低压管灌典型设计.doc

3、泵站低压管道灌溉设计
以小井乡项目区内大王庄与小王庄以东的标准地块为大田作物泵站低压管道灌溉工程进行典型设计。
(1)基本资料
典型地块为项目区内一标准方田，南北长边约为1400m、东西长边约为700m，面积约为1270亩。区内土壤为砂壤土，土壤平均容重1.45g/cm3，田间持水率占土重的27%，南北向种植。种植作物主要为小麦、西瓜。
(2)作物需水量的确定
根据小麦、西瓜的需水规律，其需水高峰在灌浆期间，包含降雨在内的平均日需水强度Ea=6.0mm/d。
(3)设计灌水定额及灌水周期
①设计灌水定额

式中： m---为设计灌水定额，mm；
γ---为土壤容重，g/cm3；
Z---为计划湿润层深度，m；
θmax、θmin---适宜土壤含水率上下限(占干土重的百分比)；
β---为田间持水率。
土壤湿润层深度z=60cm，适宜土壤含水量上限取田间持水率的90%、下限取66%。
按上式计算设计净灌水定额。
经计算 m =0.1×1.45×0.6×27×(90-66)=56.38mm，即37.6m3/亩。
②灌水周期:
T=(m/Ea)=56.38÷6=9.4天，取10天。
式中：T---为设计灌水周期，单位d；
其余符号意义同前。
(4)工程总体布置
依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，使管线最短，控制面积最大，便于机耕，管理方便。并尽可能双向分水，方便浇地、节水，长畦改短。
在典型地块内，泵站位于大王庄与小王庄东南的裴子岩河边，管道采用PVC材料，总管、干管、分干管、支管和移动软管相结合。从泵站沿南北方向布置总管一条，长40m；在总管上利用1条长为1332m的干管南北布置；再垂直于这条干管布置10条分干管，分别为590m的1条、500m的9条；在这10条分干管上各布置支管，每条支管长约37m。给水栓沿支管布置，间距不大于100m，共布置122个给水栓。给水栓双向分水控制灌溉，给水栓上连接移动式输水软管，软管连接采用快速接头，每个给水栓的控制面积为10.41亩。低压管道灌溉典型工程设计布置图见图4-2。

图4-2 泵站低压管道灌溉典型工程设计布置图

(5) 灌溉设计流量的确定
根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作的时间，按下式计算确定系统灌溉设计流量。
Q设=0.667mA/(ηTt)
式中：Q设---为管道系统的灌溉设计流量,m3/h；
η---为灌溉水利用系数, 低压管灌区取0.85；
t-为灌水时间，h，取15h；
T---为设计灌水周期，d
m---为设计灌水定额，mm；
A---为典型区面积，亩；
则，Q设=0.667×56.38×1270÷(0.85×10×15)=374.58m3/h。
(6) 低压管道灌溉系统工作制度确定
①毛灌水定额
毛灌水定额按下式计算：
W毛=W/η水
式中：W毛---毛灌水定额(m3/亩)；
W---净灌水定额(m3/亩)；
η水---灌溉水利用系数,低压管灌区取η水=0.85。
则：W毛=37.6/0.85=44m3/亩。
②一次灌水的延续时间
t次=W毛×A0/q0
式中：t次---一次灌水的延续时间(h)；
A0---单口控制面积（亩），由管网布置知
A0=1270/122=10.41(亩)
q0---单口流量（m3/h），每次开2个口。
q0=374.58/10/2=18.73(m3/h)
则：t次=44×10.41/18.73=24h
③轮灌组的划分
N=int(t日×T/t次)
式中：N--轮灌组数(个)；
t日---日运行小时数(h)；
int[]---取整符号；
其余符号同前。
则：N=15×10/24=6，取6个轮灌组。为减少干、支管管径，减少投资，干管采取3条分干管为一个轮管组，每次每条分干管有3条支管工作。分干管采取3条支管为1个轮灌组，每次每条支管开启1个给水栓的运行方式。
(7)管网水力计算
①系统流量的确定
由于在一个轮灌组中，每条支管只有一个给水栓工作，故干管流量Q干=Q设/3=374.58/3=124.86m3/h，分干管流量Q分=Q干/3=124.86/3=41.62；支管流量Q支= Q分/3=41.62/3=13.87m3/h，。
②总管、干管、分干管、支管管径的确定

式中：Q--管道设计流量(m3/h)；
d--管道内径(mm)；
V--管道经济流速,总管取1.5m/s、干管取1.4m/s、分干管取1.3、支管取1.2m/s。
则：支管管径

