果园滴灌工程规划设计学位论文.doc

酒 泉 职 业 技 术 学 院

毕 业 论 文（设计）

题 目： 果园滴灌工程规划设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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作者签名： 日期： 年 月 日

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作者签名： 日期： 年 月 日
导师签名： 日期： 年 月 日
指导教师评阅书

指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师： （签名） 单位： （盖章）
年 月 日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师： （签名） 单位： （盖章）
年 月 日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）
年 月 日
教学系意见：

系主任： （签名）
年 月 日

目录

一、项目区节水灌溉综合说明·······················1
（一）绪论·······································1
（二）项目区农业的制约因素·······················1
（三）项目区节水灌溉的必要性·····················2
1、是发展节水农业提高水利用率的需要··············2
2、是缓解季节性缺水矛盾的需要····················2
3、是提高作物单产、提高地区经济实力的需要········2
4、是农业结构调整的必然选择······················3
二、果园滴灌规划设计基本资料·····················3
（一）果园滴灌工程项目概况·······················3
（二）基本资料···································3
三、滴灌技术参数确定·····························4
（一）灌溉设计保证率的确定·······················4
（二）灌溉水利用系数的确定·······················4
（三）设计土壤润湿比P的确定·····················4
（四）设计作物耗水强度的确定·····················4
（五）设计灌水均匀系数Cu的确定··················5
（六）设计湿润层深的确定·························5
四、选择灌水器、确定毛管布置方式·················6
（一）选择灌水器·································6
（二）确定毛管布置·······························6
（三）计算润湿比·································6
五、管网系统布置·································7
六、滴灌工程设计·································7
（一）确定灌溉制度·······························7
1、设计净灌水定额································7
2、设计毛灌水定额································8
3、设计灌水周期··································8
4、一次延续灌水时间······························8
（二）系统工作制度确定···························9
1、轮灌组确定····································9
2、轮灌组流量确定································9
3、灌水均匀度····································10
4、轮灌制度······································10
七、系统水利计算·································10
（一）流量计算及管径确定·························10
1、各级管道流量计算······························10
（1）每条毛管流量································11
（2）每条支管流量································11
（3）分干管流量··································11
2、管径确定······································11
（二）管道沿程水头损失···························11
1、毛管水头损失计算······························11
2、支管水头损失计算······························12
3、干管、主干管水头损失计算······················13
4、滤器水头损失··································14
（三）系统扬程确定·······························14
八、首部枢纽设计·································14
（一）水泵选型···································14
（二）过滤器选择·································15
（三）施肥系统选择·······························15
（四）其他附件选择·······························15
九、滴灌工程材料预算·····························15
十、滴灌工程施工程序及施工流程图·················19
（一）施工前的准备工作···························19
（二）施工程序···································20
（三）施工流程图·································20
十一、滴灌工程施工组织计划·······················20
（一）办公用房及仓库确定·························20
（二）材料堆放···································21
（三）施工道路···································21
（四）施工供电、供水·····························21
（五）施工通讯···································21
（六）土建工程施工程序和方法·····················21
1、概述··········································21
2、土方开挖、运输、回填及压实施工程序和方法······21
（七）安装工程···································23
1、管道安装的一般要求····························23
2、微灌管网系统的安装····························24
3、首部枢纽设备安装······························28
4、PVC 管道安装 ·································29
5、干管安装······································30
6、支管安装······································30
7、毛管的铺设安装································30
8、管材及附属构件安装····························31
（八）管道冲洗、测压及试运行·····················32
（九）回填土料选用与质量控制·····················33
1、回填土料选用··································33
2、回填质量控制··································33
（十）滴灌工程验收·······························34
1、滴灌工程验收的一般规定························34
2、竣工验收······································34
（十一）施工工期·································34
1、主要控制工期··································34
2、总工期········································35
（十二）施工进度及控制···························35
1、施工进度计划··································35
2、质量控制······································36
十二、滴灌工程的运行管理·························36
（一）确定管理组织、制度和人员···················36
（二）用水管理···································36
（三）滴灌工程管理·······························36
1、水源工程的使用和维护··························36
2、机泵运行和维修································37
3、管道的运行和维修······························37
4、管路附件与附属设备的运行管理与维护············38
5、滴头的管理与维护······························38
十三、结束语·····································38
参考文献·········································39
致谢·············································40
附图
附图一、管网系统布置图
附图二、首部枢纽布置图
附图三、细部构件连接示意图
附图四、工程施工总平面布置图
附图五、工程施工进度计划图
附图六、工程施工进度计划网络图

