1、一、西瓜噴灌工程規劃設計旱作節水高效農業科技園有198畝的規劃區域，擬種植西瓜，實施噴灌節水工程。(一)基本情況(1)該規劃園區位于同心縣，屬于是中部干旱帶少雨偏旱區，易耕性和質量較好，地勢比較平緩，地面坡度較小，可以忽略不計。(2)園區耕地均為板茬地和荒地，易耕性較差，特別是旱作區。3月下旬土壤解凍至20cm左右時，土壤返墉、墉情和易耕性較好，及時平田整地和機械深耕，耕層深18cm,種植西瓜，行距為0.8m,株距為0.7m,土壤平均干密度為1.32g/cm3,田間持水率為23%o(占干土重的百分比)(3)同心地區是中部干旱帶少雨偏旱區氣候，當地可利用水資源很少，人均占有量為64.6m3,畝均

2、僅為6.8m3。同時區域降雨量年分布極不均衡，約為200-300毫m,大部分集中在79三個月，約占全年總降水量的60%70%。46月為夏糧作物主要生長期，降水卻僅占全年的25%,弁多以暴雨、冰雹等災害形式出現。(4)該規劃園區的北方向有一泵站，水質符合噴灌的要求，供應整個規劃園區的作物需水。(二)灌溉制度的制定(1)設計灌水定額，按照灌水定額的公式計算。式中：m設-設計灌水定額，m3/hm2r土壤的干密度，1.32g/cm3h-計劃濕潤層深度，一般40-60cm,這里取40cm例，。2-適宜土壤含水量的上下限，這里取田間持水量的90%,65%,田間持水量為23%T灌溉水利用系數，這里取0.85

3、計算m=0.1*40*1.32*(0.9-0.65)*23/0.85=35.7mm=357m3/hm2(2)設計灌水周期。式中：T-設計灌水周期，dEa-作物的日需水量,mm/d,西瓜的最大日均耗水量出現在結瓜期，此后耗水量持續下降，這里取7.6mm/d;計算的T=35.7*0.85/7.6=3.99d，取4天。（3）一次灌水時間一次灌水時間按照下式計算匚理口平均計算得t=35.7/8,5=4.2h,式中8.5為平均噴灌強度（三）噴灌系統的選型綜合考慮，選擇固定式管道噴灌系統，除去噴頭以外，其他所有組成部分均固定不動，各級管道埋入地下，固定式管道操作便捷，易于維修管理。（四）確定灌區的總體布置

4、灌區地勢平坦，公路貫穿東西，園區在南北方向布置，本規劃園區有一人工開挖的景觀湖，將西瓜園區分為兩部分，上部97畝，下部101畝，景觀底部可以開挖一條管道連接兩片區域，區域左面有一條河，水位不深，同樣可以通過開挖將西瓜區域和大棗區域將結合，避免投資的浪費。整個規劃區域共用一塊水源。具體的噴灌方案，地下管道，地上噴頭的布置見下圖。(五)噴頭的選型與組合(1)噴頭的選型查農業綜合節水技術中沙壤土的允許噴灌強度為P允=15mm/h,要求噴灌系統的平均噴灌強度應該小于土壤的允許噴灌強度。為了節省管道的布置和噴頭的數目，同時考慮噴頭的噴灑半徑，選用DN25型號的噴頭(塑料搖臂式噴頭)，噴頭壓力250-45

5、0kpa,流量3.0-6.0(m3/h),射程15-22m,噴嘴直徑7mm(2)計算噴頭平均噴灌強度。土壤的平均噴灌強度為：式中；q-一個噴頭的流量,m3/hb-支管的間距,ml-沿支管的噴頭間距,m(3)噴頭的間距和支管間距支管的間距設計為b=1.42iS|系數，取0.8,R為噴頭的射程，這里取20m,通過計算的支管的間距和噴頭的間距都為23m,為形布置。則平均噴灌強度p平均=1000*4.5/(23*23)=8.5mm/h<p允，滿足要求。(4)計算同時工作的噴頭數和支管數。同時工作的噴頭數N噴可以按照下式計算&=yh¥'侏)式中A-噴灌系統的灌溉面積，m2

