1、大田玉米滴灌系統(tǒng)大田玉米滴灌系統(tǒng)畢畢業(yè)業(yè)實實習習設(shè)設(shè)計計 指導老師：指導老師：組組 長：長： 組組 員：員： 班班 級：級：0808 級農(nóng)業(yè)水利工程級農(nóng)業(yè)水利工程目目 錄錄1基本資料 .11.1 自然條件.11.2 生產(chǎn)狀況.11.3 社會經(jīng)濟.11.4 設(shè)計技術(shù)依據(jù).12滴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置與參數(shù)初定 .22.1 設(shè)計耗水強度 ea(作物日耗水量)的確定 .22.2 灌溉水利用系數(shù).32.3 設(shè)計土壤濕潤比 p .32.4 灌溉設(shè)計保證率.42.5 設(shè)計灌水均勻系數(shù).42.6 計劃濕潤層深度 z .52.7 灌水定額.52.8 灌水周期.62.9 一次灌水延續(xù)時間.62.10 輪灌組劃分與設(shè)計.

2、72.11 工程規(guī)劃布置.82.11.1 水源工程.82.11.2 首部樞紐.82.11.3 輸配水管網(wǎng).92.11.4 灌水器.102.11.5 其他設(shè)計參數(shù).113灌水小區(qū)水力計算 .113.1 灌水小區(qū)允許壓力偏差.113.2 小區(qū)允許水頭偏差的分配.113.3 毛管極限孔數(shù)和極限長度.123.4 毛管水頭損失.123.5 支管設(shè)計.133.6 灌水小區(qū)進口工作水頭.133.6.1 毛管的降比和壓比.133.6.2 毛管進口工作水頭.143.6.3 支管的降比和壓比.143.6.4 計算毛管的水頭偏差率.153.6.5 計算支管的水頭偏差率.153.6.6 灌水小區(qū)水頭偏差率.153.7

3、 各級管道流量計算.164水力計算與干管設(shè)計 .164.1 計算水力線路干管管徑計算.164.2 干管水頭損失計算.174.3 主管水頭損失.174.5 主管進口處要求的工作水頭.174.6 系統(tǒng)總揚程.185首部樞紐設(shè)計 .185.1 過濾器設(shè)計.185.2 施肥器設(shè)計.185.3 機泵選配.186.材料設(shè)備用量 .197.預算 .198.結(jié)論 .209.參考文獻 .201.1.基本資料基本資料1.1 自然條件項目區(qū)屬中溫帶干旱、半干旱大陸性氣候，風多少雨，蒸發(fā)量大，年平均氣溫 8，年降水量 326 毫米。項目區(qū)水土流失嚴重，土壤類型多，以沙壤土為主。土壤容重1.50g/cm3，田間持水量

4、田=17%。項目區(qū)現(xiàn)有 1000 方蓄水池一座，水量充足，可以滿足項目區(qū)作物的灌溉需求。1.2 生產(chǎn)狀況項目區(qū)交通方便，簡易道路已建成。電力設(shè)施完善，可以滿足工程運行和施工用電需要。根據(jù)田塊形狀及所種植的作物選擇的灌溉形式為滴灌。覆膜寬窄行種植，1 膜 1 管，1 管 2 行，株距 30cm，行距(30+70)cm。1.3 社會經(jīng)濟本灌溉工程主要為滴灌工程。 該項工程以已成形的灌溉條件為基礎(chǔ)，進行節(jié)水灌溉，以種植玉米為主，促進項目區(qū)農(nóng)業(yè)全面發(fā)展，增強項目區(qū)經(jīng)濟活力，提高項目區(qū)生產(chǎn)水平。（參見平面圖）1.4 設(shè)計技術(shù)依據(jù)1）節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范sl20798；2）微灌工程技術(shù)規(guī)范sl10395；3）

5、噴灌與微灌工程技術(shù)管理規(guī)程sl236-1999；4）機井技術(shù)規(guī)范sl256-2000；5）農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準gb5084-92；6）灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范gb5088-99；7）項目區(qū)地形、地貌勘測及種植現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果。2滴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置與參數(shù)初定2.1 設(shè)計耗水強度 ea(作物日耗水量)的確定根據(jù)當?shù)刭Y料及sl103-95 查得玉米滴灌日耗水量為 2.05.0毫米，由于當?shù)赝寥罏樯迟|(zhì)土壤，因此取最大值 ea=5.0 毫米。2.2 灌溉水利用系數(shù) 根據(jù)確定滴灌灌溉水利用系數(shù) =0.95。2.3 設(shè)計土壤濕潤比 p據(jù)有關(guān)資料和規(guī)范中的參考值，確定設(shè)計土壤濕潤比：玉米 70%。2.4 灌溉設(shè)計保證率根

