高效节水典型设计

1、高效节水（滴灌）典型设计2015年中团灌区高效节水灌溉典型设计灌区概况：本次项目实施范围为遂川县2015年小型农田水利重点县遂川县枚江乡中团灌区高效节水示范点，为中团灌区生态果园高效节水灌区，该项目区灌溉面积为580亩，果园主要种植井冈蜜柚和梨树，该项目区目前尚无有效节水灌溉设施，果树灌溉过程中，主要靠人工挑运南澳陂干渠里的水进行灌溉，人工损耗大、灌溉效率极低。为了解决这种问题，拟建高效节水片灌溉面积580亩，灌溉方式采用滴灌。灌区的灌溉水源为南澳陂干渠里的水，南澳陂灌区为中型灌区，其引水枢纽位于珠田乡南村左溪河的河床中，坝址以上集雨面积910km2,干渠渠首设计引用流量7.0m3/s，至枚江

2、乡中团村处干渠引用流量为3.0m3/s。南澳陂干渠水量满足本次设计用水需求，其水质较好，根据南澳陂干渠的水质及项目区的地形条件，本次设计灌区的灌溉供水方式拟采用直供式滴灌。工程总体布置：灌区灌溉拟引用南澳陂干渠内的水进行灌溉，灌溉方式为直供式滴灌。滴灌系统由水源工程、首部枢纽及配水管网组成。首部枢纽由加压设备、过滤器、施肥（药）装置、量测和控制设备等设施组成。配水管网由主干管、支干管、支管和毛管组成。配水管网走向根据项目区果树种植的株行距及地形确定，项目区内种植的井冈蜜柚和梨树其株距2m，行距3m。项目区的首部枢纽位于灌溉片的西边，其主干管为西北至东南走向，支干管垂直主干管布置间距160m，支

3、管垂直支干管布置，间距50m，毛管垂直支管布置，间距3m。堆前灌溉片的首部枢纽位于灌溉片的西北角，其主干管为西至东走向，支干管垂直主干管布置间距160m，支管垂直支干管布置，间距100m，毛管垂直支管布置，间距3m。处理方案：本项目建设高效节水有效灌溉面积580亩，全部采用滴灌方式，根据项目区地形情况和可供水量情况，项目区分为1个灌溉片，按灌溉片划分为1个灌溉单元，根据灌溉片的实地地形，划分为5个轮灌组，45个灌水小区。工程设计：（1）需水量项目区总灌溉面积为580亩，种植的作物为蜜柚，设计耗水强度Ia根据邻近灌区资料，采用其设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值，为4mm，灌溉水利用系数取0.9。

4、项目区总需水量按下式计算：=143.22m3/h:系统需水流量，m3/h；A：灌溉面积，hm2;:灌溉水利用系数，0.9；：水泵日供水小时数，=12h；Ia：设计需水强度，mm，取4mm。项目区取水点在P90%时最枯月均来水量为1.2m3/s=4320 m3/h，故南澳陂干渠的来水量完全满足项目区需水需求。（2）设计标准灌溉设计保证率：灌溉设计保证率取90%。灌溉水利用系数：项目区采用滴灌，灌溉水利用系数取0.9。 灌水小区灌水器设计允许流量偏差率20%，多口管道的首、末出口压差不大于20%。灌水器的选择根据项目区地形和种植作物的特性，灌水器采用内镶式圆柱型滴头，流量=6L/h，一棵树两个滴头

5、镶于Dn12PE微管上绕树布置。根据土壤及所选滴头流量湿润宽度=1.06m，深度=0.8m, 滴头最佳间距一般为湿润宽度的80%，=0.8=0.85m。参数见下表。滴头与毛管布设参数型号DKB-6-（100-400）毛管出水间距（m）2最佳工作水头范围h（m）1040毛管布设间距（m）3额定流量q(L/h)6灌水器压力流量关系式=0.632h0.5滴头间距（m）0.85（3）滴灌系统设计项目区总灌溉面积为580亩，项目区内种植的作物为井冈蜜柚及梨树，按地形高低走向开挖台地种植，株距2m，行距3m。微灌工程灌水方式选择根据项目区内地形、土壤条件及作物类型，井冈蜜柚为常绿小乔木，高23m左右。为便

6、于水肥管理本工程的灌溉方式选择滴灌。微灌工程设计的技术参数确定本工程灌溉设计保证率取90%，灌溉水利用系数取0.9，Ia=5mm，C：滴灌系统日最大运行时数=12h，蜜柚株距2m，行距3m，拟定灌水器的设计工作水头hd=10m。(a) 灌水器允许流量偏差率根据所选灌水器型号确定允许流量偏差率，满足要求。：灌水器流量偏差率（%）；：灌水器最大流量（L/h）；：灌水器最小流量（L/h）；(b)灌水器工作水头偏差率当=20%时，灌水小区允许最大水头偏差为：=12.77m=8.65m=4.12m(c)土壤湿润比P毛管单行直线布置，n=2，=1.06m，=0.85m，=2m，=3m，则(b)设计灌水定额

