节水灌溉技术设计示例分析

节水灌溉技术设计示例分析

2023/2/21低压管道灌溉工程设计示例2023/2/223低压管道灌溉工程设计示例一、基本资料二、工程设计水源工程输配水工程管道设计流量管道水力计算排水系统设计建筑物工程2023/2/24一、基本资料1.自然条件

地形、地貌项目区位于太行山山前平原和冀南冲积平原交接地带，属滏阳河水系冲积平原，地势平坦开阔，地势由西南向东北微有倾斜，地面自然坡降为1：3000，地貌类型为平原。

水文地质含水组埋深在100－150米左右，富水性好，单井出水量一般为60－80m3/h，含水层厚度在30－35米之间，水质良好，水量丰富，属一级水，适宜农作物长期灌溉。2023/2/25气候项目区属暖温带半湿润区，大陆性季风气候特征明显，四季分明。春季少雨多风，气候干燥，天气多变；夏季高温高湿，雨量集中，多灾害性天气；秋季天高气爽，冷暖适中，日照充足；冬季寒冷干燥。年平均气温13℃,土壤冻结深度达40厘米左右。多年平均降水量475.1mm，十年一遇一日暴雨量为141.1mm。全年南风较多，全年平均风速为2.5米/秒。土壤

项目区土壤属沙壤质潮土，耕作层厚度一般在30cm左右。

植被主要栽培作物种类很多，主要为小麦和玉米。2023/2/262.生产条件3.社会经济条件（二）生产现状（一）水利工程现状（三）灌区生产发展规划和水利利用（四）动力和机械设备（五）当地材料和设备生产供应情况（一）灌区的行政区划（二）经济条件（三）交通情况（四）市、镇、村发展规划2023/2/27二、工程设计水源工程输配水工程管道设计流量管道水力计算排水系统设计建筑物工程2023/2/282.1水源工程灌溉水源选择经过水资源平衡分析，结合项目区的实际情况，项目区内灌溉水源选择地下水作为灌溉水源。水源工程设计单井控制面积计算井距计算井深与井径设计2023/2/292.1.1、单井控制面积的计算根据《机井技术规范》（SL256-2000）中2.4.5单井控制面积公式计算：

Q—单井出水量，m3/h，根据当地提供资料为60m3/h；

—轮灌一次所需要的时间，13d；t—灌溉期每天开机时间，20h；

—灌溉水利用系数，取0.9；

—干扰抽水的水量消减系数，0.10；m—综合净灌水定额，m3/亩，根据当地提供资料为40m3/亩。2023/2/210考虑到项目区地下水资源的可持续利用，经计算确定每眼机井的控制面积为300亩左右。2023/2/2112.1.2、井距计算方形排列布井时的井距根据《机井技术规范》（SL256-2000）中公式2.4.6－1进行计算：一般而言，为了便于管理，机井应布置在道路旁边；为了减少输水管道内的水压，机井应布置在地势较高处。根据上述计算结果，同时考虑到这两项布井原则，结合机井实际灌溉情况，确定最小井距为450m。2023/2/2122.1.3、井深与井径设计根据《供水管井技术规范》（GB50296-99）规定，机井深度设计应根据拟开采含水层（组、段）的埋深、厚度、水质、富水性及其出水能力等因素综合确定。根据项目区含水组资料，并参考实验井资料，确定成井深度为120m。根据《机井技术规范》（SL256-2000）规定，安装泵段井管内径，应根据设计出水量及测量动水位仪器的需要确定，并且比选用的抽水设备标定的最小大50mm。根据设计单井出水量、允许井壁进水流速、含水层埋深、开采段长度、过滤器类型及钻孔工艺等因素，参考实验井资料，确定开采段井管内径为250mm。2023/2/2132.2输配水工程2.2.1管道设计流量计算灌溉规模确定之后，根据水源条件、灌水定额、作物灌溉制度和灌水周期计算灌溉设计流量。管道水力计算确定管道水力计算的控制点确定管道水力计算的线路确定管段流量各管段管径及水头损失计算水泵扬程计算与水泵选择2023/2/214（1）设计灌水定额根据《低压管道输水灌溉工程技术规范》（SL/T153-95）公式计算—设计灌水定额，mm；—计划湿润层深度，m，一般大田作物取0.4－0.6m；—土壤适宜含水量（重量百分比）上限，取田间持水量的60%－75%；—土壤适宜含水量（重量百分比）下限，取田间持水量的45%－60%；—计划湿润层土壤干容重，t/m3；2023/2/215这里仅以需水量较大的大田作物小麦为对象进行计算。项目区为沙壤质潮土，计划湿润层深度取0.6m；已知田间持水量为28%；取75%，取50%；为1.4t/m3。计算得：2023/2/216（2）设计灌水周期