摘要
水是果树健壮生长、高产稳产的重要基础。在目前水资源严重短缺的情况下，节水灌溉技术显得尤为重要。苹果是我国西北地区的主要经济作物，具有大面积种植的历史，但由于常年干旱少雨，导致苹果产量不高。研究苹果的节水高产的灌水方法，实现稳产、高产就变得十分必要。本设计以实现苹果的节水高产为目的，设计果树的滴灌系统，具体设计步骤为：第一步，根据提供的基本资料，规划系统布置，初定首部枢纽配置及输配水管网的布置方案，选取管材和基本设计参数，确定滴头规格。第二步，根据选定参数计算系统的其它相关设计参数。第三步，根据各级管道的水力计算，确定各级管道管径，并确定管网布置与系统工作制度。第四步，首部枢纽设计。包括水泵，施肥罐，过滤器及各种控制量测设施和保护装置的选型。第五步，计算主要设备材料用量，确定单价，计算设备材料费及其他费用，求出项目总投资，做出经济可行性分析并最终确定方案。
关键词：果树 滴灌 西北地区

（一）绪论
水资源短缺是我国农业发展的长期制约因素之一，特别在西北地区一方面缺水，一方面又大水漫灌，水的浪费十分惊人。因此，在保证作物增产，充分满足社会需求的前提下，缓解农业灌溉用水危机问题，推广节水灌溉是必由之路。滴灌技术是目前世界上先进的节水灌溉技术之一，它能将作物生长所需的水分和各种养分适时适量地输送到作物根部附近的土壤中，因此，具有显著的节水、增产效果。据测试，在推广使用中平均每亩节水在50—70%、节肥50%、增产20%—30%、提高品质10—20%、减少病虫害10—30%，节约劳动力为80%。使用该项技术灌溉管理成本低、安装、操作和维修方便、生态环保、高效节能，特别适用于一家一户山地果园种植户使用，深受广大农户的欢迎。
（二）项目区农业的制约因素
项目区位于西北地区，系统面积194亩。灌溉水源主要为地表水，耕地为壤土，土壤保水、保肥性差，使得毛灌溉定额搞高。目前每年灌溉用水量大，水量不稳定。呈季节性缺水状况，导致农业受到干旱，越是枯水期或枯水年河流水引用水量大，甚至全引，导致断流的威胁。按照原有灌溉技术和灌溉管理水平，用水紧张的矛盾日益突出，同时由于季节性缺水已地区农业生产造成严重的经济损失，已成为农业生产发展的重要障碍。
（三）项目区节水灌溉的必要性
1、是发展节水农业提高水利用率的需要
1998年5月在关于我国水资源问题的重要批示中指出：“当今社会水资源为世界各国所关注，我国水资源大为短缺。我们过去的认识很不够，必须引起全党高度重视。“要大力发展节水农业，把节水灌溉作为一项革命性的措施来抓”。大力发展节水灌溉，有效解决农业发展中的干旱缺水问题，是保证地区经济持续、稳定、快速发展的关键和地区水利事业发展的方向
2、是缓解季节性缺水矛盾的需要
灌区每年的灌水量大，地表水和地下水越来越少，枯水期流量更小，甚至断流，存在严重的季节水土不平衡，季节性缺水严重。采用滴灌后，减低毛灌溉定额，节水达30%，能显著缓解因季节性缺水对农业造成的干旱威胁。走节水农业道路，已成为该地区经济快速增长、农业稳步发展主要措施之一。
3、是提高作物单产、提高地区经济实力的需要
由于土壤多为壤土，土壤保水、保肥性差，而导致大量的中低产田。滴灌技术的引进使作物的产量有了显著的提高。经过这几年的种植，在技术上与管理上积累了经验。项目实施可提高作物单产，增强地区的经济实力、增加当地农民的收入，改善群众生活水平，对耕区的经济发展有着直接意义。
4、是农业结构调整的必然选择
为改变农业总产值偏低的现状，提高经济效益，就必须按照市场需求，调整农业生产结构。滴灌能更好的适应经济作物灌溉，节约水量，且省工，同时提高作物的产量和质量。因此在项目区新建滴灌是农业结构调整的必然选。
综上所述，利用高效节水灌溉等精准农业灌溉技术是灌区农业发展的根本出路，本项目实施不仅可节水增效，而且能调整项目区的农业生产结构，产生更好的经济效益，符合西北地区调整农业产业结构的思路，并能发挥滴灌技术辐射带动作用，投资建设该项目是十分迫切和必要的。下面我就西北地区某果园滴灌设计做一个详细的方案说明。
一、 果树滴灌规划设计基本资料
（一） 果园滴灌工程项目概况
项目区为西北地区某一苹果园，为了增产增效，节约灌溉用水，拟改变原来地面灌水方式，采用先进的滴管系统灌溉。
1、 地形与土壤
灌区面积约194亩（如下图），地形平坦，土质为壤土，土层厚度1.6米，1.0米土层平均干容重1.6g/cm3,田间持水率（占土体干土重）为25%。
2、作物
灌区种植盛龄期苹果树，株距、行距为3*3米，种植方向为东西。经田间试验，该地苹果树最大耗水量为6mm/d。
3、 气象
该地区多年平均降雨量260mm,多年平均蒸发量1450。
4、水源
果园南边有一水井，出水量为52m3/h，动水位为19米。
5、 电源
灌区附近配有动力电源，使用方便。
二、 滴灌技术参数确定
（一） 灌溉设计保证率确定
根据SL103—95 《微灌工程技术规范》：微灌工程设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，不应低于85%
（二） 灌溉水利用系数确定
规范GB/T50485—2009 《微灌工程技术规范》规定：对于滴灌水利用系数不应低于0.9.微喷灌、涌泉灌不应低于0.85
从而可知;灌溉水利用系数为95%。
（三） 设计土壤润湿比P的确定
根据表1-1 可查的P的取值
表1—1 微灌设计土壤润湿比 %
作物
滴灌、涌泉灌
微喷灌
作物
滴灌、涌泉灌
微喷灌
果树、乔木
25—40
40—60
蔬 菜
60—90
70—100
葡萄、瓜类
30—50
40—70
粮、棉、油等植物
60—90
—
草、灌木
—
100

