生态林滴灌系统规划设计.doc

完整word版)生态林滴灌系统规划设计
生态林滴灌系统规划设计
1总体布置及设计参数
根据本工程的总体布局和····市大环境绿化工程总体规划要求，在##高速公路距离城区1.5km的地方发展生态林7000亩，水源仍为工农渠灌溉水。区内西北高，东南低，属于山区丘陵地带，平均纵坡1/10～1/5，高差为90m。滴灌区为一近似长方形的山地，平均长2.345km，宽2km，面积4.69km2，合为7000亩。
工程设容积3.5万m3塘坝1座，设加压泵站1座。通过加压泵站将塘坝中的蓄水加压送到高位调节蓄水池，通过蓄水池重力配水。整个灌水区域设输水管网和配水管网。输水管网布设东干管、西干管各1条已建成），输水支管12条（已建成）；配水管网以蓄水池为灌水单元组成，区域共设12个配水区，设12座蓄水池，铺设配水支管70条，配水双向毛管6280条。
（1）水源工程
本工程已经在总干八泵站安装了一台机组为塘坝供水，并铺设完成输水管道2.54km，本次设计只考虑在王岘乡五星村河滩自然村西1.5km的窑沟内设容积3.5万m3塘坝及加压泵站各1座，生态林滴灌用水从塘坝取水，并通过加压泵站加压送入输水管网。
（2）过滤及施肥设备
在12条配水支管的进口均设旋流水砂分离器和筛网过滤器过滤、压差式施肥罐施肥，每条配水支管的进口均装有压力表、空气阀、闸阀、水表等设备和仪表。
（3）滴头选择
本项目选用管间式迷宫滴头，其特点是滴头出流量自动保持稳定，均匀，结构紧凑，能自动冲洗，抗堵塞能力强，使用寿命长等。技术指标见表1。
滴头性能参数表 表1
品名
代号
滴头工作压力
（Mpa）
滴头流量
（L/h）
管间式迷宫滴头
P2L
0.05～0.15
1.50
（4）滴灌系统设计流量
根据前面的灌溉制度表和《微灌工程技术规范》（SL 103-95）中的公式Q=10IaA/tη计算滴灌系统设计流量，式中：
Q——滴灌系统设计流量，m3/h；
A——灌溉面积，466.67hm2；
Ia——设计供水强度，2mm/d；
T——水源每日供水时间，22h/d；
η——灌溉水利用系数，0.9。
经计算, 滴灌系统设计流量Q=10IaA/（tη）=10×2×466.67/22/0.9=471 m3/h。
（5）设计灌水定额
根据前面的计算，设计灌水定额为15m3/亩.次（22.5mm）。
（6）设计灌水周期
根据《微灌工程技术规范》（SL 103-95）中的公式T=（m/Ea）η计算，式中：
T——设计灌水周期，d；
m——设计灌水定额，22.5mm
Ea——设计耗水强度，2mm/d；
η——灌溉水利用系数，0.9。
经计算, T=（m/Ea）η=(22.5/2)×09=10.125d。
此值为作物需水高峰期的灌水周期，根据本工程的实际，取为12d。
（7）一次灌水延续时间
根据《微灌工程技术规范》（SL 103-95）中的公式t=mSeSL/（qη）计算，式中：
t——一次灌水延续时间，h；
m——设计灌水定额，22.5mm；
Se——滴头间距，2m；
SL——毛管间距，5m；
q——滴头流量，1.5L/h;
η——田间水利用系数，0.95。
经计算, t=mSeSL/（qη）=(22.5×2×5)/( 1.5×0.95) =157.9h。
（8）输水管网布置
输水管网由输水干管和输水支管组成，输水管网从加压泵站压力管道接水，沿东西向布设输水东干管、输水西干管各1条，长度分别为0.55km和1.05km，总长1.6km。东干管上设1～5# 共5条输水支管，总长3.05km，西干管上设6～12#共7条支管，总长2.25km，支管沿管线不等距布置。在每条支管末端设蓄水调池1座。输水管网全部采用地埋方式铺设，管顶覆土厚度1.5m，管床开挖要求坡度均匀，沟底表面不得有碎石、硬块和其它突出物。在水平或垂直方向转弯处，设防滑墩、止推墩和固定墩，均采用C15砼砌筑。
（9）配水管网布置
整个配水区以蓄水池为控制单元组成，共设12个配水区。配水管网包括支管、毛管两级管道。支管基本垂直等高线布设，平均长450m，每条支管上等距设立管向毛管双向分水。毛管基本平行等高线布设，毛管间距5m，双向毛管平均长100m，在毛管上每隔2m设滴头1个。整个7000亩生态林区铺设配水支管70条，总长31.4km，配水双向毛管6280条，总长628km。详见下表5-6。配水管网中毛管敷设在地面上，支管全部采用地埋方式铺设，管顶要覆土厚度1.5m，管床开挖要求坡度均匀，沟底表面不得有碎石、硬块和其它突出物。在水平或垂直方向转弯处，设防滑墩、止推墩和固定墩，均采用现浇C15砼。
配水支管及毛管特性表 表2
配水区编号
设计流量（m3/h）
滴头数量
毛管条数
双向毛管长度（m）
支管条数
支管长度（m）
1#配水区
34
22667
453
45333
5
2267
2#配水区
39
26000
520
52000
6
2600
3#配水区
44
29333
587
58667
7
2933
4#配水区
45
30000
600
60000
7
3000
5#配水区
42
28000
560
56000
6
2800
6#配水区
34
22667
453
45333
5
2267
7#配水区
43
28667
573
57333
6
2867
8#配水区
39
26000
520
52000
6
2600
9#配水区
43
28667
573
57333
6
2867
10#配水区
32
21333
427
42667
5
2133
11#配水区
42
28000
560
56000
6
2800
12#配水区
34
22667
453
45333
5
2267
合计
471
318300
6280
628000
70
31830

