微灌设计计算书.doc

微灌设计计算书
1. 水量平衡分析计算
1.1地块(1)-1 板栗需水量分析计算：
1.地块（1）-1板栗小管出流灌区的技术参数的选择和计算
1.1.1根据有关规定与调查资料和经验所取用的参数
(1)灌溉方式的选择
根据已有板栗种植栽培技术和农艺技术人员的实践经验，选择板栗灌溉采用小管出流灌溉方式。
(2)灌溉系统设计参数
根据设计规范及结合当地的实际情况，选用如下设计参数
①设计保证率。依据《规范》不低于85%，此项目取90%。
②灌溉水利用系数。依据《规范》不低于0.85，此项目取0.90。
③系统日工作小时数。资料已给，此项目取18h/d。
④流量偏差率。依据《规范》规定，此项目取q=20%。
⑤计划土壤湿润层，依据《规范》，为80～100cm。取=90c
⑥设计土壤湿润比，依据《规范》，板栗灌区取30%～50%。=40%
通过计算所确定的参数
①设计补充灌溉强度的确定
根据提供的气象资料，并查询灌溉手册资料，可知，板栗的作物系数取0.95，与土壤有关的损失系数取1.05，板栗生长盛期的地面覆盖率按P=75%考虑，则覆盖率影响系数取0.85，作物耗水量=6mm/d，因此，本项目区得板栗灌溉设计耗水强度

该项目区的作物耗水全部来源于灌溉，此处=，故设计灌溉补充强度=5.1mm/d。
②土壤湿润比

—土壤湿润比%
—每颗作物的滴头数，=1
—滴头间距，=3 m
—湿润带宽度，=1m
—作物行距，=4m
—作物株距，=3m
(3) 灌水器的选择
据灌水器的种类和水力性能拟选用：由1个流量调节器和1根长1.0m的∅4灌水小管组成，流量调节器工作压力为5～40m，水压的变化对其出流量几乎没有影响，本工程设计工作水头为10.0m，小管出水流量q =30L/h。
小管出流系列环沟灌灌溉技术要素：
①确定灌水湿润区的灌水量I， 取θ0= 0.6θmax ，计划湿润层深z=0.9m
水
=10×（21.6-14.4）×1.5×0.9=97.2 mm
②确定入渗沟规格。取灌水土壤湿润比P 40％ ，沟内最大水深 ：10cm，沟的边坡系数 φ=0.75，β=2.0.则入渗沟规格b0

=7.312 cm
③确定一次灌水延续时间。取K1=1.3mm／min．α= 0.28

=168 min
④计算人沟流量

=1.599L/min 为95.97L/h<110L/h
取D=2.5m h=10 cm b0=10 cm，则

=1.999 L/min 为120L/h>110L/h
取q=120 L/h
(4)需水量计算
根据灌溉面积和设计耗水强度计算灌溉系统所需的最小供水流量。

式中：式中：Q～需供水流量，m3/h；
A～灌溉面积，hm2；
Ia～设计供水强度，mm/d；
Ea～设计耗水强度，Ea=6mm/d；
t～水源每日供水时数，t=16h；
η～灌溉水利用系数，η=0.9；
经计算得所需流量Qmin=104m3/h，新打机井的设计流量依据附近已有机井的参数，选定水源井流量为120m3/h，能满足本设计中小管出流灌溉系统的流量设计要求。
(5)灌溉制度的确定
① 设计灌水定额

式中：m～设计灌水定额，mm；
γ～土壤容重，1.5g/cm3；
z～计划湿润层深度，90cm；

p～设计土壤湿润比，40%；
θmax、θmin～适宜土壤含水量上下限（占干土重量的百分比），
θmax=24%×90%=21.6%，θmin=24%×60%=14.4%；
h～灌溉水利用系数，h=0.90；
经计算得到设计毛灌水定额：

② 设计灌水周期

式中： T～设计灌水周期，d；
m～设计灌水定额，mm；
Ea～设计耗水强度，Ea=6mm/d；
η～灌溉水利用系数，η=0.9；
取灌水周期T=6d。
③一次灌水延续时间