根据表1-1可知：设计土壤润湿比P不小于33%
（四） 设计作物耗水强度Ea的确定
规范GB/T50485—2009 《微灌工程技术规范》规定：设计作物耗水强度应由当地试验资料确定，无资料时可通过计算或按表1-2选取。
表1-2 设计作物耗水强度 单位：mm/d
作物
滴灌
微喷灌
作物
滴灌
微喷灌
葡萄、树、瓜类
3—7
4—8
蔬菜（露地）
4—7
5—8
粮、棉、油等植物
4—7
—
冷季型草
—
5—8
蔬菜（保护地）
2—4
—
暖季型草
—
3—5
注：①干旱地区宜取上限值
②对于在灌溉季节敞开棚膜保护地，应按露地选取设计耗水强度值
据表1-2可得知：设计作物耗水强度Ea=5.0 mm/d
（五） 设计灌水均匀系数Cu确定
设计灌水均匀度应根据作物对水分的敏感程度，经济价值、水源条件、地形气候等因素综合考虑，建议采用的设计均匀度。当只考虑水力因素时，取Cu=0.95—0.98；当考虑水力和灌水器制造偏差系数两个因素时，取Cu=0.9—0.95，根据规范可得知：设计灌水均匀系数Cu不低于90%.
（六） 设计湿润层深的确定
根据各地经验各种作物的适宜土壤湿润层深度:蔬菜为0.2—0.3m 大田作物：0.3—0.6 m 果树：1—1.5 m 根据规范可知：设计湿润层深为1.0 m
表1-3 初设滴灌系统参数表
序 号
参 数 名 称
参 数 值
①
灌溉设计保证率不低于
85%
②
灌溉水利用系数
0.95
③
设计土壤润湿比P不小于
33%
④
设计作物耗水强度Ea（mm/d）
5.0
⑤
设计灌水均匀系数Cu不低于
90%
⑥
设计湿润层深（m）
1.0
四、选择灌水器、确定毛管布置方式
（一） 选择灌水器
根据工程使用材料情况比较，本工程拟采用河北润田节水设备有限公司的产品。产品名称为内镶贴壁式滴灌带，产品性能如下，滴灌毛管外径16mm。滴灌毛管进口压力0.1Mpa，滴头间距1.5m，滴头流量为q=12 L/h,最大铺设长度为100m。
（二） 确定毛管布置方式
由于灌区采用果树东西种植，因此，毛管布置采用每行果树间布置一条毛管。两条毛管间距3m,并且使毛管垂直于主干管。根据实际地长和产品的最大铺设长度，确定每条毛管长98m，毛管布置详见管网布置图1-2。
（三） 计算湿润比
根据公式：
式中；Np—每棵作物的滴头数
Se—滴水器间距
W—湿润带宽度，等于单个滴头的湿润直径m
Sp—作物株距m
Sr—作物行距m
则：Np=3/1.5=2 Se=1.5 W=1.5 Sp=3.0 Sr=3.0 则
P==50%>33%
由此可见：满足设计土壤湿润比不小于33%的要求。
五、管网系统布置
根据工程范围内的地形图，主干管沿区内生产路布置，自水井向北直至末端，分干管沿果树种植方向于主干管垂直布置，支管沿垂直分干管（果树种植方向）布置，管部枢纽装置布置在水泵旁边，为了便于洗管道和冬季到来之前排干管中的积水，在干管末端布置排水井，管网系统布置详见图1-1。
六、工程设计
（一）确定灌溉制度
1、设计净灌水定额

