()0.571 = N顺-80 (4-6) 设最大压力

9、孔号为pmax=1,由式（4-9）可得顺坡毛管滴头的最大压差为 hmax顺= = =6.6410-7（N顺-0.52）2.75-0.004 N顺+0.2085 （4-9） 逆坡的实际孔数为274- N顺,Pmax=1,Pmin=274- N顺,由式（4-7）可得逆坡毛管滴头的最大压差为 hmax逆= = =6.6410-7（273.48-N顺）2.75+1.092-0.004N顺 (4-7)令 hmax顺= hmax逆，经整理有 （N顺-0.52）2.75-(273.48- N顺)2.75=1331578.947,经试算有解，得N顺=181个，假设正确，则逆坡孔数为274-181=93个。故顺

10、坡毛管的实际铺设长度为1810.5=90.5（m），逆坡毛管的实际铺设长度为930.5=46.5（m）,即支管位置确定。管网布置如图9.3所示。 3.2 系统工作制度的确定3.2.1 轮灌组的设计本工程运行时同时开启一分干、二分干、三分干相同位置的6条支管，共4个轮灌组，详见彩色插页图9-II-2-2.3.2.2各级管道设计流量的确定如前所述，出水孔设计流量为qd=2.0276L/h,1对毛管流量为：Q毛=2742.0276=555.56（L/h），1条支管的流量为:Q支=555.5642=23333.5（L/h）=23.3（m3/h）,依据式（4-27）按照系统设计运行工况产生水泵扬程最大的

11、干管、分干管水力线路为“O-A-B-C-C1-C2-C3-C4-C5”(见图9.3)推算（沿干管DABC坡降较小，忽略不计), C5 C4的流量为23.3 m3/h，C4 C3CB的流量为23333.52=46667L/h=46.7 m3/h，BA的流量为23333.54=93334（L/h）=93.3（m3/h），AO的流量为23333.56=140001（L/h）=140（m3/h），各管段的流量见表9.4.3.3 轮灌组数的校核T=4.8d，C=20h/d,t=19.85h/组，依据式（1-11）和式（1-14）计算： Nmax=INT=4（组） （1-11） N轮灌组=4组= Nmax

12、 （1-14） 轮灌组数为4，等于最大轮灌组数，满足设计要求。4.管网水力计算和支管、干管管径的确定4.1毛管水力计算4.1.1毛管上最大压差 由管网布置知：顺坡与逆坡毛管上滴头的最大压力水头差相等，hmax顺=6.6510-7（N顺 -0.52）2.75-0.004 N顺 +0.2065，N顺 =181个，代入得: hmax顺=6.6510-7（N顺 -0.52）2.75-0.004 N顺 +0.2065 =6.6510-7(181-0.52）2.75-0.004181+0.2065 =0.55(m)4.1.2 毛管进口工作压力h0毛 顺坡与逆坡毛管进口的压力相等，hd=8m, R=0.73

13、,k=1.1,f=0.505,m=1.75,b=4.75,Se=0.5m,qd=2.0276 L/h,d=16mm, N顺=181个，S0=0.25m,J=0.008,可由式（4-16）得G=2.28110-7,代入规范附录C式（C16）、式（C15）、（C14）可计算出毛管进口工作压力水头:表9.4 各级管道流量表出水孔流量（L/h）成对毛管进口处流量（L/h）支管进口处（L/h）一分干管主干管C5 C4（L/h）C4 C3 C2 C1（L/h）CB（L/h）BA（L/h）OA（L/h）2.0276555.5623333.523333.5466674666793334140001 H= =

14、=1.065(m) (C16)h1=hdRH0.5(N-1)JS =8+0.731.065-0.5(181-1)0.0080.5 =8.42(m) (C15)h0毛= h1+ =8.42+ =8.43 (C14) 毛管进口压力水头h0毛=8.43 m。此值即为以支管为单元的灌水小区中毛管进口的平均设计工作水头。4.2 支管水力计算4.2.1支管上允许水头偏差的确定 =0.44, hd=8 m,代入式（4-10）得h=3.52m,毛管上低头的最大水头差为0.55 m，故支管上允许的水头偏差为h1=3.52-0.55=2.97（m）。4.1.3 支管管径确定 支管孔数为42，孔间距S=3 m，S0

15、=1.5 m，q=555.56L/h，m=1.75，b =4.75, f=0.505, h1=2.97 m可将式（4-28）做一变换并代入计算支管最小管内径：dmin= = =63.9()选用0.25MPa外径为75的PE管，壁厚3.6，其内径为67.8.4.1.4 支管水损计算K=1.1,f=0.505,m=1.75,b=4.75,SL=3m,q=555.56L/h,d=67.8,N=42个，S0=1.5m,用式（4-28）计算，代入得h支= = =2.24（m） （4-28）h支=2.24mh1=2.97 m，满足要求。4.1.5 支管进口压力水头计算hd=8.43m，N=42个，查规范附

16、录C表C1知R=0.7246,k=1.1,f=0.505,m=1.75,b=4.75,s=3m,q=555.56L/h,d=67.8, S0=1.5m,代入式（4-29）得 h0支=hd+R=8.43+0.7246=8.43+1.58+0.07=10.09(m) (4-29)支管进口设计压力水头为：10.09 m。4.3 干管管径确定和水头损失计算4.3.1 干管直径的确定经济管径的内径D的计算依据式（4-31），由于管材价格的变化，需用式（4-32）将管径修正。根据当地葡萄灌溉制度，灌溉定额300 m3/亩，为此取tn=1330h；xn=0.5元 /(Kw.h)；Y=9200元/t。计算结果

