滴灌典型设计书

滴灌系统设计示例按照兵团水利局、兵团节水办〃关于召开兵团节水灌溉规划设计硏讨会的通知〃的要求，根据农八师几年来在大田作物膜下滴灌技术上的实践和硏究，此次滴灌系统典型设计综合农八师的具体情况做如下简要介绍:一、基本资料(-)地形农八师垦区地处天山北麓中段，古尔班通古特沙漠南缘。全垦区土地面积7529平方公里。垦区地势由东南向西北倾斜。垦区地形由南向北依次为天山山区、山前丘陵区、山前倾斜平原、洪水冲积平原、风成沙漠区。土壤农八师土壤缺氮面积大z全氮含量低于1%的面积占78%z碱解氮低于60ppm的面积占76%O土壤普遍缺磷,含量低于lOppm的面积占77.5%o土壤含钾丰富，约在lOOppm以上。土壤多系灰漠土、潮土、草甸土,土质多系砾质土、沙质土、粘质土等。根据农八师土壤普查结果，本设计取占范围较广的砂壤土。作物全垦区有效灌溉面积266万亩z其中以棉花为主。棉花种植面积占总播种面积的46.5%o本设计示例选棉花。种植模式采用：一膜两管四行」宽窄行30x60cm,滴灌带间距90cm；一膜一管四行一(25+30+25)x60cmz滴灌带间距140cmo1、滴灌工程设计参数的确定根据农八师目前棉花种植模式和多年实践，确定如下设计参数。典型滴灌系统设计基本资料

序号项目名称单位数 量—土壤与作物1土壤结构砂壤土2设计日耗水量Eamm/d43土壤湿润层深度zm0.454土壤设计湿润比P%605适宜的土壤含水率上限%22.56适宜的土壤含水率下限%15三滴头1诜羽天业迷宫式2工作水头m10m3流量L/h2.1(2.6)4滴头间距m0.9(1.4)（四）水源垦区水资源来源主要为地表水（库水、河水）和地下水。目前垦区滴灌节水工程水源以井水为主，单井流量为80立方米/小时z动水位埋深在40米左右。（五）气象垦区平均海拔300-500米左右z呈典型的温带大陆性气候,冬季长而严寒z夏季短而炎热。年平均气温7.5°C-8.2°Cz日照2318-2732小时z无霜期147-191天z年降雨量180-270毫米/年蒸发量1000-1500毫米。蒸发强烈,降水稀少，气候十分干燥，光照充足，热资源丰富。动力原有机井泵大多为250QJ80-60/3或250QJ80-40/2z需更换水泵及变压器。但原有高压电线不需更换。二、设计内容按照农八师多数条田的规划布置方式，采用东西长800米，南北宽450米的条田进行规划设计。种植作物为棉花,种植模式采用宽窄行60x30cm与60x(25+30+25)cm,—膜两管四行与一膜一管四行,滴灌带间距0.9米与1.4mo作物东西方向种植。耕层土壤为砂壤土。1.管道系统滴灌系统采用如下结构：水源（井水加压）f计量装置（水表、压力表）f离心式过滤器（进排气装置）j施肥罐（施肥控制装置）—网式过滤器（排砂控制装置）-分干管（地埋PVC管）j支管（地面PE黑管）j附管（地面PE黑管）-滴灌带f滴头。为减少水头沿程损失，降低能耗，管道系统中支管与分干管，滴灌管（带）与支管，干管与分干管按各条田的具体形状z以优化方式采用鱼骨式或梳型两种方式布置z目的是达到操作管理方便，系统投资和运行费用最低的效果。泵站根据水力计算结果,选择250QJ80-80/4的潜水泵z可满足滴灌系统工作压力和设计流量。在过滤器出口安装水表、逆止阀，在过滤器和施肥罐的前后分别设置一个压力表，观察其压力变化。在滴灌系统的最高处设置进排气阀，以调节管网进气和排气z防止停水时管网内产生负压z和开始供水时，管网排气不畅产生气阻‘使管网破坏/影响正常供水。水源灌溉用水以井水为水源,单井出水量80m3/ho动水位埋深40米。水量平衡计算A=qQt/10IaA(hm2)Q(ma/h)T(t/d)la(mm)n（%）3680204904.运行方案系统布置两条分干管/两条分干管分别运行/米取轮灌的方式。同时开启的支管做为一个轮灌组，共分四个轮灌组。每个轮灌组有9个轮灌小区。先开启一分干的支1-支6z每条支管各开一条附管做为一个轮灌小区z一次灌水延续时间为4.2小时,一个轮灌组分9次灌完。