6、;C-噴灌系統每天工作的有效工作小時數，考慮到夜間不工作，所以有效工作小時數為12小時。噴灌灌溉總面積為198畝，即為132006.6m2,b,L均為23m,t=4.2h,T設=4d,則N噴=22個同時工作的支管數N支為M=17M式中n噴-一根支管上的噴頭數對于97畝的規劃區域，因為支管的長度較長，一根支管的噴頭取6個，則N支=4對于101畝的規劃區域，支管的長度較短，一根支管的噴頭取4個，則N支=6,具體的噴灌輪灌組中同時工作的支管數目和噴頭數目靈活取值，但不宜相差太大。（六）確定支管的輪灌方式支管的輪灌方式不同，干管過的流量也不同，因為景觀把一個整體的區域劃分為兩個了，所以在規劃設計中兩塊

7、地方進行分別灌溉。對97畝的區域，進行分組灌溉，同時工作的支管有四條，因為每一條的支管的長度都不一樣，從而導致每一條支管上的噴頭的數目都是不一樣的。設計中一組灌溉同時有四條支管，理論上每天的工作時間為12小時，一組輪灌的工作時間為4.2小時，擬定每天工作三組輪灌。對于101畝的區域，一組輪灌由6條支管，同樣三組輪灌。（七）編制輪灌順序區域支管的編號具體見下圖寸utm支管輪灌順序圖輪灌順序支管號噴頭數支管號噴頭數支管號噴頭數支管號噴頭數支管號噴頭數支管號噴頭數同時工作的噴頭數每日工作的噴頭數第一天11625354521642546575851939510611612724第二天413614615

8、61662464517618619520522專業資料621422423324225126418第三天72742842943043142062832533534635521936537538439341421第四天104234334434544661939114764864955025112012專業資料根據上表的數據，可知同時工作的噴頭數的最大數目為24個，而每個噴頭的設計流量為4.5m3/h,則整個噴灌系統所需要的最大流量為108m3/h,而設計中考慮到平均工作的噴頭為22個，系統所需要的流量為99m3/h,工程中考慮最不利的條件，所以在選擇水泵的揚程的時候，我們擬定最大流量為108m3/

9、h,選擇的水泵流量大于這個流量即可。(八)管道設計(1)支管設計。支管是指直接安裝豎管和噴頭的管道。支管管徑的選擇主要依據噴灑均勻的原則。管徑選的越大，支管運行時的水頭損失就越小。為了保證同一支管上任意各噴頭的實際噴水量的偏差不大于20%,標準GBJ85-85規定，同一支管上兩個噴頭的之間的工作壓力差在設計工作壓力的20%以，顯然，支管在水平的地方上鋪設，其首末兩端噴頭間的壓力差值應該最大。這里園區中地勢平坦則有.式中-同一條支管上相鄰兩個噴頭之間的水頭損失,m-噴頭設計的工作壓力水頭，m在這里，因為選擇的是固定式管道噴灌，所有的支管都在地下埋設，只有噴頭在地上，考慮到腐蝕和土體壓力，還有造價

10、，我們選用PVC管道（硬聚氯乙烯管），即對支1到支51均選用這樣的管道。管徑的確定根據下式計算式中；hf-沿程水頭損失，mf-摩阻系數，與管材有關，這里等于0.948Q-管中流量（指計算管道的最大流量），m3/hd-管道徑，mmb-與管材有關的管徑指數，4.77m-與管材有關的流量指數，1.77L-管長，m查農業綜合節水技術可得，當m=1.77,x=0.5時，N=7(一條支管最多安裝的噴頭數目)時，多口系數F=0.395,工作水頭壓力350kpa,水頭為35m,計算得35*0.2>=0.395*0.948*105*173.69*31.5"/D477則D>=64mm。為了安