Ed—作物最大日平均耗水量，mm/d；—理论灌水周期，d；

—设计灌水定额，mm；其中，已知设计典型年冬小麦等作物日最大平均耗水量为4.5mm2023/2/217考虑到项目区面积较大，同时考虑作物生长期项目区的降水情况，将设计灌水周期定为13d，即T理＝13d。2023/2/218（3）灌溉设计流量根据《低压管道输水灌溉工程技术规范》（SL/T153-95）公式计算Q设－灌溉设计流量，m3/h；－作物种植比例，取1；m－

设计灌水定额，mm；F0－单井控制灌溉面积，m2；—轮灌一次所需要的时间，取13d；t—灌溉期每天开机时间，取20h；—灌溉水利用系数，取0.9；2023/2/219经计算：验算：小于单井出水量60m3/h通过计算确定设计流量＝50m3/h。2023/2/220（4）灌溉工作制度井灌区管道系统通常采用分组轮灌，即在灌水期间，灌溉系统不是所有管道同时出水，而是将输配水管分组，以轮灌组为单元轮流灌溉。轮灌工作制度的内容主要包括轮灌组数、出水口实际出水流量、同时工作出水口个数以及每个轮灌组工作时间。

此次设计中同时工作出水口个数为2个，灌溉设计流量Q设为50m3/h，出水口实际流量为25m3/h。

2023/2/2212.2.2、管道水力计算管道水力计算是在管道布置和各级管道流量已经确定的前提和满足约束条件下，计算各级管道的经济管径。由于管道首位水压未知，管道水力计算的目的就在于根据拟订的管径、流量、管道长度和管件等计算水头损失，确定首端工作压力。再根据机井动水位埋深、进出水泵管道水头损失等，计算水泵设计扬程，从而选择适宜机泵。以典型田块13为例说明2023/2/222典型田块13图2023/2/223一般按如下步骤管道水力计算确定管道水力计算的控制点确定管道水力计算的线路确定管段流量各管段管径及水头损失计算水泵扬程计算与水泵选择2023/2/224（1）确定管道水力计算的控制点管道水力计算的控制点是指管道运行时所需最大扬程的出流点，即最不利灌水点，一般应选取离管道首端较远且地面高程较高的地点。（2）确定管道水力计算的线路对于不同的轮灌组，水力计算的线路长度和走向不同，应确定各轮灌组的水力计算线路。在此典型田块中以新井5为例计算。新井5控制8根支管，其中，X5－1支管为输水距离最长的管路，X5－7支管输水距离最短。（3）确定管段流量

在此典型田块中，干管流量为50m3/h，各支管入口管段流量为25m3/h。（4）各管段管径及水头损失计算各管段管径的确定管道水头损失计算沿程水头损失局部水头损失2.2.2、管道水力计算2023/2/2251）各管段管径的确定

管径确定的方法用简便的经济流速法v为管道内水的经济流速，已知干管支管管材为PVC管，其经济流速在1.0－1.5m/s之间。设计干管内经济流速v

=1.5m/s，支管内经济流速v

=1.5m/s。2023/2/2262）管道水头损失计算A管道沿程水头损失计算管道沿程水头损失根据《低压管道输水灌溉工程技术规范》（SL/T153-95）公式计算：，，

查表得PVC的参数为：2023/2/227从最末级预留软管算起，依次为支管、干管计算沿程水头损失。已知预留软管长度为50m，入口段流量为12.5m3/h，管径为50mm，其沿程水头损失可用PVC管参数进行计算。计算结果为：2023/2/228B管道局部水头损失为简化计算，可取局部水头损失为沿程水头损失的10%—15%，由于土地地面平整，灌溉时能做到管道布置顺直，故本计算中取系数为10％，即：2023/2/229管道系统沿程水头损失、局部水头损失和总水头损失计算结果可列表。列表（部分）如下：控制线路管段长度（m）流量(m3/h）经济流速(m/s)计算管径（mm）沿程损失hf（m）局部损失hj（m）总损失hw（m）X5-1X5干－1160.17501.5108.542.0880.2092.2971-125251.576.752.0880.2092.2971-275251.576.751.3730.1371.511-3125251.576.752.2880.2292.5171-4175251.576.753.2030.323.523X5-1

9.4660.94710.413田块13水头损失计算表(部分)2023/2/230（5）水泵扬程计算与水泵选择已知井深为120米，采用潜水泵。可按下式计算式中：—水泵扬程，m；—管道入口设计压力，m；—机井动水位，m；—水泵进出水管总水头损失，m。2023/2/231其中管道入口设计压力按下式进行计算：式中：—计算管线沿程水头损失，m；—计算管线局部水头损失，m；—设计控制点与管道入口地面高程差，m；—设计控制点给水栓工作水头，一般取0.2－0.3。2023/2/232已知此次设计中机井动水位为40米，水泵进出水管总水头损失为1.2米。则水泵扬程的计算过程可用下表表示。沿程损失合计局部损失合计设计控制点与管道入口地面高程差设计控制点给水栓工作水头管道入口设计压力机井动水位水泵进出管总水头损失水泵设计扬程9.4660.9470.20.310.913401.252.1水泵设计扬程计算过程一览表单位：米2023/2/233根据以上水力计算，水泵的动力扬程为52.1m，综合考虑生产实际情况，选择型号为200QJ50-65/5的潜水泵.