取d支=75mm此处在最终的施工图的设计中被硬该为90的管子了，算出的64改为74
；
分干管管径

取d分干=110mm；
干管管径

取d干=200mm。
总管管径

取d干=355mm。
③管网水力计算
1)沿程水头损失计算

式中：hf--管道沿程水头损失,m；
L--计算管道长度,m；
Q--管道设计流量,m3/h；
d--管道内径,mm。
地面塑料软管的沿程水头损失按上式计算后，根据软管铺设顺直程度及地面平整情况乘以1.1～1.5倍系数。
现以最不利轮灌组运行时的工作状态来进行水力计算和水泵选型。最不利固定管道包括总管、干管、分干管和支管，总长1912m，其中，总管长40m，干管长1332m，分干管长500，支管长37m，配地面移动软管长45m。
固定管道沿程水头损失：hf固=（94800×40×374.581.77÷344.14.77 ）+（94800×1332×124.861.77÷193.84.77 ）+（94800×500×41.621.77÷1104.77 ）+（94800×37×13.871.77÷754.77 ）=0.11+7.96+6.37+0.42=14.86m。
地面移动软管沿程水头损失：hf软=1.1×94800×45×17.491.77÷754.77 =0.85m。
2)局部水头损失计算
局部水头损失按总沿程水头损失的10%计。
(8)水泵选型
系统总扬程为，H总=1.1Σhf +Δz
式中：H总--为系统要求的总扬程，m；
hf --为输水管道沿程水头损失，m；
Δz--为进水池水位至管道水位的高差，m；取2.5m。
则：H总=1.1×(14.86+0.85)+2.5=19.78m。
根据上述设计流量和设计扬程，扬水站选用12sh-19-4P型离心泵，流量Q=612m3/h，扬程H=23m，配套功率为55KW电机。水泵台数1台。本项目区共设7个扬水站。
典型区工程量统计
典型区内主要工程量Φ355的共计40m，Φ200的共计1332米，Φ110的共计5090m，Φ75的共计4514m，开挖土方量12073方。
同理按以上的计算步骤可的整个低压管灌区的工程总量
工程量统计
Φ355的共计354m，Φ200的共计11747米，Φ110的共计45149m，Φ75的共计40040m，开挖土方量共计107095方。。
低压管灌区各泵站主要工程量表
泵站序号
管径
数量
小井1号泵站片区
面积
1270亩
Φ355
40m
Φ200
1332m
Φ110
5090m
Φ75
4514m
土方开挖方量
12073m3
逆止阀数量
1个
逆止阀井数量
1个
泄水阀数量
10个
泄水阀井数量
10个
给排水阀数量
193个
给排水阀井数量
193个
泵型
12sh-19-4P型离心泵1台
小井2号泵站片区
面积
1035亩
Φ355
33m
Φ200
1341m
Φ110
4150m
Φ75
3680m
土方开挖方量
9844m3
逆止阀数量
1个
逆止阀井数量
1个
泄水阀数量
10个
泄水阀井数量
10个
给排水阀数量
169个
给排水阀井数量
169个
泵型
12sh-19-4P型离心泵1台
白佛寺1号泵站片区
面积
1822亩
Φ355
58m
Φ200
1681m
Φ110
7386m
Φ75
6550m
土方开挖方量
17522m3
逆止阀数量
1个
逆止阀井数量
1个
泄水阀数量
11个
泄水阀井数量
11个
给排水阀数量
294个
给排水阀井数量
294个
泵型
12sh-19-4P型离心泵1台
白佛寺2号泵站片区
面积
1678亩
Φ355
53m
Φ200
1686m
Φ110
6801m
Φ75
6032m
土方开挖方量
16136m3
逆止阀数量
1个
逆止阀井数量
1个
泄水阀数量

11个
泄水阀井数量
11个
给排水阀数量
274个
给排水阀井数量
274个
泵型
12sh-19-4P型离心泵1台
白佛寺3号泵站片区
面积
1914亩
Φ355
60m
Φ200
1820m
Φ110
7683m
Φ75
6813m
土方开挖方量
18220m3
土方回填方量
18220m3
逆止阀数量
1个
逆止阀井数量
1个
泄水阀数量
12个
泄水阀井数量
12个
给排水阀数量
274个
给排水阀井数量
274个
泵型
12sh-19-4P型离心泵1台
张表屯泵站片区
面积
1926亩
Φ355
61m
Φ200
1932m
Φ110
7803m
Φ75
6920m
土方开挖方量
18512m3
逆止阀数量
1个
逆止阀井数量
1个
泄水阀数量
13个
泄水阀井数量
13个
给排水阀数量
337个
给排水阀井数量
337个
泵型
12sh-19-4P型离心泵1台
黄庄泵站片区
面积
1555亩
Φ355
49m
Φ200
1955m
Φ110
6236m
Φ75
5531m
土方开挖方量
14788m3
逆止阀数量
1个
逆止阀井数量
1个
泄水阀数量
13个
泄水阀井数量
13个
给排水阀数量
267个
给排水阀井数量
267个
泵型
12sh-19-4P型离心泵1台