6、據(jù)確定,滴灌工程灌溉設(shè)計保證率為 90%。2.5 設(shè)計灌水均勻系數(shù)根據(jù)確定,設(shè)計灌水均勻系數(shù) cu=90%。2.6 計劃濕潤層深度 z玉米計劃濕潤層深度定取 z=0.5mm。2.7 灌水定額由灌溉排水工程學中公式（2-1）計算：m=1000zp (max-min)/(2-1)式中： m設(shè)計灌水定額(mm)；土壤容重(g/cm3)，取 1.50g/cm3；z計劃土壤濕潤層深度(m)，取 0.50m；p濕潤比(%)，取 60%；max、min適宜土壤含水率上、下限（占干土重的%，一般 max 為田間最大持水率的 100%、min 為田間最大持水率的 60%，max-min=0.30田）；田土壤田間

7、持水量 17%；灌溉水利用系數(shù) 95%；經(jīng)計算，m = 37.57 (mm)。2.8 灌水周期兩次灌水的間隔時間又稱灌水周期，取決于作物、水源、管理狀況。由灌溉排水工程學中公式（2-2）計算：t=(m/ ea) (2-2)式中：t設(shè)計灌水周期(天)；m設(shè)計灌水定額(mm)；ea最大日平均需水強度(mm/d)；經(jīng)計算，t = 7(天)。 2.9 一次灌水延續(xù)時間 t=insesl/q(2-3)式中，t為一次灌水延續(xù)時間(h)； in為凈設(shè)計灌水定額(mm)；se為滴頭間距(m)，0.3m；sl毛管間距(m)，1.0 m；田間水利用系數(shù)(%)，95%；q滴頭流量(l/h)，2.0l/h； 經(jīng)計算，

8、灌水延續(xù)時間 t= 6(h)。2.10 輪灌組劃分nct/t (2-4)式中：n允許的輪灌組最大數(shù)，取整數(shù)；一天運行的小時數(shù),取 20 小時；t灌水周期(d)；t一次灌水持續(xù)時間(h)；經(jīng)計算,輪灌組劃分： n20 組；根據(jù)實際情況，將輪灌組劃分為 20 個輪灌組。作物工作日期輪灌組編號工作支管編號工作時間同時工作支管數(shù)11-2,1-10:00-6:00221-4,1-36:00-12:002第一天36-2,6-112:00-18:00246-4,6-30:00-6:00252-2,2-16:00-12:002玉米第二天62-4,2-312:00-18:00277-2，7-10:00-6:00

9、287-4,7-36:00-12:002第三天93-2,3-112:00-18:002103-4,3-30:00-6:002118-2,8-16:00-12:002第四天128-4,8-312:00-18:002134-2,4-10:00-6:002144-4,4-36:00-12:002第五天159-2,9-112:00-18:002169-4,9-30:00-6:002175-2,5-16:00-12:002第六天1810-2,10-112:00-18:0021910-4,10-30:00-6:002第七天2011-2,11-16:00-12:0022.11 工程規(guī)劃布置2.11.1 水源

10、工程本工程規(guī)劃灌溉水流程為：水源（蓄水池）首部樞紐 輸配水管網(wǎng)（主干管調(diào)壓閥支管毛管）灌水器玉米根層土壤。本滴灌系統(tǒng)利用蓄水池供水，水質(zhì)符合農(nóng)田灌溉水標準。2.11.2 首部樞紐灌溉工程的首部通常由水泵及動力機、控制設(shè)備、施肥裝置、水質(zhì)凈化裝置、測量和保護設(shè)備等組成。其作用是從水源抽水加壓，施入肥料液，經(jīng)過濾后按時按量送進管網(wǎng)。動力選用電動機（功率與水泵匹配），采用單級單吸離心泵，為處理水中的細顆粒懸浮泥沙和少量的有機雜質(zhì)，采用“旋流水砂分離器+砂過濾器+疊片過濾器”過濾，用壓差式施肥罐施肥（安裝于砂過濾器與篩網(wǎng)過濾器之間），首部裝有壓力表、空氣閥、閘閥、水表等設(shè)備和儀表。詳細設(shè)計見后面第 5