7、设计净灌水定额根据微灌工程技术规范采用下式计算：式中：md设计净灌水定额（mm）；土壤容重，1.42g/cm3；z计划湿润层深度，取0.8m；max适宜土壤含水量上限（占干土重量百分比），为27%；min适宜土壤含水量下限（占干土重量百分比），为22%；p滴灌设计土壤湿润比，30%；灌溉水利用系数，0.9； 经计算，md=18.9mm。设计毛灌水定额按下式计算：mmmd：设计净灌水定额（mm）m：设计毛灌水定额（mm）即单次设计灌水定额为21mm，折合每亩为14m3/亩，则灌水小区灌溉用水量为8120m3。(c)设计灌水周期及系统工作小时数设计灌水周期由于无试验资料，按下式计算：经计算，T=4

8、.75d，设计灌水周期取5d。(d)一次灌水延续时间tmm , =2m，=3m，n=2，qd=6L/h10.5h：一次灌水延续时间（h）：植物的行距（m）：植物的株距（m）：灌水器的设计流量（L/h）n:每株植物的灌水器个数计算一次灌水延续时间t=10.5h，实际取t=11h微灌系统的布置灌溉系统工作制度通常分为全系统续灌和分组轮灌两种。由于灌区灌溉面积窄长，宜采用分组轮灌形式。考虑现状蜜柚园均由农户分散经营，用水同时率较高，轮灌组数不宜划分太多。项目区内两个单元的轮灌组数应不大于最大轮灌组数。最大轮灌组数按下式计算：式中：最大轮灌组数； C系统日最大运行时数，为12h； T最大设计灌水周期，

9、5d 一次灌水延续时间，为11h；经济计算=5.5组，则轮灌组数取5组。灌溉单元总面积580亩，其地形地势是东南高，西北低，井冈蜜柚及梨树种植沿地势高差挖台地种植。故拟在单元的西南角新建水源工程和首部枢纽，主干管沿地块中间布置，支干垂直主干管布置，间距160m，支管垂直支干管布置，间距100m，毛管垂直支管（顺植物种植行）布置，间距3m。按上述布置，鄢背灌溉单元划分5个轮灌组，45个灌溉小区。（4）微灌系统水力设计（a）流量计算毛管：毛管采用Dn16Pe滴灌管，长3050m，其设计流量为毛管所带滴头设计流量的总和。支管：其流量为同时工作的毛管设计流量之和。即式中：Q支支管设计流量(m3/h)；

10、同时工作的毛管条数；Q毛毛管设计流量。支干：其流量为同时工作的支管设计流量之和。即式中：Q支干支干管设计流量(m3/h)；同时工作的支管条数；Q支支管设计流量。主干管：干管流量根据轮灌组划分，取下级管段最大轮灌组的过流量为主干管的设计流量。 项目区支管、支干管、主干管各管段流量计算如下表：灌溉片支管流量计算表管段编号长度（m)毛管长度(m)毛管根数毛管开口数毛管流量Q（L/h)支管流量Q（L/h)拟定支管管径（mm）1-1支794927×22530016200631-2支794927×22530016200631-3支874930×22530018000631-4

11、支794927×22530016200631-5支794927253008100501-6支634927×22530016200632-1支794927×22530016200632-2支794927×22530016200632-3支794927×22530016200632-4支794927×22530016200632-5支794927×22530016200632-6支794927253008100503-1支794927×22530016200633-2支794927×2253001620063

12、3-3支794927×22530016200633-4支794927×22530016200633-5支794927×22530016200633-6支794927×22530016200633-7支794927253008100503-8支794927253008100504-1支364913×2253007800634-2支794927×22530016200635-1支794927×22530016200635-2支794927×22530016200635-3支794927×22530016200

13、635-4支794927×22530016200635-5支794927×22530016200635-6支794927×22530016200635-7支794927253008100505-8支794927253008100506-1支794927×22530016200636-2支794927×22530016200636-3支794927×22530016200636-4支794927×22530016200637-1支794927×22530016200637-2支834928×22530016

14、200637-3支794927×22530016200637-4支754926×22530015600637-5支794927×22530016200637-6支594920×22530012000637-7支794927253008100638-1支794927×22530016200638-2支774926×22530015600638-3支794927×22530016200638-4支354912×225300720063支干管各管段流量计算表管段编号管道长度（m)流量Q（m3/h)备注1-63190.91

15、支干6-710058.57-85024.38-95016.22-1010089.12支干10-1110040.511-12508.13-1350113.43支干13-141008114-1510048.615-165016.23-1750244支干4-1850113.45支干18-191008119-2010048.620-215016.24-225064.86支干22-2310032.45-2450100.57支干24-2510068.125-2610036.326-27508.15-285055.28支干28-2910023.4 (b)轮灌组划分根据上述灌溉单元的支管及支管流量计算，结合最