当一个灌水小区灌水结束后z先开下一个小区z然后关闭灌水结束小［VTnz林十¥f^-tt/) 口丿Io一分干的支7-支12做为一个轮灌组z二分干的支13-支18做为一个轮灌组二分干的支19-支24做为一个轮灌组，其运行方式同一分干的支1-支6。5.设备投资预算及经济分析本工程投资预算编制，依据新水基字［1992］第11号和［96］第004号文进行编制。其综合费用、临时费用、其他费用均按兵团水利局水利水电处发《新疆兵团2000年灌区续建配套及节水灌溉示范项目实施方案编制》执行z按示范项目计取。工程投资预算及设备投资预算分析表如下：滴灌工程预算表单位:万元种植模式项目名掠、、、—膜两管4'吕,1可距0.9m)膜管4'旨1可距1.4m)总投资27.867924.4638其中:建安工程费3.57513.3074设备费23.039120.0427临时工程费0.07150.0661其他费用0.90630.8054预备费0.27590.2422亩投资(元/亩)516.07453.03滴灌工程主要材料投资分析表单位：元项目名称单位数量总价亩投资0.9m1.4m0.9m1.4m0.9m1.4m潜水泵台11133791337924.7724.77殳压器台11109601096020.320.3过滤器套119500950017.617.6施肥罐套11120012002.222.22干 管PVC160米185018506045860458111.96111.96支管PE63米27002700278102781051.551.5附管PE32米270027006318631811.711.7滴灌管(P16万米40.426.278080052540149.697.3管件亩540540199661826236.9733.82平均材料费:一膜两管(o.9m) 426.65元/亩—膜一管(1.4m) 371.16元/亩三、灌水定额和灌水周期的拟定灌水定额。m=o.iYzp(emax-0min)zn棉花灌水定额m(mm)Z(m)P(%)Y(g/cm3)0max(%)0.mm(%)n(%)32.60.45601.4522.51590注：此定额为棉花花铃期的灌水定额。灌水周期。(T)根据大田实测取棉花日耗水量Ea=4nim/d贝！］灌水周T=m滴/E眄=32.6/4x0.9=7.34d取灌水周期为8天。—次灌水延续时间(t)t0,m=(m滴S°Sl)/qd=32.6x0.3x0.9^.1=4.2h轮灌组N=20h/dx8dm4.2h/组=38,根据实际情况取N=36组。tL4m=(m滴S°Sl)々=32&011.4一2.6=5.27^5.3h轮灌组N=20h/dx8dm5.3h/组=30组，根据实际情况取N=28组。灌溉制度确定根据农八I丿帀五年来大田棉花膜下滴灌灌溉制度的硏究和实践应用，确定灌溉定额如下表：棉花膜下滴灌灌溉制度表作物灌溉灌水定额456789灌溉名称方式月月月月月月定额棉花膜下滴灌定 额101515202010200次数11333112四、确定管系总体布置典型设计地块形状及系统布置见附图，设计条田分南、北两个地块。棉花东西播种。水源井位于地块的西头。由水源井沿地边分别向南、北分出一条主干管，在南、北地块的中间分另0布置一条分干管/并垂直于主干管。干管和分干管管材选用PVC管材z管径为cp160o支管垂直于分干管，两边布置，便于双向控制，地下埋深80cmo支、附、毛管铺设在地面，均是鱼骨式布置。支管的间距是由毛管的铺设长度决定的，即毛管最大铺设长度的两倍，经计算为134m。支管的管材选用（p63PE黑管。附管平行支管布置z由一个球阀控制,便于轮灌组的管理和化分。毛管垂直于附管与支管布置/毛管间距为0.9m与1.4mo每两行棉花布置—条毛管或每四彳亍棉花布置一条毛管。毛管选用屮16.5mm的单翼迷宫式滴灌带.首部枢纽装置布置在水泵的旁边，便于操作与管理。为冲洗管道的淤积物和冬季到来之前排干管中的积水，在分干管的末端（较低处）布置了排水井。五、 滴灌设备选型滴灌设备包括水泵、过滤装置及干、支、附、滴灌管。