1水泵选型
1）提水设计标准和工程规模
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB/50288-99），典型区设计提水灌溉面积1270亩。
2）装机容量和机泵选型
①设计流量
根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作的时间，按下式计算确定系统灌溉设计流量。
Q设=0.667mA/(ηTt)
式中：Q设---为管道系统的灌溉设计流量,m3/h；
η---为灌溉水利用系数, 低压管灌区取0.85；
t---为灌水时间，h，取15h；
T---为设计灌水周期，d
m为设计灌水定额，mm；
A---为典型区面积，亩；
经计算，Q设=374.58m3/h。
②设计水位
设计水位是计算确定泵站设计扬程的依据。根据巨野县农业灌溉的现状及发展要求，取保证率85%时的水位作为设计水位。
③设计扬程：见高效节水灌溉(泵站)工程典型设计
④泵站站址选择
水源丰富的河道（沟渠）上。
⑤供电条件较好
⑥泵站的总体布置
要考虑整个供水系统布局，灌溉泵站的总体布置，采用引水式和岸边式两种。
⑦泵房设计
机房型式的选定：由于所选泵为离心泵，故选用干湿型泵房，且分位两间，一间为值班室另一间为泵室。泵房长9.32米，宽5.44米
，泵房前设进水池。
机房布置与尺寸确定：机组在机房内沿垂直水流方向布置，为便于检修与管道能直线布置故在泵室中央位置安放水泵，电机等设备安置在水泵旁边，管路布置：12sh-19-4P型离心泵的安装外形尺寸，水泵底部基座为C20混凝土浇筑。管路沿地面铺设方向与河道垂直，沿线由管道固定卡固定。
压力管的连接要求不漏水，支承点要牢固。管道出水口与低压管灌总管直接相连，管径不小于出水口管径。
机房尺寸的确定：根据泵体大小及其阀件管路配件尺寸，安装检修及操作管理所需的空间，确定机房中心距2.5米，总宽度5米，机房高度为3.88米且泵室底板应低于值班室底面1米。机房墙体为0.24米的砖混结构，房顶为钢筋砼现浇层。
⑧进水建筑物设计
利用泵站从河道中直接取水。
前池有正向进水和侧向进水两种形式，本次设计中选择正向进水流态较好的前池。
前池扩散角选择：α=200-400
前池长度计算公式：L=(B-b)/2tan(α/2)
池底纵向坡度计算：i=(H-h)/L
进水喇叭口直径:D进=（1.3～1.5）D1
进水池宽度:B=3D进
进水管口至池底的距离即悬空高度:P=（0.5～0.8）D进
进水池长度:Lg=KQ/hB＞4D0
后墙距=（0.8～1.0）D0
淹没水深=（0.8～1.8）D0
进水池构造设计：进水池采用立式箱型浆砌条料结构，池底采用0.4米的M10浆砌块石，以防冲刷和便于清淤。
⑨进水管道
选择橡胶管或钢管。
⑩水泵及辅助设备
选型的基本原则：满足泵站设计流量和设计扬程的要求，同时要求在整个运行范围内，机组安全、稳定，并且有最高的平均效率。要求在泵站设计扬程时，能满足泵站设计流量的要求；在泵站平均扬程时，水泵应有最高效率；在泵站最高或最低扬程时，水泵能安全、稳定运行，配套电动机不超载。设备布置应整齐、美观、紧凑、合理。　　　　　　　　　　　　　　
⑩配电室的设计
配电室的设计由三个部分组成：高压室、低压室、变压器室。变压器选用100KVA的1台。高、低压室内装设高、低压配电装置。其设计是在电气主接线设计的基础上进行的，在设计中遵循以下原则：
① 工作可靠：设备的规格合乎技术要求，在设计时，除了在一切情况下均能保持带电部分至接地部分或带电部分之间的最小安全距离外，同时还考虑到各种可能的意外情况而给一定的裕量，有防止灰尘和小动物入侵的措施，为防止运行人员在维护和检修中意外接触带电部分，配电装置设有固定或可拆卸的围栏。
② 维护、检修方便：配电装置的布置考虑到运行人员操作和设备检查的方便，对各种通道考虑到最小的宽度，并留有适当数量的开关柜发展位置。
③ 经济合理：在保证安全和可靠的条件下尽量降低造价，尽可能节省设备和材料，节省占地面积和建筑工程量。
2电力线路
电缆选型
电缆选型是本次供电设计的重要内容之一，其合理与否直接影响到线路的投资，以及电力网的安全经济运行。10kV电力电缆型号选用YJV22型，截面按发热条件来选择，按允许电压损失加以校验。
②电缆敷设方式
在敷设电缆线路时我们尽可能选择距离最短的线路，同时应顾及已有的和拟建的房屋建筑位置，尽量减少穿越各种管道、道路和弱电电缆的次数。在电缆线路经过的地方尽可能保证电缆不致受到各种损伤（机械的损伤、化学的损伤、地下电流的电腐蚀等）。对泵站配设高压电线500m，低压电线400m。
根据泵站实际情况，供电线路采用架空裸线和电缆线路方式。