彭阳县长城塬金岔节水灌溉工程典型设计说明书

1、彭 阳 县长城塬金岔节水灌溉工程典型设计说明书固原市水利勘测设计院二四年四月一、基本资料（一）项目区概况及地形金岔涝池位于长城塬引水主干渠蔺塬段以北长城村金岔自然村，该池距引水主干渠680米，以涝池为中心，自上而下扇形环状辐射可综合利用土地1200亩，自西北向东南倾斜，地面自然坡度在1/42-1/26之间，利用蓄水涝池自然落差实现自流灌溉。长城塬金岔涝池项目区属中低山区，为典型的丘陵黄土塬地貌。涝池自流灌区位于金岔梁东南面，土地平缓随坡而上，土壤肥沃，是塬区农业发展条件较好的地块之一，池高地低，利于发展节水高效农业。（二）水源资料该节水灌溉项目依托长城塬引水工程优势，建10000方（建小扬水站

2、）容量的蓄水池，加压灌溉，水质较好。（三）气象资料长城塬金岔涝池项目区，全年日照总辐射量127.6千卡/cm2，作物生长期内（3-9月份）辐射量为81.5千卡/cm2，占全年总辐射量的63.9%。多年平均气温7.4-8.5，干燥度1.55，10积温2482.8，无霜期120-160天，全年日照时数2520小时。据彭阳气象站实测，历年平均静风频率为54%，多年平均风速为2.7m/s。多年平均降水量约486.8毫米，作物生长期3-6月份降水量为144.4毫米，约占全年降水量的32.1%，汛期7-9月降水量为262.8毫米，约占全年降水量的58.4%，多年平均陆面蒸发量888.8毫米。（四）土壤状况

3、据彭阳县土壤普查报告提供的资料，金岔涝池项目区土壤为中轻壤土和普通黑垆土质地，有机质含量为1.09%，全氮含量0.081%，碱解氮为54PPm,速效磷平均为4.2PPm，速效钾含量为140PPm，硫酸钙0.017%，磷酸钙14.5%，PH值为8.3-8.5，呈弱碱性。（五）作物资料种植经济林676亩，行株距为42m，沿等高线方向种植。 (六)其它相关资料水、电、交通：项目区水质良好，电力充足，交通便利，能保证项目的实施和正常运行。二、编制依据1节水灌溉技术规范SL207-98；2微灌工程技术规范SL103-95；3喷灌与微灌工程技术管理规程三、系统选型根据项目区地形及作物种植情况分别采用相应的

4、灌溉形式：压力补偿式滴灌系统、单翼迷宫式滴灌带滴灌、喷灌。除喷灌采用半固定式外其余均采用固定式。固定式滴灌其各级管道和滴头的位置在灌溉季节是固定的。其优点是操作简便、省工、省时、灌水效率高、效果好。固定式滴灌系统由水源工程，首部装置，输配水管网，灌水器四部分组成。首部枢纽包括过滤装置，施肥装置和测控装置。过滤装置采用采用“砂石+网式过滤器（200目）”的二级过滤形式。施肥装置的作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、化控药品等在施肥罐内充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部，便于作物吸收，充分发挥肥效，同时减少肥料浪费。测控装置的作用是方便系统的操作、运行管理、保证系统安全，它包括阀门、水

5、表、压力表、排气阀、逆止阀。输配水管网包括主干管、分干管、支管、毛管及连接管件。干管起到为滴灌系统输送水量的作用。支管在滴灌系统中起控制滴灌带适宜长度，划分轮灌区的作用。支管铺设于地表。管件的作用是将各部分管道连通为管网。灌水器作用是把末级管道中的压力水流均匀而稳定地分配到田间，满足作物对水分的要求。四、 水源分析及工程规划（一）、水源分析水源为库水，水质较好，但压力补偿式滴灌对水质要求较高，必须通过“砂石+网式过滤器（200目）”过滤器处理后，方能达到节水灌溉水质要求，具体规格见主要材料用量表。 （二）、工程规划详见工程平面布置图（附后）五、设计参数的确定（一） 本系统基本参数的取值1.灌溉

6、水的利用率：滴灌0.90，喷灌0.8；2.设计系统的日工作小时数：20h；3.滴灌设计土壤湿润比（P）：经济林滴灌35%(），大田作物滴灌70%，喷灌100%；4.设计耗水强度（Ea）：5mm/d。（二） 灌溉制度以经济林为例计算之：1.设计灌水定额根据资料计算如下：m=0.1zP (max-min)/ =0.11.450.635(2590%-2565%)/0.9=21.1mm=14.1m3/亩式中： m设计灌水定额mm；土壤容重g/cm3；z计划土壤湿润层深度m；P湿润比 %；max、min适宜土壤含水率上、下限（占干土重的%，一般max为田间最大持水率的90%、min为田间最大持水率的65

