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嘉峪关市第六批高效节水灌溉项目设计方案

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2020年4月19日
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嘉峪关市第六批
高效节水灌溉项目设计方案

甘肃大禹节水集团股份有限公司
二〇一四年十二月

目 录
1、项目概况 2
2、项目区概况 4
2.1 自然概况 4
2.2 社会经济状况 5
2.3 基础设施状况 6
2.4 农业生产状况 6
2.5 农业节水发展情况 7
3、工程设计方案 7
3.1 编制依据 7
3.2 建设任务及节灌模式 8
3.3 设计标准及技术要求 9
3.4 工程设计 10
3.5主要工程量 29
4.1. 质量控制目标 30
4.2. 质量管理体系 30
4.3. 质量保证体系内容 30
4.4. 保证质量的技术措施 32
5、安全保证措施 32
6、施工进度计划及保证措施 33
6.1 施工进度计划 33
6.2 工期保证措施 34
6.3 工程计划管理 34

1、项目概况
根据《甘肃省水利厅关于抓紧报送 中央财政小型农田水利工程项目和中央财政统筹从土地出让收益中计提的农田水利建设资金项目建设方案等申报材料的通知》及省上关于中央财政小型农田水利高效节水灌溉示范区项目建设的统筹安排，嘉峪关市水务局组织编制完成了《嘉峪关市高效节水灌溉项目 建设方案（第六批）》。当前，该项目已由嘉峪关市财政局、水务局以嘉财农字〔 〕57号文件批准建设，建设资金来源为中央财政补助资金、省级财政补助资金及地方配套资金。
项目建设方案确定的建设任务为1.4235万亩的高效节水灌溉工程，水源为地下水，节灌模式为滴灌，项目建设地点位于该市新城村一、二、三、四、五组，观蒲村一、六、七组。建设方案确定的项目总投资为1731.94万元，其中：申请中央资金1000万元，省级补助资金500万元，其余231.94万元经过地方财政投入和收益区群众投劳折资筹措。
本工程建设任务详见表1-1，项目区分布范围及四至坐标见表1-2、1-3。
高效节水灌溉示范区项目分年度建设任务表
表1-1
年度
合计（亩）
其中（亩）
不同水源、不同灌溉形式工程建设地点及规模
地表水
地下水
小计
管灌
滴灌
管灌
滴灌

14235

14235

14235
高效节水灌溉项目规划发展节水面积14235亩，项目在新城镇实施，其中新城村滴灌面积9805亩，观铺村4430亩，水源为地下水。

项目建设任务布局
表1-2
实施年份
片区名称
片区面积（亩）
实施村组
控制面积

新城村片区
地下水滴灌
14235（21眼井）
新城一组
2620
新城二组
1900
新城三组
1835
新城四组
850
新城五组
1750
观铺一组
1630
观铺六组
1550
观铺七组
1200

项目区分布范围和四至坐标表
表1-3
项目片区名称
所属灌区
项目申请人
地块坐标位置
（四至界限）
土地规模经营或流转情况
计划发展高效节水灌溉面积（亩）
水源情况
灌溉型式
作物种类
实施主体
管护
主体
实施年度
新城村
新城灌区
嘉峪关市新城镇
N39°54'11.56"
E98°27'13.45"
嘉峪关市新城镇
14235
机井
滴灌
玉米
嘉峪关市高效节水灌溉示范项目部
嘉峪关市新城镇

N39°53'4.36"
E98°24'49.89"
N39°54'19.82"
E98°23'20.69"
N39°45'11.51"
E98°19'8.06"