16、大轮灌组数为5组，灌溉片的轮灌组划分如下：灌溉片有8条支干，根据支干管计算的过流量，划分5个轮灌组，1、8支干为一个轮灌组，2、6支干为一个轮灌组，3、4支干为一个轮灌组， 5、7支干各为一个轮灌组，共5个轮灌组，满足要求。（c）主干管流量灌溉片内主管的设计流量，根据轮灌组划分取下级管段最大轮灌组过流量确定。主干管各管段流量计算表管段编号管道长度（m)流量Q（m3/h)备注0-1273153.9主干管1-2168153.9主干管2-3165153.9主干管3-4160153.9主干管4-5160100.5主干管（d）毛管实际铺设长度确定毛管在支管两侧或一侧布置，具体见平面布置图，其长度受地形、

17、灌水器工作压力范围、毛管进口压力等因素制约。允许水头偏差分配给毛管的比例：允许水头差分配给支管的比例；：许水头差分配给毛管的比例；:灌水小区允许的压力水头差，m；L1、L2：支管和毛管的长度，m；J1、J2：沿支管和毛管的地形比降；:支管上毛管布置系数，单侧布置时为1，双侧布置时为2；:支管上单侧毛管的根数；本次计算取一个灌水小区来进行计算，=4.12m，L1=79m，L2=49m，=2，=41，J1=0.004，J2=0，将上述数据代入上式计算得:=0.33, =0.67则mm毛管的极限长度采用下式进行计算：Lm毛管允许的极限长度，m;q滴头设计流量， L/h;S分流孔间距，m；D毛管直径，

18、取D=16mm；K毛管局部损失加大系数；取1.1。 计算得到:Lm=154m ，实际毛管长度50m小于极限长度，满足设计要求。（e）支，毛管水力计算因为毛管和支管均属多出口水管，且属等距、等量分流多孔管，其沿程水头损失按下式计算：式中：等距、等量分流多孔管沿程水头损失； F多口系数；多口系数F采用克里斯琴森公式计算：式中：F多口系数；N管道上出水口数目；m流量指数，取m=1.75；进口端至第一个出水口的距离与孔口间距之比；支管长L1=79m，毛管长L2=49m，毛管沿植物行铺设，蜜柚种植的行距为3m，株距为2m，故一条支管上的出水口为N支=28，一条毛管上的出水口为N毛=26，经计算F支=0.

19、382，F毛=0.383。管道沿程水头损失按勃拉休斯公式计算：式中：水头损失，m； 水的运动黏度（运动粘滞系数），取0.0131cm2/s； Q流量，L/h； L管道长度，m； d管道内径，mm;经计算一条毛管水头损失=1.01m,则 =0.39m，根据规范取局部损失为沿程损失的15%，则=0.43，则毛管入口工作水头为10.43m。拟定带两侧毛管的支管管径取Dn63 0.4Mpa PE管，带一侧毛管的支管管径取Dn50 0.4Mpa PE管。支管水力计算结果如下：带两侧毛管的支管：支管水头损失=2.59m,则 =0.99m，根据规范取局部损失为沿程损失的10%，则=1.09，则支管入口要求的

20、最小工作水头为11.52m。带一侧毛管的支管：支管水头损失=2.31m,则 =0.88m，根据规范取局部损失为沿程损失的10%，则=0.97，则支管入口要求的最小工作水头为11.40m。（f）支干、主干管水力计算根据支干、主干管的计算流量，计算各管段的管径，采用勃拉休斯公式计算，进行列表试算，结果见下表：支干、主干管水力计算成果表管段编号管道长度（m)流量Q（m3/h)管内径（mm)管道总水头损失（m)选用管材直径（mm）管道型号备注0-1273153.9180.87.2200SDR21主干管1-2168153.9180.84.05200SDR21主干管2-3165153.9180.83.93

21、200SDR21主干管3-4160153.9180.83.68200SDR21主干管4-5160100.5144.63.68160SDR21主干管1-63190.91130.65125SDR211支干6-710058.599.42.12110SDR217-85024.381.41.5590SDR218-95016.263.81.3275SDR13.62-1010089.11131.45125SDR212支干10-1110040.599.41.32110SDR2111-12508.181.40.7890SDR213-1350113.41131.5125SDR213支干13-141008199.4

22、1.26110SDR2114-1510048.681.41.1290SDR2115-165016.263.80.5275SDR13.63-17502481.42.2190SDR214支干4-1850113.41131.13125SDR215支干18-191008199.42.05110SDR2119-2010048.681.41.8390SDR2120-215016.263.80.6575SDR13.64-225064.899.41.45110SDR216支干22-2310032.459.62.1190SDR13.65-2450100.51131.36125SDR217支干24-2510068.199.41.05110SDR2125-2610036.381.40.9990SDR2126-27508.163.80.4275SDR13.65-285055.299.41.66110SDR218支干28-2910023.481.42.0590SDR21（g）最不利节点根据支干、主干管流量及管径计算表及滴灌系统配水管网布置，最不利节点为29号节点，其管道为0-1-2-3-4-5-28-29管，总水头损失24.25m,支管进口最低工作水头要求为：1