200QJ50-65/5潜水泵规格性能表型号流量扬程转速配套电机机组最大外径单位/类型(m3/h)(m)(r/min)型号功率（kw）(mm)200QJ50-65/550652850YQS2002/2342.2.3排水系统设计（1）排水沟设计流量计算项目区规划采用明沟排水方式。根据灌溉排水的相关设计规范，项目区的排涝设计标准为十年一遇暴雨，一日暴雨2天排完。已知项目区气象资料，十年一遇一日暴雨量为141.1mm。设计流量根据下式进行计算:式中：Q—设计排水流量（m3/s）；

—径流系数，根据项目区水文资料，该值为0.2；F—某一级排水沟的控制排水面积（hm2）；R—某一设计频率下项目区一日最大暴雨量，R=141.1mm；T—设计排涝历时(天)，根据小麦耐淹水深及土壤特点，规划设计标准为一日暴雨两天排出，故此处T值取2天。2023/2/235计算可得出斗、农沟设计流量。计算结果可列表为表-排水沟设计流量表。列表(部分)如下：排水沟编号长度（m）控制面积（hm2）设计流量（m3/s）排水沟编号长度（m）控制面积（hm2）设计流量（m3/s）支沟11625.54792.831.298农沟3－4396.824.250.04斗沟23010.17138.90.227农沟3－6617.9629.30.048田块13水头损失计算表(部分)2023/2/236（2）排水沟断面尺寸计算

排水沟的过流断面根据均匀流公式进行计算：式中：Q—设计排水流量，m3/s；A—过水断面面积，m2；C—谢才系数，m0.5/s；R—水力半径，m；i—沟道比降；2023/2/237梯形沟道水力最优断面水力要素计算,根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）公式H.0.1进行计算：h0—水力最优断面水深(m);n—沟道糙率；Q—设计流量（m3/s）；m—边坡系数；i—沟底比降;b0—水力最优断面底宽(m)；A0—水力最优断面的过水断面面积(m2)；x0—水力最优断面湿周(m)；R0—水力最优断面的水力半径(m)；V0—水力最优断面流速(m/s)；2023/2/238各级排水沟断面设计成果和设计参数表（部分）排水沟类型排水沟编号设计流量（m3/）糙率坡降边坡系数水深(m)底宽(m)超高(m)上口宽(m)长度（m）支沟支沟11.2980.0270.000221.190.560.26.121625.54农沟斗沟10.6810.030.000320.90.430.24.833791.2斗沟20.2270.030.000320.60.280.23.473010.17斗沟30.2960.030.000320.660.310.23.752117.95斗沟40.2520.030.000320.620.290.23.571550.61斗沟50.1730.030.000320.540.250.23.211883.65斗沟60.3670.030.000320.710.340.245480.65斗沟70.430.030.000320.760.360.24.194000.1农沟1－10.0870.030.000520.380.180.22.491447.19经计算，项目区各级排水沟断面设计成果和设计参数如表-各级排水沟断面设计成果和设计参数表所示。2023/2/239从项目整体规划角度考虑，同时为方便工程施工，对排水沟尺寸进行了适当调整，使其规格较为统一，同时对调整后的设计流速进行校核。校核结果可见表-排水沟设计断面及流速校核表。排水沟设计断面及流速校核表（部分）排水沟类型排水沟编号设计流量（m3/s）糙率坡降边坡系数水深(m)底宽(m)超高(m)上口宽(m)设计流速(m/s)不冲流速(m/s)不淤流速(m/s)长度（m）截面积(m2）支沟支沟11.2980.0270.000221.050.60.25.60.4580.60.4561625.543.875斗沟Ⅰ型斗沟10.6810.030.000320.90.450.24.850.3360.60.333791.22.915斗沟Ⅱ型斗沟30.2960.030.000320.70.350.23.950.2420.60.2182117.951.935斗沟40.2520.030.000320.70.350.23.950.2050.60.2011550.611.935斗沟60.3670.030.000320.70.350.23.950.30.60.2425480.651.935斗沟80.3280.030.000320.70.350.23.950.2670.60.2293680.161.9352023/2/2402.3建筑物工程本项目所涉及到的建筑物和构筑物包括机井房、涵洞和农用桥。机井房的建设主要是为保证机井设备安全和方便管理，其规格设计为3m×3m×3m。涵洞是田间道路与排水沟之间的交叉建筑物，此次规划采用涵管，根据田间道路的断面尺寸不同，设计两种类型。涵洞长度分别为5.2m和2.8m。2023/2/2喷灌设计示例2023/2/241目录1.基本资料2.设计内容3.灌水定额和灌水周期的拟定4.确定管系总体布置5.选择喷头，确定组合间距6.拟定喷灌工作制度7.编制轮灌顺序、确定各级管道的设计流量8.管道设计及水力计算9.水泵与动力机选配10.绘制设计图样11.主要设备与投资预算12.技术经济计算422023/2/22023/2/21.基本资料某水库下游沿河土地约500亩，原为料场，水库建成后，管理部门开展多种经营，种植经济作物，由于土壤透水性较强，降雨分配不均，产量低而不稳，因此计划采用喷灌方法进行灌溉，经勘测、规划后，确定兴建半固定管道式喷灌工程，投资按低利率3%计息。1.1地形实测1：2000地形图1.2土壤含砾的砂壤土，土层厚度不小于1m，土壤容重为1.45g/cm3。2023/2/2431.3作物