项目招标公告发布后，我公司按照“设计、施工总承包”建设模式的要求，组织专业测量人员对项目区内1.4235万亩耕地进行了全面测量，在此基础上，按照初步设计阶段的精度对项目区滴灌工程进行了全面设计，完成了《甘肃省嘉峪关市 ~ （第六批）高效节水灌溉示范工程 项目工程设计方案》。
2、项目区概况
2.1 自然概况
项目区为于我省河西走廊嘉峪关市。该市位于甘肃省西北部，东临河西重镇肃州区，西连石油城玉门市，南倚终年积雪的祁连山与肃南裕固族自治县接壤，北枕色如铸铜的黑山，与金塔县和内蒙额济纳旗相连接，中部为酒泉绿洲西缘。中心位置为东经98°17′，北纬39°47′。全市海拔在1412~2722m之间，绿洲分布于海拔1450~1700m之间，城市中心海拔1462m。 境内地势平坦，土地类型多样。城市的中西部多为戈壁，是市区和工业企业所在地；东南、东北为绿洲，是农业区，绿洲随地貌被戈壁分割为点、块、条、带状，占总土地面积的1.9%。
嘉峪关市属温带大陆性荒漠气候，其特点是终年受大陆气团控制，干旱少雨。冬季严寒，夏季炎热，年温差大。降水集中，四季分明，年降雨量较少而蒸发量大，大陆性强。年均气温在6.7℃~7.7℃之间，年日照3000小时。1月份最冷，7月份最热，全年无霜期130天左右。多年平均年降水量为84.7mm，降水量随地势升高而增加，年最大降水量为165.7mm，年最小降水量为36mm，区域内水分蒸发速度快，年蒸发量大大超过降水量，多年平均年蒸发量2039.5mm，是降水量的24.1倍。多年平均相对湿度在46%。
区内地势西高东低，南部祁连山地是一系列3000～5000m的高山群，层峦叠嶂，陡峻高拔；自东而西有祁连主峰、讨赖山、大雪山、野马山、阿尔金山、党河南山、赛什腾山。南部海拔4000m以上渐渐进入冻土区，终年积雪冰封，有现代冰川分布，是本区河流发源地。山间有盆地，嘉峪关市地处祁连山北麓的缓坡地带，地势西南高，东北低，三面环山。嘉峪关市南部东段为文殊山的北坡，最高峰海拔2228m；南部西段与祁连山北麓毗邻，为广布戈壁；北部西段为崇山秃岭的黑山，最高峰海拔2799m；北部东段为早更新世晚期隆升的残丘及古河道地区地下水溢出形成的沼泽；西部为沙砾石戈壁滩；东部为绿洲，其高程在1400～2262m之间，平均地面坡度13‰，嘉峪关市总面积2935km²。
2.2 社会经济状况
嘉峪关市现辖3个乡镇，17个行政村，至 底，全市总人口23.32万人(不含流动人口)。其中：城镇人口21.77万人，占全市人口的93.35%，乡村人口1.55万人，占全市人口的6.65%。
全市共有灌溉面积15.46万亩，有效灌溉面积15.46万亩，设计灌溉面积为1.2168万亩。
国内生产总值（GDP）235.54亿元，比上年增长17.4%，其中：农业增加值3.1亿元、工业增加值192.98亿元、第三产业总产值39.46亿元，一、二、三产业的比重为1.3:80.2:18.5。粮食总产量0.82万吨， 主要种植玉米、小麦、蔬菜等。全市完成财政收入32.53亿元， 比上年增长24.0%，农民人均收入达10304元。
2.3 基础设施状况
嘉峪关市各项社会事业发展迅速，对外交通便利，兰新铁路及312国道横穿嘉峪关市，全市城乡公路四通八达，村社之间均有道路。嘉峪关市处于西北大电网覆盖之下，农村电网已全部形成，供电设施齐全，电力供应有保障。灌区通讯与嘉峪关市通讯网相连，通讯便捷。嘉峪关市内有多处建筑材料市场，包括砂石厂、水泥销售部、钢筋等建筑材料，采购方便。
2.4 农业生产状况
嘉峪关市是一个典型的工业市，工业是全市的基础产业。农业在全市国民经济为产业结构中比重虽然较低，但农业生产现代化程度高，全市农作物以种植粮食为主，主要有小麦、玉米、谷子、洋芋等。经济作物主要有油料、瓜菜、蔬菜等。 全市共有灌溉面积15.46万亩，全年粮食总产量0.82万吨，肉类总产量达到0.23万吨。
当前全市农业耕作水平较高，节水灌溉、地膜覆盖、良种繁育、暖棚养殖、温室果菜等农林牧高效节水设施农业发展速度快，高新节水技术应用广泛，形成“两高一优”农业区。
2.5 农业节水发展情况
根据全市已建项目统计数据，高效节水滴灌工程建成后，项目区的灌溉条件得到显著改进，灌溉水利用系数明显提高，水资源效益得到充分发挥，水资源供需矛盾得到有效缓解。与常规灌溉相比，管灌工程亩均节水60 m3左右，节水率达8～10%；滴灌工程亩均节水150～200m3，节水率达30%～45%，节肥可达到20%左右，种植作物单产平均提高10～15%，极大的促进了项目区农业生产生活条件的改观，实现了“节水、节肥、增效、增收”的目标。可是，在节水意识、节水技术、产业链条等方面，仍存在以下问题：（1）节水技术培训缺乏，部分农民仍没有从根本上意识了解到使用滴灌节水技术的作用，需要继续加大对农户节水意识、节水技术的培训力度。（2）由于使用滴灌需要对滴灌设施进行长期有效的维护，滴灌管（带）需定期维修更换，导致后期维护成本较大，农业节水成本增加。（3）滴灌主要以高效益的经济作物为主，必须进一步增加农产品的附加值，提高农业产业化程度，使滴灌长期发展具备产业基础。
3、工程设计方案
3.1 编制依据