11、 部分。2.11.3 輸配水管網(wǎng)在水源有調(diào)蓄能力且調(diào)蓄容積已定時，可按下式確定滴灌面積。iitikva10蓄 (2-5)式中：k塘壩復蓄系數(shù)，k=1.01.4；蓄蓄水利用系數(shù)，蓄=0.60.7 取 0.7；v蓄水工程容積，1000m3；ii灌溉季節(jié)各月的毛供水強度，5mm/d；ti灌溉季節(jié)各月的供水天數(shù)，1d。經(jīng)計算 a=28.8 畝，取 28.8 畝為該蓄水池控制的灌溉面積。根據(jù)大田灌溉區(qū)平面圖，灌區(qū)主要作物玉米的種植方向是沿地塊長度方向（西北-東南），因此毛管的布置方向與作物種植方向一樣，支管垂直于毛管布置，主干管按等高線略降的方向埋于規(guī)劃道路邊。2 塊條田中間布置 1 條分干管，對稱于主

12、干管 2 側(cè)布置，毛管鋪設(shè)長度為 60m，支管間距為 120m，毛管為雙向布置（5 分干和 11 分干為單向布置，由實際地塊決定）。根據(jù)水源位置和毛、支管的布置，經(jīng)方案比較，下頁圖-1 布置的方式較為經(jīng)濟合理。首部樞紐一分干管二分干管三分干管四分干管五分干管六分干管七分干管八分干管九分干管十分干管十一分干管總干管圖示:大田干.支.毛管布置示意圖（單位：m)1-11-22-12-22-32-43-13-23-33-44-14-24-34-45-15-26-16-26-36-47-17-27-37-48-18-28-38-49-19-29-39-410-110-210-310-411-111-21

13、-31-4606060606060606060120公路干道公路干道公路干道602.11.4 灌水器本灌區(qū)土質(zhì)以沙土為主，玉米的種植模式為覆膜寬窄行種植，1 膜 1 管，1 管 2 行，株距 30cm，行距(30+70)cm，選用一次性滴管帶，內(nèi)徑 d=16mm,滴頭間距 se=0.3m。滴頭流量 q=2.0l/h。2.11.5 其他設(shè)計參數(shù)1流量偏差率 vq根據(jù)規(guī)范查得，灌水器設(shè)計流量允許偏差率應不大于 20%，本工程取 20%。2水頭偏差率 vh：同一灌水小區(qū)內(nèi)灌水器的最大，最小工作水頭之差與設(shè)計工作水頭的比值。取 x=0.5, vq=0.2 帶入下式得： vvvqxxqxh115. 01

14、1 = 0.412 (2-6)3灌水小區(qū)水力計算3.1 灌水小區(qū)允許壓力偏差 h = vhdh = 4.12(m)(3-1)hd設(shè)計滴頭工作水頭，取 10m。3.2 小區(qū)允許水頭偏差的分配小區(qū)允許水頭偏差在只管和毛管之間分配，由于地面坡降很小，視為平坡，平坡分配比例2=0.55。毛管允許水頭偏差2h= h2=2.266(m)(3-2)支管允許水頭偏差 1h= h1=1.854(m)(3-3)3.3 毛管極限孔數(shù)和極限長度毛管極限孔數(shù)按下式計算： 2h=2.266(m)，d=16(mm)，k=1.1，se=0.3m，q = 2.0 l/h，代入得：nm=int(5.446 2h75. 4d/ k

15、 se75. 1q)364. 0=290(個)(3-4)毛管極限長度 lm 按下式計算：s= se=0.3m，nm = 290 個，代入得lm=s(nm1)+s0 =87 (m)(3-5)毛管實際單向鋪設(shè)長度 60m，滴頭數(shù) int(60/0.3)=200 個，滿足要求。3.4 毛管水頭損失滴頭數(shù) n=200 個，流量指數(shù) m=1.75，流態(tài)指數(shù) x=0.6，毛管進口流量的計算用公式：毛q=滴nq，(3-6)式中：毛q毛管進口流量(l/h)； 滴n毛管上滴頭個數(shù)，為 60/0.3=200 個；毛q=2002.0= 400( l/h)hf=flqm/db (3-7)式中：h毛等距多孔毛管沿程水頭