式中： t～一次灌水延续时间，h；
m毛～设计灌水定额，mm；
Se、Sl～灌水器间距与毛管间距，3m×4m；
q～灌水器流量，30L/h；
④ 轮灌组个数

根据灌溉系统的布置，为保证系统持续稳定的压力，分散水流，降低管道水头损失，运行时，一次灌水开启干管一侧1条分干管，每条分干管只打开两条支管，为55对毛管供水，同时打开的支管为一个轮灌组。对于187亩田块，划分6个轮灌组。每组灌16小时，每天工作16小时，连续工作3天，使全部地块灌完。详见典型区布置图。
（6) 灌溉系统流量推算
① 毛管设计流量
根据一区布置，毛管长度为39m，滴头间距为03m，所以每根毛管上小管数目为13个，灌水器设计流量取30L/h。毛管的流量等于毛管上各小管流量之和，根据公式：
式中：Q毛—单侧毛管的总流量；
Nd—毛管小管个数；
qd—小管设计流量；
经计算Q毛=390L/h
②支管设计流量
支管设计流量为支管上一次开启的支管流量之和。

式中：N—支管上同时工作的毛管数目。
经计算Q支=42900L/h
③ 分干管设计流量
Q分干=Q支=42900L/h
④ 干管设计流量
Q干= Q分干=1×42900=42900L/h
系统水力计算
a) 小管出流灌水均匀度
①小管出流均匀系数
水利部行业标准《微灌工程技术规范》规定，灌水器设计允许流量偏差率qv应不大于20%，设计灌水均匀度不应低于0.95。
根据公式
式中：Cu——均匀系数；
qa——灌水器的平均流量；
Δq——每个灌水器的流量与平均流量之差的绝对值的平均值；
Qi——每个灌水器的流量；
N——灌水器个数，毛管长度39米，灌水器个数为13个；
经计算Cu=0.977>0.95，满足要求。
②灌水小区允许水头偏差
小管出流工作水头偏差率hV：
式中：
qv——灌水器允许流量变差率，qv取0.2；
χ——流态指数，χ为0.7；
经计算hV=0.315
③灌水小区允许水头偏差按下式计算：
[ΔH]= hV×hd
式中：[ΔH]——灌水小区允许水头偏差，m；
hd ——设计工作水头4m。
经计算[ΔH]=1.26m
b)系统水力计算
1) 毛管水力计算
① 毛管的选型：根据有关设计资料，毛管选用Ф15。
② 毛管极限滴头个数的确定
式中： Nm ——毛管的极限分流孔数；
[Hv] ——毛管的允许水头差，m，[Hv]=hv×hd =1.26m
D ——毛管内径mm；取15mm
k ——水头损失扩大系数，一般为1.1～1.2；
qd--毛管单孔出水量，取30L/h
S—出水口间距，取3m
α—系数，α =1.006×10-5×D-(0.123LgD+4.885)=1.38×10-6
m—指数，m=1.753×(D/2.5)0.018=1.746；
hd—设计水头，取4m。
得： Nm=37(个) >13 满足要求。
ƒ 毛管允许的最大长度
则毛管允许的最大长度Lm=Nm×S=38×3=114(m)。由于该地块毛管铺设长度为40m，满足设计要求，故取D=15mm符合设计要求。
④ 毛管水头损失h毛 （多孔管）
式中：k、m、α——水头损失扩大系数、流量指数和系数；
α=1.38×10-6 m=1.74 K=1.1；
So—毛管进口到第一个出水口距离，1.5m。
毛管选用φ15PE管，经计算毛管水头损失为0.078m，[△h2]=0.55*3.4=1.87m，h毛<[△h2]满足毛管水头偏差要求。
⑤ 毛管进口工作压力计算：
经计算毛管进口工作压力为11.58m。
毛管工作参数计算表
表5.4.2
管 径
滴头间距
(mm)
毛管进口工作压力(Mpa)
滴头流量
(L/h)
φ16
300
11.58
2.18

2）辅管水力计算
辅管水头损失计算：
辅管选用Ø32PE管，经计算辅管水头损失为0.78m，辅管与毛管水头损失之和为1.96m<[ΔH]=3.4m，满足灌水小区均匀度要求。
辅管进口工作压力计算：
经计算辅管进口工作压力为12.10m。
辅管工作参数计算表
表5.4.3
管 径
辅管理论长度
(m)
辅管进口工作压力(Mpa)
辅管流量
(L/h)
φ32
16.9
12.10
961.54
3）支管水头损失计算