相关报告及文件：《嘉峪关市小型农田水利建设规划（ ～2020年）》、《甘肃省水利厅关于抓紧报送 中央财政小型农田水利工程项目和中央财政统筹从土地出让收益中计提的农田水利建设资金项目建设方案等申报材料的通知》、《嘉峪关市高效节水灌溉项目 建设方案》、嘉财农字〔 〕57号文件及有关会议精神等。
相关规范：《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252- ），《防洪标准》（GB50201-94），《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），《微灌工程技术规范》（GB/T50485- ），《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363- ），《中国地震烈度区划图》（GB18306- ），《水利水电工程设计工程量计算规定》（SL328- ）等。
另外，按照有关法律、法规和规范执行。
3.2 建设任务及节灌模式
（1）建设任务及主要建设内容
根据已批复的 项目建设方案，本工程建设任务为1.4235万亩的地下水滴灌工程。经过详细设计，项目的主要建设内容是：
安装水泵21台/套；安装滴灌首部系统21套，主要包括“砂过滤器器+筛网过滤器”双级过滤装置、施肥装置、快速空气阀、压力表等控制、保护设备；建设首部设备管理房21座，总面积420m2；铺设0.6MPaPVC地埋输水干、支管长96.938km，其中：Φ250mm管道14.509km、Φ200mm管道78.934km、Φ63mm管道3.495km。铺设0.40MPaΦ90mm PE辅管104.584km。配套安装一次性内镶贴片滴灌带总长2049.84万m；修建闸阀井67座、排水井83座；土石方19.47万m3。
（2）灌溉模式选择
根据《嘉峪关市高效节水灌溉项目 建设方案》报告，嘉峪关市全市水资源开发利用率为61%，地表水开发利用达到40.97%，地下水开发利用程度达到117.73%。考虑到讨赖河流域分水制的制约及地表水开发所需的庞大的基础设施及其巨额投资费用，地表水实际上已没有外延开发的空间；地下水开发更是达到开发利用的极限，部分地区已经超采，引起严重的环境问题。综上表明，嘉峪关市水资源开发利用的方式外延扩展的道路上已经走到了尽头，为了保证国民经济的可持续发展，必须走发展高效节水灌溉等向内涵挖潜的路子。
项目区当前大部分区域仍采用传统灌溉模式，根据灌区已经实施高效节水灌溉区域示范经验，本着尊重现实、充分利用已有设施大力发展高效节水的原则，充分考虑当地气候、群众接受程度、经济发展状况和项目区自身条件等多种因素确定适宜的节水灌溉模式。当前常见的节灌模式有低压管灌、喷灌和滴灌。
低压管道输水灌溉是以管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式，经过一定的压力，将灌溉水从水源输送到田间，由给水栓进入田间沟、畦进行灌溉。该方法操作简单，效果比漫灌要好。该方法对工人的技术经验要求很高，同时工人工作量很大；容易出现灌溉水分配不均匀，水浪费较大，对土壤和作物的冲击强，土壤结构破坏严重。
喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水经过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的。一般说来，其明显的优点是灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形的适应性强。主要缺点是受风影响大，设备投资高。根据省内多年实践经验，该种节水模式不能够很好的适用于河西干旱多风地区。
大田滴灌是以田间管网输水，用滴灌带或滴灌管将水直接灌至作物根部，是当前最省水的灌溉技术之一，能广泛适用于各种作物及土壤地形条件，具有节水效果好，增产幅度大、节能、省工等特点。当前省内很多灌区都建立了滴灌系统，大部分取得了良好效果，经济效益十分显著。根据灌区当地气候条件，非常适合于玉米、洋葱等作物的灌溉，本次拟在项目区内大力推广。
综上，本项目发展高效节水灌溉面积1.407万亩，拟全部采用滴灌节灌模式，水源均为地下水。
3.3 设计标准及技术要求
年度项目灌溉面积规模在5万亩以下，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252- ）规定，工程属Ⅳ等小（1）型工程；根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）规定，工程建筑物级别为5级；根据《防洪标准》（GB50201-94）规定，工程防洪标准按 一遇洪水设计，20年一遇洪水校核；依据《中国地震动参数区划图》（GB18306— ），工程区建筑物按Ⅶ度地震烈度设防。
（1）灌溉设计保证率
项目区属干旱及水资源紧缺地区，农业种植以旱作物为主。依据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）和项目区的水文气象、水土资源、作物组成、灌区规模、灌水方法及经济效益等因素，滴灌工程灌溉设计保证率取90%。
（2）农田灌溉水有效利用系数