16、損失 m；f 摩阻系數(shù)，0.505；d 管道內(nèi)徑，16mm；m 流量指數(shù)，1.75；b 管徑指數(shù)，4.75；將上述數(shù)據(jù)代入上式，得：hf毛=0.39m毛管局部水頭損失按沿程水頭損失的 15%計算：hw毛=0.3915%=0.0585m。h毛=hf毛+ hw毛=0.45m (3-8)3.5 支管設(shè)計根據(jù)工程布置，支管鋪設(shè)長度為地塊寬度，即 60m。一條支管上有 int(60/1)=60 對毛管，即支管上有 60 個出水孔，支管上單孔流量為 2400l/h=800l/h，支管流量為60800l/h=48000l/h，支管實際水頭損失為：1h= hh毛=4.120.45=3.67m，由公式計算得多孔

17、系數(shù) f=0.36，代入下式：d支=5.74115.715.207.41flhq支支=53.3mm(3-9)故支管選用 pe-d75 管，外徑為 75mm、壁厚 4.5mm，壓力等級為 1.0mpa。3.6 灌水小區(qū)進口工作水頭3.6.1 毛管的降比和壓比降比為沿毛管的地形比降與毛管最下游管段水力比降的比值，由下式計算：qddkfj75.175.4 (3-10)式中，j沿毛管地形比降；d毛管內(nèi)徑，取 16.0mm；k水頭損失擴大系數(shù)，取 1.1；f摩阻系數(shù)，0.505；qd單孔設(shè)計流量，2.0l/h。則降比約為 0。壓比 g 為毛管最下游管段總水頭損失與孔口設(shè)計水頭的比值，由下式計算：dhqd

18、dkfsg75.475.1 (3-11)式中，hd孔口設(shè)計水頭，與 qd相對應，10m；s毛管上分流孔間距，0.3m；則壓比 g=3.181083.6.2 毛管進口工作水頭依據(jù)平均水頭法：h=ghd（n0.52）2.75 /2.75=0.24m (3-12)h1= hd+rh-0.5(n-1)js=10.1m (3-13)故毛管進口設(shè)計水頭為：h0=h1+kfs0 (nq)1.75/d4.75js0=10.1m (3-14)3.6.3 支管的降比和壓比按下式分別計算支管的降比和壓比：qddkfj75.175.4 (3-15)經(jīng)計算，支管的降比=0。dhqddkfsg75.475.1 (3-16

19、)經(jīng)計算，支管的壓比 g=0.65105。3.6.4 計算毛管的水頭偏差率hv 毛=g毛（n0.52）2.75/2.75r毛（n1） (3-17)=0.015qv 毛=（1+0.6（1x）hv 毛）1/21 /0.3 x/(1x)=0.009 (3-18)3.6.5 計算支管的水頭偏差率hv 支=g支（n-0.52）2.75/2.75- r支（n1）=0.17 (3-19)3.6.6 灌水小區(qū)水頭偏差率hv= hv 支+ hv 毛=0.17+0.015=0.185 (3-20)灌水小區(qū)流量偏差率按下式計算：qv=（1+0.6（1x）hv）1/21 /0.3x/(1x)=0.11 (3-21)支

20、管流量偏差率為：qv 支=qvqv 毛=0.1 (3-22)計算出灌水小區(qū)滴頭的最大工作水頭：hmax=(1+0.65qv 毛）1/x(1+0.65qv 支）1/xhd (3-23)=11.2(m)支管與毛管連接的16 按扣三通水頭損失采用式 hj=v2/2g，計算可得 hj=0.2m，故灌水小區(qū)進口工作水頭值為 11.4m。3.7 各級管道流量計算滴頭設(shè)計流量為 2.0l/h，一條毛管上有 200 個滴頭，一條毛管流量為2002=400l/h，一對毛管的流量為 800l/h，一條支管同時給 60 對毛管供水，一條支管的流量為 60800l/h=24m/h。按照系統(tǒng)設(shè)計運行工況下最不利輪灌小組