（10）输水管网水头损失
本工程输水管网管道采用Upvc管，其沿程水头损失hf采用下式计算：
式中
Q——流量（m3/s）；
D——管道内径（m）；
L——管段长度（m）；
f——系数，f=0.000951；
m——流量指数，m=1.774；
b——管径指数，b=4.774；
局部水头损失hj按沿程水头损失hf的10%计算。
2管网系统及配水工作制度设计
（1）输水管网
①输水干管
输水干管分为东干管、西干管两部分，都从加压泵站压力管道上接水，起始桩号0+000，分别到桩号0+550和1+050处结束，总长1.6km。根据配水区滴灌系统所需流量为471m3/h和分配给各输水支管的流量，东干管计算流量Q=204/3.6=56.67 L/s；采用DN280～315Upvc管，公称压力等级1.6MPa，沿途共设5条输水支管。西干管计算流量Q=267/3.6=74.17 L/s；采用DN200～400Upvc管，公称压力等级范围0.6～1.6MPa，沿途共设7条输水支管。输水东、西干管水力计算详见表3和4。

输水东干管水力计算表 表3
序号
管段
编号
管段
长度
计算
流量
承压
等级
管径
管内
流速
管段水
头损失
进口地
面高程
出口地
面高程
末端动
态水头
备注
（m)
（L/s）
Mpa
（mm）
（m/s）
（m）
（m）
（m）
（m）

1
OA
50
5667
1.60
315
0.94
0.15
1700.00
1700.00
99.85
加压泵扬程100m
2
AB
200
47.22
1.60
315
0.78
0.45
1700.00
1692.50
106.90

3
BC
150
36.39
1.60
280
0.76
0.37
1692.50
1692.00
107.03

4
CD
50
24.17
1.60
280
0.51
0.06
1692.00
1690.00
108.97

5
DE
100
11.67
1.60
280
0.24
0.03
1690.00
1690.00
108.94

合计

550

输水西干管水力计算表 表4
序号
管段
编号
管段
长度
计算
流量
承压
等级
管径
管内
流速
管段水
头损失
进口地
面高程
出口地
面高程
末端动
态水头
备注
（m)
（L/s）
Mpa
（mm）
（m/s）
（m）
（m）
（m）
（m）