种植作物花生，相邻县试验站有8年花生大田喷灌试验资料，因自然条件基本相同，有较高参考价值，所以摘录如下：1.3.1水文年根据试验资料统计，湿润年2年，占试验期25%；平水年2年，占试验期25%；干旱年4年，占试验期50%。1.3.2与灌溉制度有关的参数花生在各生育期的日需水量、适宜计划湿润层深度和适宜土壤含水量列于下表。2023/2/2441.3.3灌溉定额与增产效益根据统计资料分析，灌溉与不灌溉的单产，灌溉定额和灌水次数，按干旱年、平水年、湿润年的顺序排列，数据如下表。2023/2/245水文年干旱年平水年湿润年排列序号12345678不灌溉单产（kg/hm2）192.3222.3258.9262.5320.4327.5264.4343.0灌溉单产（kg/hm2）389.5388.2380.1350.8348.8368.8298.5364.6灌水次数66564331灌溉定额（m3/hm2）135135115135907065201.4水源

灌区南部为水库下游河道，灌溉季节，水库可按1m3s-1/万亩的流量给灌区供水，供水时在水库管理处南的河水位为79.0m，汛期洪水位为81.5m。1.5气象据当地气象站36年统计资料，多年平均降水量为652mm，降水主要集中在6、7、8三个月，年际变化甚大，年内分配亦不均匀；多年平均水面蒸发量为1513mm；最大冻土层深度为0.5m；灌溉季节日间风速在1.5~3.2m/s间，多年平均值为2.7m/s，风向基本上是西南和南东南两种情况，喷灌在整个白天进行，夜间不作业。2023/2/2461.6动力

供电有保证。水库施工时有一台变压器供料场和工程指挥部办公及生活用电，水库建成后，这台变压器仅供管理处办公及照明用电，容量颇有余裕，可以承担灌溉负荷，但如喷灌系统配套动力功率超过50kw，则需考虑增容及另备专用变压器。电费统一由管理处支出，为0.15元／KW·h。1.7交通灌区附近有公路干线，公路支线则贯穿灌区南北，灌区到附近火车站约20km，外地设备由铁路转运也较方便。1.8其它水库有土建工程施工及输配电工程安装的技术队伍。喷灌系统的设计、设备购置和安装均委托喷灌工程公司进行。2023/2/2472.设计内容根据基本资料及水库管理部门的条件，确定设计内容范围如下：

2.1管道系统各级管道布置，管材选择，管径、管长及连接方式的设计，控制设备的选择，喷洒器的选型及工作参数的确定等。2.2加压泵站水泵选型，水泵工作范围的确定，水泵安装高程的计算，配套动力的选择等。2.3水源工程水量平衡计算，确定是否需要建设蓄水工程等，如需修建工程，应进行规划和结构设计

2.4运行方案轮灌编组、工作制度的确定，不同灌水定额情况下的运行参数等。2.5设备投资预算及经济分析包括喷灌系统设备明细和投资预算，土建工程投资估算，运行费用计算等。经济分析要求用动态法，计算效益费用比和还本年限。2023/2/2483.灌水定额和灌水周期的拟定