项目区全部采用管道输水，滴灌工程灌溉水利用系数0.90。
3.4 工程设计
3.4.1、工程设计原则
（1）立足当前，兼顾长远。根据项目区现有的水源、电力、地形条件及田间配套、耕作种植情况，充分考虑农民的接受能力，同时兼顾长远，结合现状进行统一规划。
（2）因地制宜，合理布置，便于管理。各类节水灌溉技术，各有其特点及适用条件，应结合灌区特点，因地制宜，合理布置节水灌溉新技术，并要做到统筹安排，便于管理。
（3）充分利用现有水利工程设施。工程设计应与现有渠系、道路及土地经营方式相结合，做到统筹兼顾，充分利用现有设施。
（4）注重经济效益。在保证灌溉质量，运行安全、可靠、合理和管理方便的前提下，力求降低投资造价和运行管理费用，尽可能改造水利设施和设备的综合利用，充分发挥高效节水灌溉模式的节水效益。
（5）高效节水滴灌工程布置应体现相对集中连片，发挥规模效益，以便于逐步形成规模化推进、集约化运营。
3.4.2、灌溉系统布局原则
充分考虑项目区现有水土资源分布状况、不同种植作物类型及管理便利等因素，灌溉系统划分遵照以下原则：
（1）管理设施、路、管道统一规划，合理布局，满足各用水单位需要，能迅速分配水流、管护方便。
（2）从整体布局上，尽可能同一种作物集中分布在同一区域，便于统一种植、统一管理，形成区域效益。
（3）河灌区灌溉系统划分原则上以斗渠控制，对部分控制灌溉面积过小的斗渠进行整合，考虑水量计量、管理便利等因素，同一村组耕地面积尽可能布置在同一灌溉系统。
（4）依据水源、地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求线路最短，穿越障碍物最少，控制面积最大，便于机耕，管理方便。
（5）工程布局应坚持：①根据水源所在位置，布置时应使管道长度最短且少穿越障碍物；②输配水管道沿地势较高位置布置，管道的纵剖面应力求平顺；主管顺种植作物行布置，支管（辅管）垂直于作物种植行布置，滴灌管（带）沿作物种植行布置。
本次对项目区1.407万亩耕地进行全面设计，对水源工程、首部设备选型及输水干支管网布置进行全面详细的说明，对田间管网管件及其它辅助设施等同类工程举例说明。
一、滴灌工程设计
本次1.4235万亩井水滴灌位于新城灌区新城村、观铺村，种植作物为玉米和洋葱。
（一）项目区现状
新城灌区为纯井灌区，属酒泉盆地，田间土壤为砂壤土，厚度大于6m，总体地形呈现西南高，东北低，现有田间地形坡度在1/1000~1/ 之间，总体地形较缓。现有输水渠道为一级农渠，农渠部分为已衬砌砼预制U型槽，长度在600~1000m之间，间距50~100m。区内地形、地貌单一，供水水源为机井，主要种植玉米、洋葱，作物种植行间距均为0.4m，株间距为0.3m。
（二）设计参数
玉米和洋葱均为大田经济类作物，其种植习惯及作物的生长特性均类似。根据《微灌工程技术规范》（GB/T 50485- ）及《甘肃省微灌工程技术导则》，两种作物滴灌设计参数可采用相同值。
（1）设计滴灌耗水强度
根据项目区多年观测结果，结合当地已实施项目经验并参考《微灌工程技术规范》（GB/T 50485- ）4.0.3之规定，设计耗水强度（为保护地），取4.5mm/d。
（2）土壤计划湿润层厚度
根据田间调查，结合当地已实施项目经验，设计滴灌计划土壤湿润层深度，取0.4m。
（3）土壤湿润比
合理的土壤湿润比能够减少地面蒸发，节省投资，提高作物的产量、品质，保证作物达到理想的生长状况。根据毛管布置方式、灌水器流量、土壤质地等因素，结合当地实践经验，并参考《微灌工程技术规范》（GB/T 50485- ）推荐土壤设计湿润比。本工程土壤湿润比取90%。
（4）土壤适宜含水率
根据田间调查，结合当地已实践经验，土壤适宜含水量均取田间持水率的65%～90%。
（5）设计滴头流量偏差率
为了保证灌水质量和提高水的利用效率，要求微灌系统灌水均匀。当前在设计微灌工程时一般只考虑水力（工作压力的变化）因素对均匀度的影响。根据《微灌工程技术规范》（GB/T 50485- ）规定，本设计采用设计滴头流量偏差率均为：qv=20%。
（6）设计滴灌系统日运行时间
根据《微灌工程技术规范》（GB/T 50485- ）规定，结合近年来国内外成功经验，为降低造价，方便运行管理，本设计采用设计滴灌系统日运行时间取18.0h。
（三）灌水器的选择
灌水器选择的合理与否直接影响着滴灌系统工作的可靠性和灌水质量的高低，滴头常被喻为滴灌系统的“心脏”。灌水器的选择一般受多种因素的制约和影响，主要依据作物的种类、种植形式、土壤类型等因素确定，要求流量稳定、结构简单、抗堵塞能力强、方便维护、经济适用。起伏不平的地块，为提高系统均匀度常采用补偿式滴头；较为平坦的地块，常采用单翼迷宫式或贴片式滴头。
项目区作物种植模式为一膜四行，作物行距0.4m，株距0.3m。经综合分析，同时结合该区已建滴灌工程经验，对于一年生密植作物，本设计选用内镶贴片一次性滴灌带，内径16mm，壁厚0.2mm，沿作物种植行方向一膜两管四行布置，滴灌带间距0.8m，滴头间距0.3m，设计工作压力0.1MPa，滴头流量2.0L/h，流态指数0.47，设计使用年限为1年。
（四）设计灌溉制度
（1）最大毛灌水定额mmax：
最大毛灌水定额按下列公式计算确定：