1
OF
50
74.17
1.60
400
0.76
0.08
1700.00

1702.00
97.92
加压泵扬程100m
2
FG
150
64.72
1.60
400
0.63
0.16
1702.00
1700.00
99.76

3
GH
200
52.78
1.25
315
0.87
0.54
1700.00
1710.00
89.22

4
HI
200
41.94
1.00
315
0.69
0.36
1710.00
1725.00
73.86

5
IJ
100
30.00
1.00
315
0.50
0.10
1725.00
1730.00
68.76

6
JK
200
21.11
0.80
280
0.44
0.19
1730.00
1735.00
63.56

7
KL
150
9.44
0.60
200
0.43
0.23
1735.00
1750.00
48.34

合计

1050

②输水支管
输水支管采用Upvc管，根据滴灌12个配水区分配的流量进行水力计算，东西干管共设输水支管12条，其中东干管上5条，西干管上7条。 经计算各支管、流量、管长、流速、水头损失等见表5-9。

输水支管水力计算表 表5
支管
编号
长度
计算
流量
承压
等级
管径
管内
流速
管段水头损失
几何
高差
节点动
态水头
末端动
态水头
支管首部水头损失
末端最终
动态水头
（m)
（L/s）
Mpa
（mm）
（m/s）
（m）
（m）
（m）
（m）
（m）
（m）
1#支管
300
9.44
0.60
140
0.73
1.38
(70.00)
108.94
37.55
10.00
27.55
2#支管
950
10.83
0.60
140
0.83
5.58
(71.70)
108.97
31.69
10.00
21.69
3#支管
1200
12.22
0.60
140
0.94
8.73
(60.10)
107.03
38.20
10.00
28.20
4#支管
100
12.50
0.60
140
0.96
0.76
(67.50)
106.90
38.64
10.00
28.64
5#支管
500
11.67
0.60
140
0.90
3.35
(60.00)
99.85
36.50
10.00
26.50
6#支管
250
9.44
0.60
140
0.73
1.15
(48.50)
97.92
48.27
10.00
38.27
7#支管
400
11.94
0.60
140
0.92
2.79
(54.70)
99.76
42.27
10.00
32.27
8#支管
300
10.83
0.60
140
0.83
1.76
(65.30)
89.22
22.16
10.00
12.16
9#支管
300
11.94
0.60
140
0.92
2.10
(46.60)
73.86
25.16
10.00
15.16
10#支管
300
8.89
0.60
140
0.68
1.24
(45.50)
68.76
22.02
10.00
12.02
11#支管
500
11.67
0.60
140
0.90
3.35
(15.00)
63.56
45.21
10.00
35.21
12#支管
200
9.44
0.60
140
0.73
0.92
(30.00)
48.34
17.41
10.00
7.41
合计
5300
130.83

说明：括号内的数字为负值。
（2）配水管网
①蓄水池设计
在输水管网的12条输水支管末端各设置1座高位调节蓄水池，共12座，以实现重力配水。其容积根据配水区工作制度设计，通过计算，高位调节蓄水池容积确定为50m3。设计采用建设部批准的国家标准设计（图集号96S815），为钢筋砼圆形池，高3.5m，直径5.0m，顶部覆土厚度1.0m。池体C25砼，底板、顶板、池壁厚度分别为150mm、200mm、200mm，顶部预留检修孔、通风管孔以及水位传示装置孔。检修孔内径1.0m，检修孔顶部高出覆土层0.5m，两根DN200通风管分别高出覆土层0.9m和1.4m，水位传示装置的保护钢导管直径DN200。蓄水池地基为风积马兰黄土，具湿陷性，采取予浸水浸泡后翻夯的方法进行处理，浸水和翻夯深度1.5m，其上垫3:7灰土0.3m，池底C10砼垫层0.1m。
②支、毛管
配水区管网分为支管和毛管两级管道。毛管选用DN16的PE管，支管选用DN63的PE管。支、毛管为等距多孔管时，其沿程水头损失根据《微灌工程技术规范》中的公式计算，式中
h`f——等距多孔管沿程水头损失，m；
S——分流孔间距，m；
S0——多孔管进口至首孔的间距，m；
N——分流孔总数量；
d——管径；mm；
qd——单孔设计流量，L/h；
m——流量指数；
b——管径指数；
f——摩阻系数。
支、毛管的局部水头损失以沿程水头损失的10%计算。
毛管进口工作水头h0根据《微灌工程技术规范》中的公式计算，式中：
h0——毛管进口工作水头，m；
hd——滴头设计工作水头，5～15m
Se——分流孔间距，2.0m；
S0——多孔管进口至首孔的间距，1.0m；
N——分流孔总数量；50
d——管径；13.8mm；
qd——单孔设计流量，1.5L/h；
k——水头损失扩大系数，1.1；
m——流量指数；
b——管径指数；
f——摩阻系数。
经过水力计算，详见配水管网水力计算汇总表5-10。
配水管网水力计算汇总表 表6
各级管网
管外径（mm）
管内径（mm）
管段长（m）
流量(L/h)
总水头损失（m）
进口压力水头（m）
毛管
16
13.8
100
75
0.18
5.12～15.12
支管
63
57
450
6750
2.56