2023/2/249

2023/2/2504.管道系统总体布置

灌区地势南低北高，公路贯穿南北将其分为东西两块，因此宜分两区布置，尽量减少管线穿越公路。按东西两块面积之比约为2：3。可大致将西块分为3个小区，东块分为2个小区，每个小区面积约为100亩，在灌水周期的5天内，各小区内部可进行单支管轮灌。现考虑两种布置方案，如下图。图中实线表示第一方案，虚线表示第二方案，点划线为地块边界。2023/2/2512023/2/252

第一方案的优点是配水分干管东西向布置，不受地形坡度影响，各支管入口压力比较均衡，干管和输水主干管串联，因此实际上只有三级管道，千管的长度也比较短。第二方案的优点是支管沿等高线布置，无逆坡支管，输水管虽有两级，但干管已分流，管径可减小，输水配水管道的总长度也较短。对两个方案的输配水管道进行经济比较如表（管材为PVC管，流量和管径按控制面积估算)。从表可看出，第二方案输配水管道亩投资较低，而支管又无逆坡情况，投资小，因此确定采用第二方案。2023/2/253流量（m³/h）管径(mm)第一方案第二方案管长（m）单价（元）复价（元）管长（m）单价（元）复价（元）3010084027.92343636027.9100446015038045.2217183.672045.2232558.4902002069.971399.422569.9715743.25150250230110.92550740110.94436合计（元）6752662781.65亩投资（元/亩）135.05125.565.选择喷头，确定组合间距

因系小区的轮灌，采用单支管的运行方式，如有特殊情况，则另行处理。5.1确定控制喷灌质量的参数由土壤允许喷灌强度值数据可知砂壤土的允许喷灌强度为ρ=15mm/h,

因平均坡度小于5%不用折减。风向多为西南、南东南，相当于与支管成45°和67.5°。由下表可知当风速为2.7m/s时选Ka=0.9、Kb=1.2,因风向夹角为45°~67.5°，调整为：Ka=1.0Kb=1.1

PY1型喷头不等间距布置时的最大间距射程比2023/2/254设计风速(m/s)最大间距射程比垂直风向平行风向0.3~1.611.31.6~3.41~0.81.3~1.13.4~5.40.8~0.61.1~1考虑到本例中最不利情况为风向夹角为45°的情况。由下表查得公式计算风系数Kw(0°)=1.12×2.70.302=1.51Kw(90°)=1.08×2.70.194=1.31则Kw(45°)=（1.51+1.31）/2=1.41不同运行情况下的风系数Kw值2023/2/255运行情况Kw单喷头全圆喷洒1.15v0.314单支管多喷头同时全圆喷洒支管垂直风向1.08v0.194支管平行风向1.12v0.302多支管多喷头同时喷洒12023/2/256

5.2选择喷头及其参数蔬菜及花卉的适宜雾化指标为4000~5000，粮食作物、经济作物及果树为3000~4000，牧草、饲料作物、草坪及绿化树木为2000~3000。花生属经济作物，雾化指标不应低于3000~4000，考虑到在花针期需要喷灌，以取其上限较妥。根据喷头性能，选PY120喷头，工作压力p=300kPa,嘴径d=7mm，此时流量q=2.96m³/h，射程R=19m，ρs=2.63mm/h。选择本组参数主要考虑两个因素，一是ρs较小，为了应付可能出现的相邻两支管同时喷洒的情况，另一是按布置方案，支管流量约在30m³/h左右，按喷头流量q=2.96m³/h，正好是10个喷头，管长也大致适宜。选择这一组参数时故雾化程度和设计喷灌强度均满足要求。2023/2/257

2023/2/2586.拟定喷灌工作制度

6.1确定喷头工作点及支管位置先绘出草图，如下图，在西、东两区中间标出一、二干管位置，再由北边界开始，间隔9m布置第一条支管，以后每隔18.3m布置一条，一、二干两侧均如此处理。再由每条支管入口后9m处布置喷头工作点，再沿支管每隔18m布置一个工作点，最后将支管编号，整个灌区有102个支管工作的位置，有999个喷头工作点。2023/2/2596.2计算喷头在工作点上喷洒的时间

喷头在一个工作点上喷洒的时间计算公式为式中：t—喷头在工作点上喷洒的时间（h）；m—设计灌水定额（mm）；a—喷灌沿支管的布置间距（m）；b—支管的布置间距（m）；q－喷头流量（m3/h）；η—喷洒水利用系数。2023/2/260即喷头在工作点上喷洒时间为3.34h，相当于3小时20分。6.3计算支管每天可喷洒的工作位置数为充分利用每天可能的喷灌时间，也避免在刚喷灌过的湿地上拆装支管，确定配置两套备用移动支管，因此支管的拆装不占用喷洒作业时间。根据基本资料提供的情况，喷灌不在夜间作业，白天则有14h可以工作，根据公式每日可喷洒的工作点数式中：nd—一天喷洒的工作点数（次）；td—设计日灌水时间（h）；t—一个位置工作时间（h）。代入公式，即取n=4，即支管每天可喷洒4个位置，由布置示意图知，相应地喷头每天可喷40个工作点。2023/2/2616.4计算每次同时喷洒的支管数