7、%，即max-min=0.25田）；灌溉水利用系数。此灌水定额为作物需水高峰期的值。2.设计灌水周期： T=（m/Ia）= 21.1/(5-1.2) 0.9 （其中Ia= Ea- P0）=5（天）式中：T设计灌水周期d；Ia-设计供水强度，mm/d； Ea-设计耗水强度，mm/d；取5mm/d； P0-有效降雨量，mm/d；取1.2mm/d； 取5天，此值为作物需水高峰期的灌水周期。3.一次灌水延续时间t=mSeSr/qd =21.114/6=14（小时）式中：t一次灌水延续时间h；Se滴头间距m；Sr毛管间距m；qd设计滴头流量L/h。（三） 滴灌灌水均匀度1.滴灌均匀系数水利部行业标准微灌

8、工程技术规范规定，灌水器设计允许流量偏差率qv应不大于20%，设计灌水均匀度不应低于0.95。2.灌水小区允许水头偏差灌水小区的最大水头偏差，为小区内所有灌水器的工作水头中最大工作水头与最小工作水头的差值，这两个灌水器一般分布在不同毛管上，应通过比较分析确定。小区的水头偏差率应满足中华人民共和国行业标准微灌工程技术规范规范第4.3.2条的规定。 经计算为4米。综上所述，本次典型设计所取参数如下表：经济林滴灌设计参数作物种类凯特杏作物种植模式行株距：42m土壤质地中轻壤土湿润层深度(cm)60土壤湿润比(%)35土壤容重(g/cm3)1.45适宜土壤含水率上下限(%)65-90设计灌水定额(m3

9、/ 亩)14设计日耗水强度(mm)5灌溉水利用系数0.9灌水周期(d)5一次灌水延续时间(h)14日工作时数(h)20工作水头(m)10-15滴头流量(L/h)6油料类经济作物喷灌设计参数作物种类油料类经济作物作物种植模式密植土壤质地中轻壤土湿润层深度(cm)40土壤湿润比(%)100土壤容重(g/cm3)1.45适宜土壤含水率上下限(%)65-90设计灌水定额(m3/ 亩)30设计日耗水强度(mm)5灌溉水利用系数0.8灌水周期(d)8一次灌水延续时间(h)3.75日工作时数(h)20工作水头(m)20喷头流量(L/h)1020喷嘴直径(mm)4.5射程(m)10喷头组合间距(m)6*10高

10、效经济作物滴灌设计参数作物种类玉米作物种植模式行株距：1.10.3m土壤质地中轻壤土湿润层深度(cm)40土壤湿润比(%)70土壤容重(g/cm3)1.45适宜土壤含水率上下限(%)65-90设计灌水定额(m3/ 亩)21.1设计日耗水强度(mm)5灌溉水利用系数0.9灌水周期(d)8一次灌水延续时间(h)3.8日工作时数(h)20工作水头(m)10滴灌带型号(L/h)De16300-2.8(L/h)六、管网总体规划设计以经济林为例说明之：（一） 水量平衡计算 因项目区在干渠旁边，无需调蓄，水量平衡按下式计算:Q=10IA/(t)=10545/（0.920） =125m3 /h考虑到总面积较大

11、（1200亩），还有其它作物，取180 m3/h。式中：A-可灌面积，hm2； Q-可供流量，m3/h； I-设计供水强度，mm/d； t-水源每日供水时数，h/d；根据电力供应情况取20h；-灌溉水利用系数。（二）管网布置原则1.根据作物种植要求及采用的灌溉技术，要求输水干管要适合滴灌的要求。2.因地制宜，结合首部位置和作物最佳种植方向（沿等高线）的要求，使管道总长度最短和尽量少穿越其它地物。确保作物用水要求，调水便捷，管理维修方便。3.输配水干管沿地势较高位置布设，支管垂直作物种植行布置，滴 灌带（毛管）顺作物行布置。4.管道的纵剖面应力求平顺，为防止热胀冷缩和冬季冻害，输配水干管均采用地