立管
63
57
155
75
0.21

根据配水管网水力计算，毛管进口压力水头必须在5.12～15.12m范围内，在运行中除11#配水区毛管进口自由水头满足工作水头要求外，其余11个配水区部分毛管进口自由水头均超过15.2m，必须在支管的适当位置设减压阀减压，从而达到毛管进口工作水头要求，共设减压阀64个。详见表7。
（3）配水系统工作制度设计
毛管在支管两侧布置，配水区滴头数量为318300个，系统实际轮管组数N=2*318300/471000=2个。全配水区域按轮灌方式运行，6个配水区为1个轮灌组，即1～6#配水区先运行，7～12#配水区后运行。

配水支管减压阀设置位置表 表7
配水区编号
支管编号
设置桩号
1#配水区
1#支管
0+300
2#支管
0+325
3#支管
0+425
4#支管
0+220
5#支管
0+350
2#配水区
1#支管
0+220
2#支管
0+250
3#支管
0+350
4#支管
0+200
5#支管
0+300
6#支管
0+210
3#配水区
1#支管
0+100
2#支管
0+150
3#支管
0+200
4#支管
0+080
5#支管
0+160
6#支管
0+165
7#支管
0+200
4#配水区
1#支管
0+050
2#支管
0+080
3#支管
0+070
4#支管
0+065
5#支管
0+075
6#支管
0+070
7#支管
0+080
5#配水区
1#支管
0+300
2#支管
0+320
3#支管
0+400
4#支管
0+250
5#支管
0+360
6#支管
0+260
6#配水区
1#支管
0+320
2#支管
0+270
3#支管
0+300
4#支管
0+250
5#支管
0+280

配水支管减压阀设置位置表 续表7
配水区编号
支管编号
设置桩号
7#配水区
1#支管
0+350
2#支管
0+385
3#支管
0+365
4#支管
0+265
5#支管
0+320
6#支管
0+280
8#配水区
1#支管
0+250
2#支管
0+360
3#支管
0+260
4#支管
0+260
5#支管
0+350
6#支管
0+290
9#配水区
1#支管
0+340
2#支管
0+280
3#支管
0+260
4#支管
0+240
5#支管
0+280
6#支管
0+340
10#配水区
1#支管
0+270
2#支管
0+250
3#支管
0+290
4#支管
0+310
5#支管
0+270
12#配水区
1#支管
0+275
2#支管
0+290
3#支管
0+260
4#支管
0+280
5#支管
0+315
合计