机井流量为80m3/hz控制面积540亩z根据水量平衡计算及水力计算结果z选潜水泵250QJ80-80/4。根据机井水质情况，由于机井中含有一定的泥沙及有机物，采用乍/120目组合式过滤器。首级过滤器为离心过滤器（LX-400-1001件），次级过滤器为网式过滤器（WS-160X504件并联X查性能曲线可知，水头损失为6-8mo施肥系统选用容量为150Lo六、 拟定滴灌系统的工作制度本系统运行时,每次运行一条分干管,并开启分干管上的6条支管,因此分4个轮灌组；然后每次开启支管上的一条附管，就是经计算确定的一个轮灌小区，使附管上的所有毛管同时供水。经计算z每条支管上有9条(7条)附管，即9(7)个轮灌小区。一条附管带26(22)条或28(24)条毛管z—个轮灌小区共有156(132)或168(144)条毛管。故典型滴灌系统的轮灌组为4个z轮灌小区有36(28)个。七、编制轮灌顺序，确定各级管道设计流量

典型滴灌设计轮灌顺序表轮灌顺序干管第一组第二组第三组第四组项目名称—分干—分干二分干二分干管长(m)200800800800800流量m3/h8013.3-80△=13.313.3-80△=13.313.3-80△=13.313.3-80△=13.3轮灌小区9(7)9(7)9(7)9(7)支管编号支1-支6支7-支12支13-支18支19-支24支管长度112.5m112.5m112.5m112.5m支管流量13.3m3/h13.3m3/h13.3m3/h13.3m3/h附管1-9开一条附管开一条附管开一条附管开一条附管附管长度11.7或12.6m(14m或15.4m)同左同左同左附管流量13.3m3/h13.3m3/h13.3m3/h13.3m3/h毛管条数156条或168条(120或132条)同左同左同左毛管长度66.766.766.766.7毛管流量0.466m3/h(0.578ma/h)同左同左同左管道设计及水力计算滴灌带选用单翼迷宫式滴头，当滴头间距0.3m,滴头流量q=2.1L/h时zq=0.502h（）607；当滴头间距0.3m,滴头流量q=2.6L/h时zq=O.653ho.6oo。毛管与滴头间距的确定棉花种植模式为一膜两管四行或一膜两管八行/滴灌带选用新疆天业塑化集团生产的内径为16mni的PE单翼迷宫式滴灌带，以该产品的参数进行设计。一膜两管模式：一根毛管灌两行棉花，滴灌带间距0.9mz滴头间距0.3mz滴头流量2.1L/hz流态指数X=0.607；—膜一管模式：一根毛管灌四行棉花，滴灌带间距1.4mz滴头间距0.3mz滴头流量2.6L/h,流态指数X=0.600。毛管极限长度的校核毛管的极限孔数（毛管按均匀地形坡计算）:Nm=INT{(5.466[Ah2]d4.75)/(kSqdi.75)}o.364d(mm)kCuS(m)qd(L/h)[△ h2](m)Nm（个）L(m)161.290%0.32.11.8525375.9161.290%0.32.61.8722266.6毛管的铺设长度L毛二Nmx0.3,根据地块的实际长度，可布6条支管,12条毛管,取毛管的长度为66.67米。各级管道管径的确定及水力计算管道管径的确定方法选择经济流速法。塑料管材的经济流速—般取v=1.2〜1.8m/s（1）毛管水头损失的计算：Q毛=n滴 222x2.1=466L/hn滴=66.67^0.3=222个毛管内径为16mm>8mmz可认为管内流态为光滑紊沿程水头损失hf毛=fSqdm/db[(N+0.48)m+i/(m+l)-Nm(l-So/S)]附管水头损失的计算：沿程水头损hf附二fSqdm/db[(N+O.48)m+i/ni+l-Nni(l-So/S)]配水支管管径及水头损失计算：d支=[4Q支/(TIv)]o.5二[4x13.3三(3.14x1.8x3600)]o.5=51mmv—塑料管经济流速,m/s,—般取v=1.2〜1.8m/sQ支一支管流量/m3/hzQ支二Q/6=80/6=13.3m3/ho根据聚乙稀微灌管规格,支管拟选用PE63X4.7/0.4沿程水头损失hf支=彳Q支mL/db干管管径及水头损失计算：d干=[4（2#（TCv）]o.5=[4x80^(3.14x1.5x3600)]o.5=137.4mm根据聚氯乙稀微灌管规格总、分干管拟选用PVC160X4.7/0.6。