式中： —最大净灌水定额,mm
r—土壤容重g/cm3
z—土壤计划湿润层深度cm
—适宜土壤含水率上限（重量百分比）%
—适宜土壤含水率下限（重量百分比）%
P—设计土壤湿润比，%，应根据自然条件、植物种类、 种植方式及灌溉的形式，并结合当地试验资料确定。
由此可知：r=1.6g/cm3 z=100cm p=33% =25%×0.9=22.5% =25%×0.65=16.25%
则： =0.001×16×1000×33×(22.5-16.25)=33mm
取最大净水定额为设计净灌水定额
2、设计毛灌水定额

式中： —设计毛灌水定额 mm
—最大净灌水定额 mm
—灌溉水的有效利用系数，取ŋ=0.95
则; ==34.7mm
3、设计灌水周期T

式中； —设计灌水周期 d
—最大净灌水定额mm
—设计作物耗水强度，取=6.0mm
则； = 5.5 取T=6d
4、一次灌水延续时间

式中：一一次灌水持续时间 h
—设计毛灌水定额 mm
—灌水器间距 m
—作物行距 m
—设计流量 L/h
则： h。
（二）系统工作制度确定
1、轮灌组确定
本系统采用轮灌方式进行灌溉，日工作时间t=22h.则最大轮灌组数目为

式中：一轮灌组 个
一日工作时间 h
一设计灌水周期 d
一次灌水持续时间 h
则：=22 h =6 d =13.01 h故 个
根据实际资料，本工程设计分为10个灌区。轮灌组最大校核

可知所布置轮灌组满足要求
2、轮灌组流量确定
根据实际资料，本工程设计分为10个轮灌区，每个轮灌区毛管条数为44条(即=44)每条毛管长98 m，则滴头数
个
故轮灌组流量为
m3/h
比水井供水流量50 m3/h小，满足要求
3、灌水均匀度
由于采用了内镶贴片式滴头，允许水头范围为10~40 m，仍可满足灌水均匀度不小于80%的要求
4.轮灌制度
在灌水时，每次开主干管上的一个阀门，并开分干管上相对的两个支管控制阀。每次浇水11h，便换入下个轮灌区。
七．系统水力计算
(一)、流量计算及管径确定
1．各级管道流量计算
（1）每条毛管流量