式中：Q——管道流量，L/h
L——管道长度，m
d——管道内径，mm
经计算支管水头损失3.07m。
支管工作参数计算表
表5.4.4
管 径
支管长度
(m)
支管进口工作压力(Mpa)
支管流量
(L/h)
φ63
125
15.17
12564
4）干管水头损失计算
运行方案流量确定后，根据经济流速或经济水力坡度预选管径，然后计算系统各部分水头损失，校核各管段承压力，最后确定干管实选管径，干管直径初步确定为φ75。计算干管沿程水头损失

经计算干管总水头损失20.65m。
综上所述，系统设计工况下产生水泵出口压力最大时各级管道水头损失见表5.4.5。
产生水泵出口压力最大时系统的水头损失计算汇总
表5.4.5
各级管网
管外径
(mm)
管内径
(mm)
管段长
(m)
流量
(m3/h)
总水头
损失（m)
毛管
16
16
66.5
0.96
1.18
辅管
辅管
32
28.8
16.9
12.5
0.78
进口压力水头
12.105
支管
63
61.2
125
12.56
3.07
干管
CD
75
73
133
12.56
1.37
BC
75
73
133
25.13
4.60
AB
75
73
133
37.69
9.34
OA
75
73
62.5
50.26
5.35
主干管进口压力水头（m）
12.105+3.07+1.37+4.6+9.34+5.35=35.82
首部枢纽水头损失初估（m）
24
水泵出口压力水头（m）
59.82

5.4.4 首部枢纽设计
滴灌系统首部设计包括：水泵、水源过滤设备及施肥罐的选型。
1） 水源过滤设备选型
水源为地下水，首部选用一组独立单体过滤器，其型号选择应根据其过流量（系统的设计流量）确定，本系统设计流量为50 m3/h，因此选用过流能力大于等于该值的水泵。
2）施肥罐选择
施肥罐的选型一般根据滴灌地的规划面积即系统流量选择，面积大的选用较大容积的，面积小的选用较小容积的。本系统规划面积为200亩，应选用施肥罐为50L。
3）水泵与动力选型
选型的原则：
本系统的水源为地下水，水泵应优先选用国优与部优产品以及获得国家生产许可证的产品与节能产品。
所选水泵，其流量与扬程均与滴灌系统设计流量和设计水头基本一致，使水泵保持在高效率区工作。
所选水泵工作稳定，便于操作、维修。并尽可能型号一致，便于管理和零件配换。
扬程： H扬 =h泵+ΔZ+f进=59.82+0.7=60.52m
流量：水泵流量根据滴灌系统设计流量选定。据以上最不利情况下的水力计算，系统正常工作所需总扬程为60.52米，所需总流量为50m3/h。 因此所选水泵型号为：250QJ50-60/3
由于运行为对称运行，所以其它灌水小区所需水泵扬程与上述计算相同。即：所有灌水小区正常运行时，水泵工作均处于高效状态。