式中：──最大毛灌水定额(mm);
──土壤容重（g/cm3），取1.40；
──土壤计划湿润层深度（cm），取40；
──设计土壤湿润比（%），取90；
──适宜土壤含水率上限（重量百分比）（%），取田间
持水率的90%；
──适宜土壤含水率下限（重量百分比）（%），取田间
持水率的65%；
──田间最大持水率（重量百分比）（%），取22；
──灌溉水利用系数（%），取90。
计算得，最大毛灌水定额为30.80mm（20.54m3/亩）。
（2）设计灌水周期
设计灌水周期按下列公式计算确定：

式中：──设计灌水周期（d）；
──最大灌水周期（d）；
计算得，设计灌水周期为6.16d，取6d。
（3）设计灌水定额
设计灌水定额按下列公式计算确定：

式中：──设计毛灌水定额（mm）；
计算得，设计毛灌水定额为30.00mm（20.00m3/亩）。
（4）一次灌水延续时间
一次灌水延续时间按下列公式计算确定：

式中：──一次灌水延续时间（h）；
──灌水器间距（m），取0.3；
──毛管间距（m），取0.8；
──灌水器设计流量（L/h），取2.0。
计算得，一次灌水延续时间为3.6h，考虑实际运行管理情况，一天取5个轮灌组。
（五）水量平衡计算
井灌区机井供水流量稳定，灌区土壤为砂壤土，无淋洗要求。滴灌系统控制灌溉面积按《滴灌工程技术规范》（GB/T50485- ）确定：

式中：──灌溉面积（hm2）；
──水源可供水量（m3/h）；
──设计供水强度（mm/d），取4.5；
──设计耗水强度（mm/d），取4.5；
──水泵日供水小时数（h/d），取18.0；
──灌溉水利用系数，取0.9。
经计算，当单井出水量为160m3/h时，滴灌系统最大控制面积为700亩；当单井出水量为200m3/h时，滴灌系统最大控制面积为850亩；当单井出水量为250m3/h时，滴灌系统最大控制面积为1100亩。
（六）工程总体布置
地下水滴灌1.4235万亩，按照单眼井作为1个独立系统原则，共划分为21个系统。滴灌工程包括水源、首部枢纽、输配水管网、滴灌带以及附属建筑物。水源为机井开采地下水，水源工程采用潜水泵。首部装有闸阀、逆止阀、过滤设备、压力表、施肥装置、空气阀、水表等设备和仪表，水质处理采用“砂过滤器+筛网式过滤器”两级过滤，施肥采用压差式施肥罐（安装在离心过滤器和筛网过滤器之间）；输配水管网由干管、支管、出地竖管、辅管、毛管组成，干、支管及出地竖管均采用PVC管材，承压等级为0.6MPa，干支管均以地埋形式铺设，支管铺设间距双向140~160m，单向70~80m；辅管、毛管铺设于地面，采用PE厚壁管，辅管承压等级为0.40MPa；灌水器选用一次性内镶贴片式滴灌带，滴头间距0.3m，流量2.0L/h，沿作物种植行方向一膜两管四行布置，铺设间距0.8m。干、支管连接处设闸阀井，支管末端设排水井，管道埋设于项目区最大冻土层深度1.5m以下。
滴灌工程总体布置见图3-1。

