农村田间井灌区井灌低压管道节水灌溉设计说明

农村田间井灌区井灌低压管道节水灌溉设计说明项目规划井灌区控制面积3.5万亩，计划建设低压管道共222.95km。选择松林镇马佛寺村北一典型地块，南北宽300m，东西长为540m，面积为243亩。在典型方田内，需布设3眼机井，原有1眼，计划新打2眼机井位于地块南侧东西方向的路边处。现以南侧西边1眼机井的设计布局为例介绍其设计过程，从机井沿东西方向布置干管一条，长90m，总灌溉面积约为81亩。支管沿南北方向垂直于干管布置，共布置2条，每条支管长210m。给水栓沿支管布置，间距为70m，共布置8个给水栓，支管末端的给水栓距地边45m。给水栓双向分水控制灌溉；给水栓上连接移动式输水软管，软管连接采用快速接头。见低压管道灌溉典型工程设计布置图。图6-1低压管道灌溉典型工程设计布置图区内土壤为砂壤土，土壤平均容重为1.47g/cm3，田间持水率占土重的26%，南北向种植。规划新打机井平均出水量为40m3／h，动水位在15m左右。1、作物需水量的确定根据小麦、玉米等的需水规律，其需水高峰在灌浆期间，包含降雨在内的平均日需水强度Ea＝5.5mm／d2、设计灌水定额及灌水周期1）设计灌水定额m=0.1(θmax—θmin)βZγ式中：m——为设计灌水定额，mm；γ——为土壤容重，g／cm3；Z——为计划湿润层深度，m；θmax、θmin——适宜土壤含水率上下限（占干土重的百分比）；β——为田间持水率。土壤湿润层深度Z＝45cm，适宜土壤含水量上限取田间持水率的90%、下限取60%。按上式计算设计净灌水定额。经计算m＝0.1×1.47×0.45×26×（95－60）＝60.2mm，即40m3／亩。2）灌水周期T＝（m／Ea）=60.2÷5.5=10.9d，取8d。式中：T——为设计灌水周期，d；其余符合意义同前。3、灌溉设计流量的确定根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作的时间，按下式计算确定系统灌溉设计流量。Q设＝0.667mA／（ηTt）式中：Q设——为管道系统的灌溉设计流量，m3／h；η——为灌溉水利用系数，取0.85t——为灌水时间，h，取15h；其它符合号意义同前。则：Q设＝0.667×60.2×90÷（0.85×8×15）＝35.43m3／h，设计流量小于机井单井出水量40m3／h，故取40m3／h作为设计流量。4、低压管道灌溉系统工作制度确定1）毛灌水定额W毛＝W／η水式中：W毛——毛灌水定额（m3／亩）；W——净灌水定额（m3／亩）；η水——灌溉水利用系数，取η水＝0.85。则：W毛＝40／0.85＝47.06m3／亩。2）一次灌水的延续时间t次＝W毛×A0／q0式中：t次——一次灌水的延续时间（h）；A0——单口控制面积（亩），由管网布置知，A0＝81／8＝10.125（亩）；q0——单口流量（m3／h），每次开一个口，q0=40（m3／h）。则：t次＝47.06×10.125／40＝11.91h3）轮灌组的划分N＝int（t日×T／t次）式中：N——轮灌组数（个）t日——日运行小时数（h）；int[]——取整符号；其余符号同前。则：N＝15×8／11.91＝10.08，取8个轮灌组。结合实际，采取一条支管为一个轮灌组，每次开启1个给水栓的运行方式。5、管网水力计算1）系统流量的确定由于在一个轮灌组中，只有一条支管、一个给水栓工作，故支管流量Ｑ干=Q支＝40m3／h2）干、支管管径的确定式中：Q——管道设计流量（m3／h）d——管道内径（mm）V——管道经济流速，干、支管均取1.2m／s。则：d干＝取d干＝d支＝110mm3）管网水力计算⑴沿程水头损失计算hf=94800Q1.77L／d4.77式中：hf——管道沿程水头损失，m；L——计算管道长度，m；Q——管道设计流量，m3／h；d——管道内径，mm。地面塑料饮管的沿程水头损失按上式计算后，根据软管辅设顺直程序及地面平整情况乘以1.1倍系数。现以最不利轮灌组运行时的工作状态来进行水力计算和水泵选型。最不利固定管道包括干管和支管及地面移动软管，总长305m，其中：干管长45m，支管长210m，地面移动软管50m。固定管道沿程水头损失：hf固＝（94800×45×401.77÷105.64.77）＋（94800×210×401.77÷106.64.77）＝0.65＋3.03＝3.68m。地面移动软管水头损失：hf软＝1.1×(94800×50×401.77÷904.77）=1.55m。⑵局部水头损失计算局部水头损失按总沿程水头损失的10%计。6、水泵选型系统总扬程为H总＝1.1∑hf+1.1∑hf泵＋△Z＋hj+h出口式中：H总——为系统要求的总扬程，m；hf——为输水管道沿程水头损失，m；hf泵——为首部枢纽部分的沿程水头损失，m；hf泵＝625000Q1.9L／d5.1；经计算，hf泵＝2.723m；Z——为机井稳定动水位到田面控制点的高差，m；取0.2m；d——泵管管径，d＝80mmL——泵管长度，l＝20mhj——首部枢纽局部水头损失，取3m；h出口——为地面移动软管出水口工作水头。则：H总＝1.1×（3.68+1.55）+1.1×2.723＋15＋3＋0.2＝26.95m；根据计算选用200QJ40—30／2潜水电泵，流量Q＝40m3／h，扬程H＝30m。项目区内单井控制的面积基本相同，管网均为单井布置，故各井采用相同的机泵。7、投资估算表6-6典型方田低压管道投资概算表序号项目内容单位工程量综合单价（元）合价（元）1土方工程5726土方开挖m36202.801736土方回填m36006.6539902管道工程43765PVC管（DN110）购置m154920.0030980PVC管（DN110）埋设m15491.82788弯头个1025250三通个2030600玻璃钢给水栓个24150.003600给水栓护筒套24801920砌砖基础m39.3368.663429