式中： —每条毛管流量　 L/h
　　　　　　—滴头数　　　　　　个
　　　　　　－滴头流量 L/h
　　　　　　－灌溉水流量系数 =0.85—0.95 取=0.95
由此可知　＝0.95　　＝65　 ＝12 L/h
则　　　 L/h
（2）每条支管流量
　　　　＝2×9×＝18×821＝14.78 m3/h
（3）分干管流量
　　　　　　　　　　Q＝2＝2×14.78＝29.56 m3/h
2．管径确定
根据输送流量，经济流速，选取各级管道直径如下：
（1）主干管：输送29.56 选取Φ110×2.2PVC管材
（2）干管：输送流量29.56 选取Φ90×2.7PVC管材
（3）支管：输送流量14.78 选取Φ63×5PE管材
（二）管道沿程水头损失。
1.毛管水头损失计算
由于采用内鑲贴片式滴头，允许水头变化在10—40范围内，仍可满足均匀度80%的要求。故根据厂家提供的铺设长度要求。不再进行毛管损失计算，毛管进口处要求水头为10 m水柱高。
2.支管水头损失计算
DN63PE管 11个出水口
每条支管由Φ63PE黑管组成，负担22条毛管的供水任务，每两条毛管为一出水口，共有11个出水口。计算简图，如图2—1所示：

按式 计算
　　　　 －管道沿程水头损失　　ｍ
－摩阻系数
－管道流量 L/h
　　　　－管道内径 mm
　　　　－流量指数
－管径指数
－管道长度 m
得式中沿程水头损失，查表１－４

表１－４　 各种管材的摩阻系数，流量指数和管径指数
管材
摩阻系数
流量指数
管径指数
硬塑料管
0.464
1.770
4.770
微灌管
D>8 mm
0.505
1.750
4.750
D8 mm

>2320
0.595
1.690
4.690
2320
1.750
1.000
4.000
注：1．为管道内径，为雷诺数。
　　2．微灌用聚乙烯管的摩阻系数值相应与水温10℃，其他温度时应修改。
各参数为：f=0.505 m=1.75 b=4.75 微灌中支毛管均为塑料管，为了便于计算，通常取m=1.77对于等距，等量的多口出流管的烟头水头损失可按要求；

式中：—多口管沿程损失 m
—多口系数
—无多口出流时的沿程损失 m
—出口数目
—流量指数
—进口端至第一个出水口的距离与孔口间距之比
多口系数查表1—5

表1-5 多孔系数（m=1.77）
出水口常数N
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
多口系数
X=1
0.648
0.545
0.495
0.467
0.448
0.435
0.425
0.418
0.413
0.407
0.404
X=0.5

0.530
0.453
0.432
0.408
0.398
0.392
0.387
0.384
0.382
0.379
0.378
由资料结合设计可知，当N=9、X=1时 F=0.418
则.
局部水头损失取沿程水头损失的10％即 则
支管水头损失为 支= + =0.012+0.1×0.012=0.013 m
支管进口压力为 支 = H毛+h支=10+0.013=10.013 m
3．干管、主干管水头损失计算
沿程水头损失仍按式干管为PVC管，查表1—4得：f=0.464 m=1.77 b=4.77 局部水头损失按沿程水头损失大的10%考虑，即hj =0.1hf
干管流量Q=29.56 m3/h=29560 L/h 选取Φ90×2.7PVC管材，D=90-2×2.7=84.6 mm L=98 m 则： m

干管总水头损失
干管入口处进口压力为 m
主干管流Q=29.56/ h=29560L/h选取主干管为Φ110×2.2PVC管材，
=110－2×2.2=105.6mm L=340mm,且
则 =2.87m

主干管进口压力值为
4、滤器水头损失
滤器水头损失取经验值10m
（三）系统扬程确定
首部枢纽由过滤器、阀门等构件组成，首部枢纽构件的水头损失，由产品说明书查得
泵管选用Dg80镀锌铁管，L=30m(水泵抽水动水位深20m+铸铁管到首部枢纽的距离10m) 则泵管水头损失为
m
动水位埋深为20m即则系统扬程为
m
八、首部枢纽设计
（一）水泵选型
根据：Q=2