图3-1 工程总体布置图
（七）系统工作制度的确定
①工作制度类型的确定
滴灌系统的工作制度一般分为续灌、轮灌，不同的工作制度要求系统的流量不同，因而工程费用也不同，在确定工作制度时，根据作物种类，水源条件和经济状况等因素作出合理选择。
续灌适用于灌溉面积小、种植单一的作物的灌区，控制面积较大的灌溉系统常采用轮灌工作制度。由于本工程灌溉面积大部分在850亩左右，以节约工程投资，统筹考虑灌区实践灌溉管理水平等角度出发，设计采用轮灌工作制度。
②最大轮灌组组数
最大轮灌组组数可由下式计算：

式中：──最大轮灌组数；
──轮灌组数；
──设计日工作小时数（h），取18.0。
经计算，设计轮灌组数不宜大于30组。依此制定各系统的轮灌工作制度，详见设计图册。
（八）灌水小区设计
（1）灌水小区滴头允许工作水头偏差[ hv ]的计算
由既定的允许流量偏差率[qv]，推求灌水器水头偏差率。按照下式计算：

式中：──灌水器流态指数，0.47。
──灌水器水头偏差，%。
计算得，灌水器水头偏差率为44%。
（2）灌水小区允许工作水头偏差[]的计算
灌水小区允许水头偏差按下列公式计算：

式中：──允许水头偏差（m）；
──灌水器工作水头（m），取10。
计算得，灌水小区允许水头偏差为4.4m，详见表3-1。
（3）不同分配比例时毛管及辅管极限长度计算
允许工作水头偏差在辅管、毛管间的分配比例影响管网投资。结合现有地块分布，本次设计分别以毛、辅管分配比例为55%和45%（方案一）、50%和50%（方案二）及45%和55%（方案三）进行试算。
参照已建工程经验，确定辅管采用PE管，外径分别取Φ90mm(0.40MPa，e=3.5mm)和Φ63mm(0.40MPa，e=2.5mm)两种进行试算；滴灌管采用Φ16mm(为内径，壁厚e=0.20mm)PE管。
由于地面坡度为1‰左右，可是为平坡。毛管极限孔数和长度分别按下列公式计算：

式中：──毛管的极限分流孔数；
──毛管内径（mm），取16；
──水头损失扩大系数，取1.1；
──毛管极限长度（m）；
──分流孔间距（m），取0.3；
──毛管进口至首孔的距离（m），取0.15。
辅管按双向布设毛管，极限孔数和长度分别按下列公式计算：

式中：──辅管的极限分流孔数；
──辅管内径（mm），取83和58；
──水头损失扩大系数，取1.1；
──毛管极限长度（m）；
──分流孔间距（m），取0.8；
──辅管进口至首孔的距离（m），取0.40；
──极限长度时一对毛管流量（L/h）。
经计算，不同毛、辅管分配比例时，其相应的极限铺设长度各不一样，详见表3-1。

不同方案毛管及辅管极限长度
3-1
单位：m
方案
管道
分配比例
项目
辅管管径（mm）
Φ90
Φ63
方案一
毛管
55%
水头偏差
2.42
2.42
极限铺设长度
89
89
辅管
45%
水头偏差
1.98
1.98
极限铺设长度
45
24
方案二
毛管
50%
水头偏差
2.20
2.20
极限铺设长度
86
86
辅管
50%
水头偏差
2.20
2.20
极限铺设长度
48
26
方案三
毛管
45%
水头偏差
1.98
1.98
极限铺设长度
83
83
辅管
55%
水头偏差
2.42
2.42
极限铺设长度
51
27
可见，如果毛管分配的水头差较多，则毛管铺设长度增加，可使支管间距加大而减少支管用量，当然也减少相应的辅管用量，较为经济。因本项目区耕地布局已成型，设计毛管的铺设长度根据现有地块确定，辅管极限长度Φ63和Φ90分别取25m和45m，毛管极限长度取80m。具体设计中根据区内条田的实际分布情况，以极限长度作为控制，因地制宜布设。小区水力计算见表表3-2。
小区水力计算表
表3-2
辅管管径
管道
外径(mm)
壁厚(mm)
管长(m)
设计流量(L/h)
沿程水头损失(m)
局部水头损失(m)
总水头损失(m)
小区实际水头偏差(m)
是否满足允许值
Φ63
毛管
16.4
0.2
80
534
1.85
0.35
2.20
4.39
满足
辅管
63
2.5
25
33108
1.99
0.20
2.19
Φ90
毛管
16.4
0.2
80
534
1.85
0.35
2.20
4.38
满足
辅管
90
3.5
45
59808
1.98
0.20
2.18
由上述比较计算可知，毛管、辅管的设计管径选择正确，毛管、辅管间的允许水头差分配比例选择较优，相应的极限长度计算合理。
辅管和滴灌带的设计流量根据实际的铺设长度进行计算，见表3-3。
辅管、滴灌带设计流量
表3-3
辅管管径
管道
管长(m)
滴头流量L/h)
毛管滴头间距(m)
毛管滴头个数
设计流量(L/h)
Φ63
单条滴灌管
80
2.0
0.3
267
534
单条辅管
25