同时工作支管数计算公式：式中：np—同时工作支管数（个）；Np—灌区支管总数（个）；nd—每日喷洒的工作点数（h）；T—设计灌水周期（d）。由于灌区布置的支管位置数总共有102条，东区南部四条支管最短，可合并为两次喷洒，因其喷头数为11个，接近10个，所以影响整个系统流量的幅度甚小，这样即可用100个支管位置进行计算，此时即每次轮灌同时需用5条支管。2023/2/2627.编制轮灌顺序、确定各级管道的设计流量

7.1编制轮灌顺序因每次需工作5条支管，为分散流量、避免增大管径，将整个灌区按一干、二干的配水部分划为5小区，对应于BC、CD、DE和FG、GI管段，每个管段控制的支管工作位置见下表2023/2/263由于各小区绝大多数情况下只有一条支管工作，可互不干扰，但每一小区的支管工作顺序组合起来之后对B,F两点的压力影响并不小，现将比较后的较好的轮灌顺序列入下表中2023/2/2647.2确定各管段的设计流量在BC,CD,DE和GI四个区内，管道入口流量不随轮灌顺序改变。在FG区，轮灌序号为6~8时，入口流量为19q;序号为9、10时，入日流量为21q;其余为20q。由于FG区大部分时间均为20q及其以下，所以取设计流量20q，其余四区设计流量分别为10q、20q、30q。现将其连同管段长和首末端地面高差列入下表。2023/2/265管道名称管长（m）设计流量（m³/h）首末端高差Z末-Z首（m）一干DE段18329.6+1.77一干CD段18359.2+1.13一干BC段16588.8+0.7一干AB段4588.8+0.1二干GI段18329.6+1.23二干FG段18359.2+1.14二干AF段33959.2+0.1主干OA段39.5148+1.1支管17129.6-0.19~+0.222023/2/266由上表看出，系统流量Q=148m³/h小于来水流量Q0=1/1000×493×3600=177.48

m³/h,因此不必设计蓄水调节工程。8.管道设计及水力计算

2023/2/267沿程水头损失计算式2023/2/268式中：d—支管管径（mm）；b—管径指数；f—摩阻系数；m—流量指数；Q—支管流量（m3/h）；F—多口系数；L—支管长度（m）。

2023/2/2698.2干管设计

干管选择浙江产钢丝网水泥压力管，节长3m，先用经济管径法初选，待进行水力计算后调整管径。参考邻县试验成果，在干旱年平均灌溉定额为13m3/亩，折合为130X1.5=195mm，干管每年工作小时数为按动态法求经济管径，按下式D=K(tnXd)αQβ式中：D——干管的经济管径（m）tn

——干管每年工作小时数Xd——电价(元/千瓦时)Q——干管设计流量（m³/h）K，α，β为系数即：2023/2/270管段ABAFBCCDDEFGGI设计流量(m³/h)88.859.288.859.229.659.229.6经济管径(m)186.2153.3186.2153.3109.9153.3109.9实选管径(mm)2001502001501501501502023/2/271各管段的经济管径及实选管径列入下表中

干管配水段三通、渐缩管等均用铸铁管件;干管输水段与配水段连接处设镇墩，干管与支管连接处用专用给水栓，给水栓底座通过渐缩管与干管上三通用法兰连接。连接处设阀门井;干管与主干管连接处分别设置干管闸阀，并设阀门井。

8.3主干管设计

主干管分两段，一段为泵的出水管，长2m左右，另一段OA与两干管连接，长为39.5m，需过公路。前者裸露于外，选用钢管；后者仍采用钢丝网水泥压力管。主干管管径仍用经济管径法计算。水泵出水口段：Q=148m³/h，tn=455h，D=205.8mm，实选内径待选泵后确定。OA段：

Q=148m³/h，

D=238.8mm因管短，实选内径为200mm的钢丝网水泥压力管。2023/2/272

2023/2/273设计水头按下式计算：H=Zd-Zs+hs+hp+∑hf+∑hj式中：H—喷灌系统设计水头（m）;Zd—典型喷点的地面高程（m）；Zs—水源水面高程（m），(动水位××m);Hs—典型喷点的竖管高度（m）；Hp—典型喷点的工作压力水头（m）;∑hf—由水泵进水管至典型喷点喷头进口处之间管道的沿程水头损失（m）；∑hj—由水泵进水管到典型喷点喷头进口处之间管道的局部水头损失（m）。2023/2/274