（4）管网附属设施
附属设施包括：分水控制阀、检修阀、排水排泥阀、自动进排气阀、
计量水表、止推墩、防滑墩等，阀门、水表、伸缩节等根据需要或单独或组合安装在阀门井内。
分水井：分水控制阀布置在干管支管进口处，某些地段将数条支管集中在一处分水，共享一个分水控制阀。分水控制阀安装在分水井内，另配计量水表，根据实际需要，阀门、水表下部设C15混凝土支墩支撑。全区域共设分水井13座。
检查井：配水管沿线每隔一定距离设检查井，用于检修管道。全区域共设检查井10座。
排水井：配水管沿线地势较低处或适宜地段设置排水井，用于排除管内沉积物及检修时放空管内存水。全区域共设排水井70座。
自动进排气阀井：在干管、支管的沿线斜率发生变化处或每2.0km设自动排气阀，用于排除管内空气，防止产生气塞。全区域共设排气阀井10座。
减压井：控制系统压力在安全范围外，设减压阀减小管内压力。本工程共设64座减压井。
止推墩、固定墩、防滑墩、管线标志桩：管径≥100mm干管、支干管在水平或垂直方向转弯处、三通、四通端头、阀门处，根据轴向推力大小设置止推墩或固定墩。管道与止推墩、固定墩、防滑墩、锚固件（管箍等）之间加铺3mm厚软塑料板垫层，以防止损坏管道。管线上部埋设标志桩，标志桩长度1.0m，横截面尺寸0.12×0.12m，埋设在管线拐弯处和直线段上，间距100m，标志桩采用C20砼预制。止推墩、固定墩、防滑墩采用C15混凝土现浇。
3首部枢纽设计
（1）过滤器
因水源为黄河水，含泥沙量大，根据滴头对水质的要求，在12条输水支管的进口均设旋流水砂分离器和塑料筛网过滤器过滤，型号为“L-100+SG-80”，共12套。
（2）施肥罐
根据每条输水支管的设计流量，需要选用50L的施肥罐，共12台。
4加压泵站设计
（1） 建筑结构设计
加压泵站布设于塘坝所处沟道左侧，设计流量Q＝0.133m3/s, 总扬程90m，选用卧式单级单吸离心水泵3台，2用1备，型号为IS125-100-315，单机流量为0.067m3/s，配套电动机型号为315S-2，功率为110kw。
加压泵站为单层砖混结构，由泵室和值班室组成，配电柜放在泵室内。泵房平面尺寸为5×12m，建筑面积68.75㎡。
厂房采用砖混排架结构，建筑面积为 381.25㎡，室内外高差0.30m，柱距6m，厂房跨度12m，总高度为9.5m，所有窗户均采用塑钢，厂房大门采用钢木大门，内外墙、顶棚均刷涂料，地面为现浇C15素砼地面。
基础为冲击成孔灌注桩，桩身C20钢筋砼结构，桩径0.40m，间距3m，桩深度按照地质报告要求设定，伸入持力层0.50m；基础梁设计为C20现浇钢筋砼，断面尺寸0.4×0.6m；排架柱断面尺寸0.4×0.4m，横向抗风柱断面尺寸0.4×0.4m，C30现浇钢筋砼；围护结构采用M7.5水泥砂浆砌筑多孔砖，厚度0.37m；屋面梁为C30预制钢筋砼薄腹梁（《钢筋混凝土屋面梁》（96G353－5）），上铺1.5×6m预制槽形板（《1.5m×6.0m预应力混凝土屋面板》（92G410））；地面以上设C20钢筋砼圈梁2道，增加房屋的刚度、整体稳定性和抗震能力。
泵房采用天然地基上做浆砌块石条形基础，断面0.6×0.6m，
泵房基础回填3:7灰土，采用钢筋砼条型基础，室外地坪以下部分均为现浇C20钢筋砼，侧墙厚0.37m。
（2）电气设计及输电线路
白银区工农渠节水灌溉工程电源有可靠保证，在灌区内有10 kv线路纵横交错。该工程电源从距泵站2.5km的工农渠八泵10 kv线路T接，变压器采用S9-315/10，经电缆引至配电柜，由配电柜分别引出用电。
工程主要用电设备是水泵、照明和维修及其它，其中水泵电机为110 kW，电机型号为Y315S-2，额定电压为380V。电机采用软起动器SJR2 110-3作为保护和起动设备。根据用电设备选用低压配电柜GGD2-04C（G）和GGD2-36C（G）各一面。有关设备材料详见表8。
电气设备表 表8
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
1
电动机
Y315-2
台
3
2
动力电缆
VV-95
m
30
3
软起动器
SJR2 110-3
台
3
4
低压配电柜
GGD2-04C（G）
面
1
5
低压配电柜
GGD2-36C（G）
面
1
6
变压器
S9-315/10
台
1
7
动力电缆
VV-240
m
30

照明线从进线配电柜GGD2-04C（G）空气开关直截引出，线路布置为穿管暗设。管理房内照明采用荧光灯，泵室采用防水防工矿灯，所有灯具采用暗装开关控制。
电气设备的安装要符合《电气装置工程施工及验收规范》，所有带电设备要可靠接地，防止触电事故发生。电气装置的保护接地系统利用人工接地方式，采用TN-C-S系统。
变压器中性点接地要求单作接地网，要求接地电阻小于4Ω。具体设计详见设计图。