21、（產(chǎn)生水泵出口壓力最大、各管段過流量最大）的水利線路，推算出各管道的設(shè)計流量。分干管進口流量為 224m/h=48 m/h，主干管的流量與總流量相同為 48m/h，各管段得流量見下表 2，其他分干管管段流量與十分干距主干管相同距離管段的流量相同。表表 2 2 各級管道流量表各級管道流量表系統(tǒng)供水(m/h）主干管(m/h） 十分干 (m/h） 支管進口處 (m/h）1 條支管上的毛管數(shù)(對)成對毛管進口流量(l/h）1 條毛管進口流量(l/h）滴頭流量(l/h)50484824604002002.04水力計算與干管設(shè)計4.1 計算水力線路干管管徑計算系統(tǒng)設(shè)計運行工況產(chǎn)生水泵出口壓力最大的水力線路

22、為“o-a-b-c-d-d1-d2”，各管段流量見表 2，農(nóng)用電價 f=0.35 元、=0.7、pvc-u 管使用年限按 t=20 年算、貸款年利率 x=5.82%、管徑系數(shù)和指數(shù)有管道生產(chǎn)廠家提供，將上述數(shù)據(jù)代入下式計算經(jīng)濟管徑：dk=3.9tf/106ab(1/t+x/200) 1/(a+4.871)q2.852/(a+4.871) (4-1)計算結(jié)果與管道選擇見下表 3。表表 3 3 管徑計算與選擇表管徑計算與選擇表4.2 干管水頭損失計算干管均為等距多孔出流，確定為不變徑管道。滴灌區(qū)取最不利輪灌區(qū)的典型支管進行計算。其沿程損失按下式計算：hf=flqm/db(4-2)式中：hf干管沿程

23、水頭損失，m；f摩阻系數(shù)，0.505；q流量，48m/h；d管道內(nèi)徑 96.8mm；l管道長度，180m；m流量系數(shù)，1.77；b管徑指數(shù)，4.77；沿程損失 hf = 5.712m。選擇管道 (mm)管段流量(m/h)經(jīng)濟管徑（mm）內(nèi)徑外徑主干管4886.7796.8110四分干4886.7796.8110局部水頭損失按沿程水頭損失的 15%計：hw =5.7120.15=0.857經(jīng)計算,干管水頭損失為：h干=5.712+0.857=6.574.3 主管水頭損失主管水頭損失計算方法與干管相同，經(jīng)計算 hf主=17.8m。4.5 主管進口處要求的工作水頭滴灌區(qū)干管進口處的工作水頭： h0=

24、h灌 + h干 + h主 = 35.8(m)。 (4-3)h灌指灌水小區(qū)進口工作水頭。4.6 系統(tǒng)總揚程1.主管入口處的工作水頭：h0=35.8m；2.首部樞紐系統(tǒng)水頭損失：砂石過濾器水頭損失一般不超過 5m，篩網(wǎng)過濾器一般為 3m，閘閥、逆止閥等首部連接局部水頭損失取 1m。合計 9m。3.井位與地形高差z 取 2 m。4.動水位： 0 m。系統(tǒng)總揚程：h=h0 +h 首+h 井+z = 46.8m。 (4-4)5首部樞紐設(shè)計5.1 過濾器設(shè)計項目區(qū)水源為河水，所含雜質(zhì)主要有泥沙、有機質(zhì)等，所以選用“旋流水砂分離器 + 砂石過濾器 + 疊片式過濾器”，具體過濾器配置圖見附圖-2“旋流水砂分離器 + 砂石過濾器 + 疊片式過濾器”的配置模式示意圖。5.2 施肥器設(shè)計凈化裝置之后，需要安裝施肥裝置來控制土地的施肥。為此我們安裝了壓差式肥料罐，其工作原理是待微灌系統(tǒng)正常運行后，首先把可溶性肥料裝入肥料罐內(nèi)，然后把灌口封好。接通輸液管并打開其上的閥門，再接通進水管打開肥料罐的進水閥門，此時肥料罐的壓力與灌溉輸水管道壓力相等。為此關(guān)小微灌輸水管道上的施肥調(diào)壓閥門，使其產(chǎn)生局部阻力水頭損失，使閥后輸水管道內(nèi)壓力變小，閥前管道壓力大于閥后管道壓力，在肥料的進、出口形成一定得壓差，使灌溉水由供水管進入化肥罐內(nèi)，罐中肥料通過輸肥管進入閥后輸水管道中。當化肥罐內(nèi)肥料液濃度降至