2023/2/275

2023/2/276

8.4.2.2局部水头损失局部水头损失均用下式计算：式中：

——局部水头损失(m)；

——局部水头损失系数；

——管中流速(m3/s)；

——重力加速度，为9.8m/s2。2023/2/277

2023/2/278局部损失系数表

8.4.3干管配水段入口压力水头8.4.3.1一干配水段入口压力水头HB一干管配水段入口在B点，其压力水头HB是DE段支管石的入口压力水头Hl加上此入口到B点的水头损失hw。如果DE段支管入口高于B点，则再加上两者的高程差，反之减去高程差。由于在各轮灌序号DE段支管的位置不一样，CD、BC段的支管位置也不同，因此高程差和水头损失均不相同，需要逐一计算，计算结果列入下表。在计算中，DE段支管入口水头Hl=34.43，是最大值，由于最小值为34.02，相差极微，为安全计，一律使用最大值计算，由此引起的喷头流量误差不足0.1%。2023/2/279

2023/2/280一干、二干配水段表

8.4.3.2二干配水段入口压力水头HF二干管配水入口在F点，其压力水头HF的计算方法与一干管配水段相同。为便于比较，计算结果也列入下表中。2023/2/281

8.4.4干管入口压力水头

系统的一、二干管入口均在A点，两干管在A后分别设有控制闸阀，因此A处所需的压力水头，可由一干和二干分别算出，即HA1、HA2，按下表初选的管径、不同轮灌顺序时的流量和管长，分别计算输水段中的水头损失，加上HB或HF，得HA1=40.12~41.34m，HA2=42.17~43.3m。2023/2/282管段ABAFBCCDDEFGGI设计流量(m³/h)88.859.288.859.229.659.229.6经济管径(m)186.2153.3186.2153.3109.9153.3109.9实选管径(mm)200150200150150150150

此时HA应该采用大值HA2计算，而在一干则需要阀门削减这部分多余水头，这不够合理。改善的方法可以采用减小AB段管径，使投资降低，也减小了一干的多余水头，使HA1接近HA2；也可以采用增大AF段管径，减小AF段的水头损失，使HA2接近HA1，此时运行费用降低，但投资增加。两方案比较的结果列入下表。方案比较表2023/2/283

2023/2/284

2023/2/2859.1设计扬程和设计流量

9水泵与动力机选配2023/2/286

2023/2/2879.2设计扬程和设计流量

2023/2/288根据设计流量和设计扬程选择两台4BP50型喷灌用离心泵，其性能下表所示。型号流量Q（m3/h）扬程H（m）转速n（r/min）功率（KW）允许吸上真空高度〔Hs〕（m）辅功率p配套功率4BP50608010012055.252.748.844.0290012.014.51774.579.079.677.07.87.017.318.722

选择两台Y160L-2型电动机与之配套，其功率为18.5KW，转速为2930r/min。9.3水泵参数校核

2023/2/2899.3.2水泵效率范围

喷灌系统的流量范围为145.04~150.96，在两台4BP50水泵并联后，其工作范围对应的效率范围为，是在高效区内。9.3.3水泵安装高程校核

水泵安装高程之最大值按下式计算

今将水泵安装于Zp=82.5m高程，安全可行。2023/2/290

10.1喷灌系统平面布置图10绘制设计图样2023/2/291喷灌系统平面布置图10.2主干、一干与二干纵剖面图管道纵剖面图2023/2/2922023/2/293管道纵剖面图10.3管系结构示意图管系结构示意图2023/2/29410.4阀门井示意图阀门井示意图2023/2/295

喷灌系统的主要设备及投资列入下表中，计392207.60

元；土建工程部分经与水库管理处一同估算为58196元，施工安装和设计费以及运输等费用共70078元，利润15614.4元、税金17262.29元、管理费52048.16元，总计为605406.45元，考虑10%不可预见费60540.65元，总投资为665947.10元，系统控制面积为494亩，亩投资为1348.10元/亩。11主要设备与投资预算2023/2/29623600.007200.0023400.006800.0011500.001500.001444.00616.00868.00544.00290271.3278682.80150417.0062550.00290446.40129456.00140446.4062496.002030.24604.802085.001700.002096.001920.0015512.962008.8015564.8010044.005158.202968.202023/2/297喷灌系统的主要设备及投资2315.00630.003180.00540.001220.00220.0045190.008550.0011240.002640.001300.00300.001120.00120.005565.003575.002160.00320.00295.00190.002125.00250.00190.0090.00384.00252.002204.00408.00296.00192.002220.00440.002046.00920.002240.00480.002023/2/298喷灌系统各类设备折旧费1

100m

3000.00￥392,207.6012.1.1折旧费12技术经济计算2023/2/29912.1年费用计算项目投资（元）折旧年限（年）折旧系数折旧费（元）年平均大修费率（%）年平均大修费（元）水泵机组及电气设备15500200.067211041