17、及选用管径见表9.5，管段位置见图9.3，其他分干管与一分干管相同。4.3.2 水头损失计算依据式 （4-33）计算，结果见表9.6.h干 = （4-33） 表9.6 产生水泵扬程最大时系统的水力计算汇总表分项各级管网管外径（）管内径d（）管段长L（m）流量Q(m3/h)总水头损失（m）地形高差（m）支管进口压力水头h0支（m）10.09出地管7570.61.323.30.05一分干管C5C47570.61.323.30.530C4C3125119.214246.71.631.14C3C2125119.214946.71.711.19C2C1125119.214246.71.631.14C1C

18、125119.246.546.70.530.37主干管CB125119.225246.72.90BA125119.29.593.30.110AO160152.6101400.250合计9.343.84主干管进口压力水头（m）10.09+9.34-3.84=15.59首部枢纽水头损失（m）10首部枢纽进口所需压力水头（m）25.595.首部枢纽设计 5.1 水泵与动力选型本系统选用潜水电泵，扬程按式（3-5）计算，h1=25.06,h2=1.79m,h3=30mm代入得 H=h1+h2+h3=25.59+1.79+30=57.38(m) (3-8)水泵流量Q泵=140 m3/h根据滴灌系统设计流

19、量选定。据以上计算，系统正常工作所需水泵扬程为57.38m,所需总流量为140 m3/h，因此所选水泵型号为：250QJ140-60，其配套电机功率为37kw。5.2过滤器 依据表3-2选用“旋流水沙分离器+筛网（180目）过滤器”。5.3施肥罐本系统面积为621.4亩，依据表3-3应选用150L的施肥罐。6.系统运行复核 6.1节点压力均衡验算 主干管进口节点O压力为60-30-1.79-10=18.21m，即h上=18.21m，OA管段的总水头损失沿OA管段的地形落差H=0m，依据式（4-34）计算节点A的压力水头：H计=h上-+H=18.21-0.25+0=17.96（m） （4-34）

20、 依次类推，可求得节点B、C、C1、的压力，C5处出地管出口压力即支管进口为12.71m水头，大于支管进口设计压力10.09m水头，调整BCC1段管径使之达到设计值:10.09m,水头， 见表9.7 表9.7节点压力水头推算表节点管段管外径（mm)管内径（mm)管段流量(m3/h)管段长度(m)管段水头损失(m)地形落差(m)节点压力水头值(m)主干管OOA160150.6140100.250.0118.21A17.97AB125119.293.39.50.110B17.86BC11010546.72525.40C12.46一分干管CC1110/125105/119.246.711/35.50

21、.24/0.420.37C112.17C1C2125119.246.71421.631.14C211.68C2C3125119.246.71491.711.19C311.16C3C4125119.246.71421.631.14C410.67C4C57570.623.3130.530C510.14出地管7570.623.31.30.0510.09节点B同时向节点B1C1供水，令节点B1C1压力相等，则节点B与节点B1的压力差为5.68m,管段BB1长46.5m, 依据公式（4-33）并考虑地形落差，则有:h干=-JL=46.5-0.008 46.5=5.68(m)，计算得BB1管段管内径应为7

22、1.93，经试算选用de75和de90的PVC-U管，长度分别为 40m,6.5m,由节点B1的压力以此求得节点B2、B3的压力。 节点A同时向节点B1、C1、D1同时供水，令节点D1与节点B1、C1压力相等，则节点A与节点D1的压力差为5.8m，AD1等段长度为308m，与以上步骤相同，经试算选用de110和de125的PVCU管，长度分别为263m,45m,由节点D1的压力以此求得节点D2、D3、的压力。 节点B5、C5、D5处支管进口压力达到了设计值，调节其余出地管管径并在运行时调节支管进口处球阀开启阀，使相应支管进口压力达到设计值10.09m水头。各节点压力见彩色插页图9-II-2-4

23、，压力均衡。6.2 灌水小区流量与压力偏差复核灌水小区中灌水器最大工作压力水头hmax=10.09，最小工作压力水头hmin=7.30h0.47可求得对应流量：qmax=2.26L/h,qmin=1.94L/h。依据规范3.0.9-1式流量偏差率q=( qmax- qmin) %=(2.26-1.94)/2.0276=15.8%q=20%,满足规范要求。表9.8 葡萄滴灌工程主要材料设备用量表序号分项材料名称规格单位材料设备用量1首部潜水电泵250QJ140-60台12旋流水沙分离器+筛网（180目）过滤器Q=140 m3/h台13施肥罐150L套14配电柜37KW套15挠性接头与水泵配套套1

24、6水表Dg150个17空气阀KQ42X-10-(8)套18地下管及管件PVC-U管de160,0.4MPa,L=10m根39de125,0.4MPa,L=10m根14510de110,0.4MPa,L=10m根5611de90,0.4MPa,L=10m根512de63,0.4MPa,L=6m根4813de75,0.6MPa,L=6m根3414de50,0.6MPa,L=6m根315双扩de125根316de110根117de75根118止水胶圈160个519125个15120110个582190个52275个362363个4824法兰125套225110套626闸阀DN100套327900弯头160个228110个22975个3630正三通160个131异径三通160110个13212590个433异径接头160110个234125110个23512563个3369075个4377550个1238球阀63套339PVC胶1kg/瓶瓶440增接口12575套84112550套1242外丝75个244350个1244地面管及管件球阀75套2545阳文直通752.5阳套2546堵头75套2547按扣三通16套105848直通75套304916套195650PE管De753.6/0.25MPam317551内镶式滴灌带WDF16/2.3-100万m15.2（二） 葡萄滴灌工程技术设计图