由于考虑以后的滴灌改喷灌及运行方式的调整z干管不考虑变径。沿程水头损失hf^fQQ干沁“吐)九、水泵选型计算微灌系统设计水头HH=Zp%+h°+5hf+IhwH—微灌系统设计水头zm；乙卩込一典型毛管进口与水源设计水位之间的高差,m；H。一典型毛管进口的设计水头z取h°=10m；Ihf—水泵至典型毛管进口的管道沿程水头损失zm；I屯一水泵至典型毛管进口的管道局部水头损失，moW取二级过滤冲洗排污的水头损失之和为］0m机井动水位取40m,抽水损失为4.84mz枢纽中各级闸阀的局部水头损失之和为1.0m。则H=78m机泵选型机井的稳定动水位取40mz据管网设计流量和工作压力,查水泵手册,初选井用潜水泵,250QJ80-80/4o滴灌区潜水泵性能参数水泵型号流量m3/h扬程m电机功率kw转速r/min额左电压V适用井径mm250QJ80-80/48080302875380>250十、管网结构设计因塑料管的线胀系数很大,为使管线在温度变化时可自由伸缩，初步拟定干管上每100m设置一个双括管(即伸缩节）。在直径大于50mni的管道末端、转弯、分岔和阀门处应设镇墩z干管每隔200m设一镇墩60x60cm。为保证系统管网的正常运行，需在管路上安装控制和保护装置。管道埋深根据地面荷载和机耕要求汗管埋深60cm,为控制各分干管的运行，分干管首部设控制闸阀，尾部设泄水阀，各闸阀均砌阀门井保护。十一、绘制技施设计图滴灌系统工程平面图、管系结构示意图及阀门井示意图详见图1-图3。十二、主要设备与投资预算典型示范区540亩滴灌工程总投资27.8679万元。其中建筑工程费用3.5751万元z设备费23.0391万元，临时工程费用0.0715万元z其他工程费用0.9063万元z预备费用0.2759万元。节水灌溉材料设备、规格、数量及价格见表六。项目主要设备选型表、临时工程费及其他工程费详见预算：表一至表五。一膜一管膜式的投资预算及材料表见表七至表十二十三、工程效益分析与技术指标计算]、工程年增效益（B）项目区棉花单产由滴灌前的83公斤（皮棉），提高至0107公斤z提高28%。540亩棉花净增12960公斤。按现行价每公斤10元计z可增收129600元。2、 滴灌工程年费用（C）的计算（1）能耗费（CJ取棉花多年平均累计灌水次数为12次,每次平均灌水定额15g/亩z灌溉定额约200ms/ffi,灌溉系统水利用率0.95,每kwh的电价为0.5元z经计算后为：C]=540x200x30x0.5三80^0.95=21316（元）（2）维修费（C?）地埋管道及管件的年平均修理费为投资的1%,水泵及首部装置的年平均修理费为投资的5%则C°=63122xl%+62131x5%=3737.77（元）厶（3） 微灌工程年折旧费（C3）的计算地埋管材管件（20年折旧）D产匕/11=63956/20=3197.8（元）地面管材管件（6年折旧）D2=K2/6=49946/6=8324（元）首部装置（15年折旧）D3=k2/n=24339/15=1622.6（元）机泵仪表（10年折旧）D4=k3/n=l1350/10=1135（元）毛管 （当年折旧） D5=k4/n=80800/l=80800（元）则。3=3197.8+8324+1622.6+1135+80800=95079.4（元）（4） 微灌工程年管理费G）由于滴灌面积较大,需水量大,灌水时间长,管理任务重,系统需有2名专职人员进行管理。从每年的4月下旬至9月初共4个月的时间。按当地工资水平z管理人员的月工资以300元/人计，则系统年管理费（C/应为C4=4x300x2=2400(元)据上述分析计算，该滴灌工程年费用(C)为：c^c^q+q+q=21316+3737.77+95079.4+2400=122533元3、 工程经济效益费用比(R