PVC管141232400.0432661091.01412.3铝管191952150.08377160792.03839.1喷头1004450.21842193

铁管件等17547300.051018951.0175.5阀门及冲水设备3500200.067212351.552.5仪表类设备1400100.1172164

低压输电线路3000100.043261291.030土建工程设施58196300.0510129681.0103.2喷灌系统各类设备折旧费

2023/2/2100由基本资料由下表知，不灌平均单产为273.9kg/亩，喷灌平均单产为361.2kg/亩，增产为87.3kg/亩，按每千克1元计，灌区494亩总增产为B=43126.2元，因试验对比其它投入和措施均相同，所以不再乘分摊系数。12.2效益计算2023/2/210112.3.1效益费用比12.3效益计算12.3.2还本年限

由于效益费用比R=6.37，远大于1.2，而还本年限也只有3年，所以本项工程的兴建将会有较好的经济效益。2023/2/2102微喷灌设计示例

1032023/2/22023/2/2目录1.灌区基本情况2.灌溉方法的选择3.系统规划4.灌溉用水量计算5.输配水管网设计1042023/2/22023/2/21.灌区基本情况

我国北方某林场位于一水库南岸的一个半岛上，包括3个山头，总占地面积约1300亩。东、北、西三面环水，水源条件很好。现除已种植大盆松、柏、刺槐和枫树外，还种有160亩苹果、挑、李等果树。林场计划在此基础上，两年内扩大苹果的种植面积至300亩，并改建与新建灌溉系统，解决这300亩果园的灌溉问题。1052023/2/2

1.1地形本灌区属山地果园，灌溉地块分别分布在放射状的3个山头上，沿山梁走向的地面坡度不大。果园中山坡的坡度约为10~20%，沿果树种植走向的坡度约为1~6%。测有1：2000的地形图。1.2气象

年平均气温11.5℃，最高温度40℃，最低温度一19.5℃。无箱期205天左右。多年平均降雨量600mm，集中在六、七、八、九4个月内，其降雨童占全年的80%左右，冬、春少雨、雪，易形成春旱。年平均蒸发量1900mm左右，其中五、六、七3个月的蒸发量约占全年的45%。春、夏多南风，风速平均为26m/s。最大冻土层深80cm。1062023/2/2

1.3土壤

本区土层较薄，表层20~30cm属风化土，以下为风化岩，透水性很强，保水性差，质地为砂土。土壤容重为14.3g/m3，最大田间持水量为35%(体积比)，允许喷灌强度为14mm/h。土壤呈中性，PH值为6.8。1.4水文水源为某大水库，水量充足，但水位变化较大，汛期内水中含有泥沙与杂草等。1072023/2/2

1.5作物

需灌作物以苹果为主，间有少量的桃、核桃和红果等。种植间距一般为6x6m，但老果园规格不一。果树主要沿等高线种植，梯田的种植坡度多在1~6%之间。中山为老果园，果树分布零散；北山与南山为新建果园区，种植相对集中。1.6原有水利设施林场原有抽水站及供地面灌溉用的管道和小型蓄水水池，抽水站电源的容量不够大、扩建时要重新架线。1082023/2/22.灌溉方法的选择

该林场原有的灌溉系统与生活用水系统结合，通过二级泵站将水库的水抽送到蓄水池，再经过管道自流送往生活区与各片果林，在灌溉季节用橡皮管引水灌溉。这样不单劳动强度大，而且由于地形陡，常常发生顺坡连续串灌，引起土壤冲蚀;又由一于土层薄、保水力差，风化石层渗漏严重，所以水的利用系数和劳动生产率郝很低。为了改变这种状况，曾对滴灌、喷灌和微喷作了比较，考虑到滴灌的堵塞问题严重，喷灌的耗能大且与挂果期间频繁的杀虫相干扰，因此决定采用树下微喷灌的方法。1092023/2/23.系统规划该系统准备一次规划分期实施。第一期工程包括可供300亩用水的抽水设备和输水干管、120亩的田间工程以及将灌溉系统与生活用水分开；具余工程均安排在第二期。1102023/2/2

3.1取水方式的确定与首部规划

果园三面环水，可以分散就近取水，也可以集中取水分散使用。考虑到水库水位涨落较大，水边线的进退幅度变化较大，需采用滑道式或浮动式泵站取水，如果采用分散取水方案，不但工程造价高而且管理也不便，因此决定采用在西北原有泵站处集中取水，两级提水，充水利用原有泵房与滑道设施的方案。在第二级抽水站出口处设筛网式过滤器与差压式隔膜施肥罐，进行水质处理与施肥灌溉。具体系