12、埋式，地埋深1.2m。并在低洼处及管尾修排水井，以便排除管道中冲砂水和秋季积水。（三）管网结构本设计管网结构为：蓄水池-砂石过滤器-（施肥罐）网式过滤器-主干管-分干管-出地竖管-支管-毛管。其中干管与分干管、分干管与支管、支管与毛管均采用鱼骨形布置，以减少沿程水头损失，降低能耗。干管、分干管为地埋管，分干管垂直主干管布置。支管垂直分干管，采用竖管及三通连接。毛管垂直支管方向布置，按一管两行布置。（四） 系统的工作制度为了减少工程投资，提高设备利用率，增加灌溉面积，采用轮灌的方式：1.轮灌区的划分及运行：根据滴灌系统的布置，为保证系统持续稳定的压力，分散水流，降低管道水头损失。详见平面布置图。

13、2.轮灌组数划分为4个轮灌组 N=4CT/t=205/16.9=6组 故：满足灌水要求。式中：N-轮灌组的数目，以个表示；C-系统一天的运行小时数，取20h。T-轮灌周期，单位：天。t-每组轮灌小时数，单位：小时。3.轮灌组确定根据轮灌组的划分，同一轮灌区内所有支管都打开，共4个轮灌组。4. 各轮灌时间，见灌溉制度。（五） 各级管道设计流量的确定、系统各部分的设计及相应水力计算按初定运行方案中最不利组合计算，进行初步设计，选泵后根据水泵性能曲线图在保证水泵高效运行的情况下，经反复试算，最后确定出最佳设计方案。、管道流量确定1.毛管流量：毛管的流量等于毛管上各滴头流量之和即（根据运行方案所确定的

14、实际流量）：Q毛= Nd qd 式中： Q毛-双侧毛管的总流量。Nd-毛管滴头个数。 qd-设计滴头流量。2.支管的设计流量： Q支= N毛Q毛 式中：N毛-支管上同时工作的毛管数目。Q毛-单侧毛管的总流量。Q支-支管的设计流量。3.干管的设计流量：按轮灌方案确定。、系统各部分的设计及相应水力计算（）、滴灌系统毛管的设计1.滴灌毛管的设计任务及原则滴灌系统毛管是指安装有灌水器的管道，毛管从支管取水，然后通过其上的灌水器均匀分布到作物根部。一般采用抗老化低密度或中密度聚乙烯制造，由于滴灌工程毛管数量较大，因此一般选用较小直径的毛管，毛管一般选用同一直径，中间不变径。毛管设计是在确定灌水器类型、流

15、量和布置间距后进行的，毛灌设计的任务是确定毛管直径和在该地形条件下允许的最大铺设长度。2.毛管及灌水器的选型根据有关设计资料和前面的分析，毛管及灌水器选用天业生产的18的滴灌管和流量为6L/h的压力补偿式滴头。 3.毛管的实际水头损失h毛（多孔管）式中：f、m、b-分别为摩阻系数，流量指数和管径系数。 N-毛管实际出水孔个数；qd-滴头设计流量L/h； So-进口至首孔的间距，m。（）、滴灌系统支管的设计1.支管的选型根据水力、经济、地勢条件，选用63PE厚壁支管系统。2.支管设计的任务及原则支管是用于连接干管和毛管的管道，它从干管取水分配到毛管中。支管同毛管一样也是多孔管道，与毛管不同的是其

16、流量要大的多。支管设计包括确定支管管径、支管入口压力、支管长度等。3.支管沿程水头损失的计算根据毛管间距及灌水小区的均匀度要求可推算出，逆坡支管带14条毛管，顺坡支管带28条毛管，其沿程水头损失按多孔管计算。 经计算付管水损为:顺坡5.8米，逆坡0.7米(考虑坡降)。能满足灌水小区均匀度要求。（）、滴灌系统干管的设计1.干管设计任务及原则因干管埋入地下，因而要求其耐腐蚀、寿命长、重量轻、施工安装方便、水力性能好等特点，所以选用硬聚氯乙烯硬塑料管。干管的设计任务就是：确定干管的最经济管径。具体管径确定情况详见管网平面布置图。2.管直径的选择和各灌水区最不利情况下各级管道的水头损失计算： （）、滴灌系统首部的设计选型滴灌系统首部的设计包括：水泵、水源过滤设备及施肥罐的选型。1.水源过滤设备选型根据天业公司的“滴灌带抗堵塞试验”和本地水质特点，首部选用一组“砂石+网式（200目）”过滤器即可，其型号选择应根据其过流量（系统的设计流量）确定，本系统设计流量180 m3/h，因此选用过流能力大于等于该值的“砂石+网式”过滤器即可。2.施肥罐选择施肥罐的选型一般根据滴灌地的规划面积或系統流量选择，本系统选用施肥罐为2