16554
33108
Φ90
单条滴灌管
80
2.0
0.3
267
534
单条辅管
45

29904
59808

（九）输配水管网设计
（1）干支管网布置原则
干管、分干管布置一般原则：
a)干管级数应因地制宜地确定，加压系统干管级数不宜过多；
b)地形平坦时，根据水源位置应尽可能采取双向分水布置形式；垂直于等高线布置的干管，也尽可能对下一级管道双向分水；
c)干管布置应尽量顺直，总长度最短，在平面和立面上尽量减少转折；
d)尽量少穿越障碍物，不得干扰光缆、油、气等线路；
e)在需要与可能的情况下，输水总干管能够兼顾其它用水要求。
支管布置一般原则：
a)支管长度不宜过长，应根据支管铺设方向的地块长度合理调整决定；
b)支管的间距取决于毛管的铺设长度，在可能的情况下应尽可能加长毛管长度，以加大支管间距；
c)地面支管宜采用薄壁PE管材；
d)采用PVC的支管应埋人地下，并满足有关防冻和排水要求；
e)均匀坡双向毛管布置情况下，支管布设在能使上、下坡毛管上的最小压力水头相等的位置上。
（2）干支管设计
输水管网工程采用地埋方式布设。按照选定的水源工程机井出水量确定干管设计流量。在充分考虑管道的水头损失、工程造价、运行管理等因素后，加压输水管道的流速取1.0～2.5m/s。
干支管的管径按照经济流速管径公式计算：