(5)灌溉系统的管网布置
小管出流灌溉系统由管首工程、输水管网工程和田间配水工程三大部分组成。管首工程由水源工程、沉淀设施、动力水泵、施肥器、过滤器和管首配水系统等组成。水源工程、动力水泵及配水系统等, 与微喷灌等工程相同。过滤器的选择, 比滴灌要求低, 通常选择60～ 80ö英寸的筛网式过滤器即可满足防堵要求。而滴灌则需要120～ 200ö英寸的过滤器。在水源较清, 含沙颗粒小于0. 4 mm 时, 可以省去过滤器, 以减少水头损失, 提高经济效益。施肥器的选用 可参照滴灌工程。由于小管灌抗堵塞能力较强, 因此不但可以通过管道输送化学无机肥料, 也可以输送有机复合肥料。此外, 还可不通过管道施肥而将各种肥料(包括有机肥) 埋入小管出流口处的沟、畦或土壤中, 使其发醇、溶解后随水进入作物根部, 达到全面施肥之目的。输水管网的设计, 可参照微灌工程设计进行。为了降低管网工程造价, 应对管网进行优化设计。管网的优化设计除涉及到管径的合理选择外, 还要求对田间灌水单元进行合理划分,即对支毛管长度进行合理选择。当输水管网将灌溉水合理地分配到田间后, 在田间配水管网的最末一级毛管上, 接上53～ 5 6 的小管(灌水器) , 将灌溉水送到作物根部或蓄水沟、畦与坑塘中, 对作物进行灌溉。对于果树、林木的灌溉, 可在树棵周围开挖环形小沟或坑塘; 对于花卉、蔬菜、小麦等的灌溉, 可进行分畦灌溉; 对于其它条播作物的灌溉, 可在种植行附近平行种植行开挖小沟实施小管沟灌等。
①干管布置
灌溉系统干管采用DN110PVC-U塑料管道，分干管采用DN90PVC-U塑料，管道具体布置如设计图所示。
②支管布置
由DN90 PVC-U干管分出DN50 PE的支管引入灌溉小区内，支管首部设有控制阀，具体布置如图所示。
③毛管布置
灌溉小区内的毛管为DN25，灌水毛管采用沿种植方向单行单向布置，单条毛管长50～40m，毛管间距为3.0m,灌溉小管间距为0.8m，每棵树下设1个灌溉小管。
④保护设备的设置
为使灌溉系统安全稳定的运行，在系统首部设置了变频器、进气阀、叠片式过滤器、水表等安全保护、量水装置。同时为防止冬季灌溉管道因气温低而冻坏，在管网最低处设置了排水设施。
1.1.2 灌溉制度
⑴设计灌水定额
根据有关设计规范及示范区的实际条件，选用如下设计参数：
① 设计日耗水量：=6；
② 灌水有效利用系数：；
③ 土壤干容重：1.5g/cm3；
④ 土壤田间持水率：=24%（占重量百分比）；
土壤适宜含水率的上限取田间持水量（24%）的90%为21.6%
土壤适宜含水率的下限取田间持水量（24%）的65%为14.4
⑤ 计划土壤湿润层：=0.9；
⑥ 土壤设计湿润比：=40% 。
设计灌水定额采用田间持水量进行计算，对于果树适宜土壤含水率的上限，取田间持水量的85%-95%，下限取田间持水量的60%-65%。根据本地区资料，=90%,=60%
则设计灌水定额用下式计算：
=0.1HP（-）
式中： ——土壤容重；——土壤湿润比；——计划土壤湿润层； ——灌溉水利用系数；
计算得 =0.001×1.5×90×40×（90-60）×24%=38.88=25.92
==
⑵设计灌水周期

⑶ 一次灌水延续时间
t=m毛×Se×Sl/q
式中： t——一次灌水延续时间，h；
m毛——设计灌水定额，mm；
Se、Sl——灌水器间距与毛管间距，0.8m*3m；
q——灌水器流量，18L/h；
故 t=40×4×3/(100×1)=5.3 h 取t=6 h
⑷轮灌组的划分
轮灌组的划分：N≤CT/t
式中： N——最大轮灌组；
C——每天最大工作时间，18h；
T——灌水周期，d；
t——一次灌水延续时间，h；
计算得：N≤18 。
⑸管道设计流量

式中：Ia——日耗水强度，6；
A——灌溉系统典型控制面积373.91亩，24.94；
——灌溉水利用系数，0.9；
t——系统日灌水时间，18 h。
故 92.37
井的出水量Q=60
需要的井数n=92.37/60=1.54≈2
故该地块需要两口井。
1.2地块(1)-2 苹果需水量分析
1.地块（1）-2苹果管道灌区的技术参数的选择和计算
1.2.1根据有关规定与调查资料和经验所取用的参数
①灌溉设计保证率应根据当地自然条件和经济条件确定。宜不低于75%
②管系水利用系数应不低于0.95
③低压管道输水灌溉灌区应做到田间工程配套齐全灌水。方法合理，灌水定额适当，其田间水利用系数应不低于0.85.
④ 灌溉水利用系数应不低于0.8
1.2.2灌溉制度
⑴设计灌水定额
① 设计日耗水量：=6；
② 灌水有效利用系数：；
③ 土壤干容重：1.5g/cm3；
④ 土壤田间持水率：=24%（占重量百分比）；
⑤ 计划土壤湿润层：=90c；
m=1000H（-） =95%,=65%
计算得：m=1000×1.5×0.9×（0.95-0.65）×0.24=97.2mm=952.56m3/hm2
⑵设计灌水周期

取14天。
⑶设计灌溉流量

Q0—灌溉系统设计流量，m3/h；
α—控制性的作物种植比例，采用1；
m—灌水净定额，m3/亩；
A—灌溉系统设计灌溉面积，亩；
η—灌溉水利用系数；
T—设计灌水周期，d；
t—日工作小时数，h。
计算得：Q0=0.09525×1×19.13×15×666.7/(0.9×14×18)=80.3
井的出水量Q=60
井的数量n=80.3/60=1.3≈1
该地块需要一口井。

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