式中：──计算管径，mm；
──设计流量，m3/h；
──经济流速，1.2m/s。
详细管径计算结果见设计图。
③管道沿程水头损失

式中：──管道沿程水头损失（m）；
──摩阻系数，0.464；
──管道流量（L/h）；
──管道内径（mm）；
──管道长度（m）；
──流量指数，1.770；
──管径指数，4.770；
具体计算结果见设计图。
④管道局部水头损失
管道局部水头损失按沿程水头损失的10%估算。管网的总水头损失为管网的沿程损失与局部损失之和。具体计算结果见设计图。
⑤管材选择
管材选择主要根据管网系统最大水头压力并安全运行的前提下，经过对钢管、砼管、PVC塑料管进行比选，选用工程造价低、耐久性强、运输安装使用方便、运行可靠的PVC管材。
按《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T20203- ）要求，干、支管管材承压等级可取正常运行情况下最大工作压力(不含冲击压力)的1.5倍。依据首部系统选用潜水泵型号及参数，逐级扣除管网水头损失，确定管道承压等级，经计算，干、支管均取0.60MPa。
（3）水锤压力验算与防护
本工程地面管为微灌专用聚乙烯管材，可不进行水锤压力验算。对地面干支管，水锤波传播速度按下式计算：
C=1435/(1+[2100(D-e)]/Ese)0.5
式中：——水锤波传播速度，m/s；
——管壁的弹性模量（Mpa），取2500MPa。
——管道计算外径，mm；
——管道壁厚，mm；
按照式T传=2L/C计算水击相时，单位为s。
根据系统工作制度规定，一般关闭阀门时都是缓慢进的，即：开关阀门时间都大于10秒，因此，水击类型为间接水击，水击水头：
H间=2LV0/（g（T传+T关））
式中：H间—间接水头（m）；
V0—阀门前水的流速(m/s)，1.2 m/s；
T关—关闭阀门的时间，取10s。
经计算，计入水锤后的管道最大工作压力均小于管道允许最大压力，故不需采取水锤保护措施。各系统水力学及水锤压力演算见滴灌管网设计图。
上述水击压力计算公式表明：影响水击压力的主要因素有阀门启闭时间，管道长度和管内流速，因此，在操作中应缓慢启闭阀门以延长阀门启闭时间，从而避免产生直接水击，并可降低间接水击压力。为安全起见，本次设计对分、配水控制设备的开关阀时间做出要求，正常情况下开关阀时间控制在10s以上。
（4）轮灌组的划分
之前章节已经计算出轮灌组组数，依此制定各系统轮灌小区的工作制度，详见设计图册。
（十）水源及首部枢纽设计
（1）水源工程设计
首部水泵选型
根据水资源供需平衡分析结果，可供水量能满足项目区的用水总量要求，高效节水灌溉工程水源条件是有保证的，供水水源选择现有机井。
项目区共21眼机井，现均配备潜水泵，现有潜水泵出水量160~250m3/h，控制灌溉面积850亩左右，水泵扬程30~100m，地面富裕扬程5~10m左右，水泵电机功率30~50 kw，供电变压器功率45~63kw，供电富裕容量8~15kw。
项目区机井均配备潜水泵，现有机井泵地面富裕扬程在5～10m之间。按照最不利因素，从最远端供水小区倒推至首部，滴灌系统总水头损失约为30m左右。由此可见，现有水泵富裕扬程不能满足滴灌工作压力要求，本次设计供水方式提出以下两种方案进行比选。
方案一：利用现有水泵，增设管道泵二级加压。因现有变压器富裕容量不能满足管道加压泵增加功率要求，需更换现有变压器；
方案二：更换新泵。
经综合比较分析，方案一由于现有的变压器容量不能满足原有潜水泵和加压泵串联的正常运行要求，需扩容增设变压器，一方面投资较高，另一方面两泵串联运行，存在匹配性和稳定性不足的问题；方案二只需将原有的旧泵更换为新的潜水泵，重点解决水泵扬程不足的问题，供配电设备及相应配套设施均可利用原有电力设施，一方面造价明显较低，另一方面由于滴灌系统的需水量较原常规灌溉小，换泵方案经过选择合理经济的泵型，可大大减少提水量，对缓解并有效控制井灌区地下水超采将产生有利影响。故项目区供水方式选用换泵方案。
针对不同的灌溉面积规模，选配不同型号的潜水泵。根据水力计算成果，查阅水泵技术参数表，选择合适的水泵和配套动力，详见工程材料清单。
（2）首部系统设计
过滤系统
砂过滤器处理水中的有机杂质和无机杂质都非常有效。对于微小颗粒的过滤，当前常见的有筛网过滤器和叠片式过滤器两种。筛网过滤器结构简单且价格便宜，其滤网孔眼的大小和总面积决定了其效率和使用条件，运行管理均比较方便。叠片式过滤器的造价较高，其运行和维护过程中需将压紧的叠片松开，因受水体中有机物和化学杂质的影响，有些叠片往往被粘在一起，自动反冲洗不易彻底冲洗干净。近年来，省内建设了一定规模的高效节水滴灌示范区，井灌区的水质处理措施相对来说已经较为成熟，对于水中泥砂粗颗粒含量较大的机井，滴灌过滤设备宜采用“离心过滤器（L）+筛网过滤器（W）/叠片过滤器（D）”两级组合过滤方案；而对于水质中细砂或泥澡含量较大的机井，滴灌过滤设备宜采用“砂过滤器（S）+筛网过滤器（W）/叠片过滤器（D）”两级组合过滤方案。本次设计结合区域实际，过滤系统采用“砂过滤器（S）+筛网过滤器(W)”两级过滤装置。根据系统流量规模，选择过滤器产品型号，详见工程材料清单。
施肥装置设计
常见的施肥装置有，文丘里注肥器、注肥泵和压差式施肥罐。文丘里注肥器施肥过程中压力水头损失较大，对压力和流量的变化较为敏感，一般适用于小型微观系统。注肥泵前期设备投入较高，肥料必须先溶解才能使用，需要配备额外的动力系统。压差式施肥罐结构简单，操作方便，不需要外加动力，造价较低，体积较小，当前已被广泛应用于微喷、滴灌、渗灌等微灌工程。借鉴项目区已建工程的成功经验，结合本工程的实际条件，本次设计施肥装置选用压差式施肥罐。根据本区各系统控制面积和流量规模，选配施肥罐型号，详见工程材料清单。

控制、量测和保护设备选型
控制设备：滴灌系统考虑在干管入口处及各支管入口处各设1套控制蝶阀，可调节进水量，控制轮灌。考虑泡地因素，本次设计在出地管后采用新型多功能出水口连接，各辅管进口设1套球阀，控制灌水小区。在排水井内设排水球阀，用以控制管道放空排水。
保护设备：快速空气阀，安装在过滤器上、弯头高处以及管道地形变形较大段的高出，排出空气，防止因过滤器堵塞引起的压力过或管网出现负压损坏首部设备。根据设计管径，选配型号，详见工程材料清单。
量测设备：为压力表，安装在过滤器进、出口，经过一个三向阀门可量测过滤器进水口和出水口的压力，用于灌溉系统的压力监控和判定过滤器的清洁程度及清理时间，每组过滤装置设2个压力表，详见工程材料清单。
（十一）其它辅助工程
（1）设备