11、全起見，選擇75mm的硬聚氯乙烯管作為支管。壁厚為1.5mm。(2)干管設計干管同樣選擇硬聚氯乙烯管前面的計算，整個噴灌系統所需的最大流量為108m3/h,實行分組輪灌時，先對景觀上部進行灌溉，待上部灌溉完成后，再對下部進行灌溉。所以一條主干管分為了兩條分干管，且主干管的布置在整個區域的中間，所以兩條分干管的長度都是一樣的，弁且所分流量都是一樣的都為54m3/h,在分組輪灌時，由于所規劃的區域很不規則，一組輪灌同時運行的噴頭的數目也各不相同，但相差不大，所以每一組輪灌中的流量也不相同，導致51條支管的流量也不相同，在這里干管的流量只考慮整體的布置，即按最大所需輪灌流量進行考慮，所有的分干管都按

12、最大考慮，主干管另外計算。所以當干管流量為54m3/h時,干管長度為621.25m(兩條干管的總長度，單個長度310,635m)時，根據公式D10004Q3600式中：D管道直徑，mm;Q一管道流量m3/h；v經濟流速，m/s,取1.5。計算的D=112,8mm,則實際選擇管徑160mm,材料為硬聚氯乙烯管，壁厚為3.2mm。(3)主干管設計主干管分為兩段：一段為水泵的出水管，長假定2m左右，待水泵選定后，確定其徑；另外一段為輸水管道，流量Q=108m3/h,長度為892m,需要穿過公路和景觀湖。具體圖如下根據經驗公式主干管直徑D=159.6mm,則實際選擇管徑200mm,材料為硬聚氯乙烯管，

13、壁厚為3.9mm.(九)管道系統各控制點的壓力計算(1)支管進口的壓力水頭本設計中因最大水頭差產生在支管首末段噴頭間，所以應該用末端噴頭入口壓力作為計算基礎。西瓜株高較低，選擇徑為25mm,長度為0.5m的鋁制薄壁管，f=0.861。因為地形很平坦，幾乎沒有地形的高差，假定支管入口與末端的高差為0.1m,噴頭的工作水頭以豎管上距噴頭進口0.2m處的壓力水頭計算，根據公式式中H支-支管入口的壓力水頭hf-用多口系數法計算的支管相應管段的沿程水頭損失,mAZ-支管人口地面高程到工作壓力最低的噴頭處的高程差，這里假定為0.1mhp-噴頭設計工作壓力水頭，m計算得H=0.9*35+(0.5-0.2)+

14、0.1+(0.861*105*0.3*4.51.74/254.74)+(0.948*105*173.69*31.51.77/(75-2*1.5)4.77)=42.20(m)即支管入口的壓力水頭需要保證有42.20m。(2)干管配水段入口壓力水頭一條主干管布置在兩條分干管的中間，所以兩條干管的長度相等，按最大的可能布置，已知一組輪灌中一條支管同時工作的噴頭數最多有七個，即是支管12同時有7個噴頭工作，單個噴頭流量為4.5,則一條支管需要的最大流量為31.5,所以計算的支管入口壓力水頭就是該系統的支管最大壓力水頭，出現在第三組輪灌中，該支管距離配水點的距離為34m,則該段的沿程水頭損失按式1計算，

15、計算得為2.03m,局部水頭損失為0.1*2.03=0.203m,則該段的水頭損失為2.233m,所以配水段的水頭壓力為44.433m,表格如下輪灌順序123456距配水點距離218.625126.62534.62534.625126.625218.625支管入口流量31.531.531.531.531.531.5沿程水頭損失12.87.442.032.037.4412.8局部水頭損失1.280.7440.2030.2030.7441.28管段入口流量49.0843.18437.23337.23343.18449.08這里的管段入口流量都是根據最大單條支管所需要的流量最大進行計算的，所以滿足該

16、系統所有的流量要求。所以干管的配水段入口的最大壓力水頭為56.28m,而且干管的入口壓力水頭同樣為56.28m。(3)主干管的入口壓力水頭主干管入口接水泵出口，其所需要的壓力水頭等于干管入口的壓力水頭加上由入口到水泵出口之間的損失還有兩者之間的高程差即»|=%+葩+%+耳通過計算=3.55m,=0.355m,H干=56.28m,假定AZ=2m,則H主=56.28+3.55+0.355+2=62.185m。(十)噴灌系統的設計流量和設計揚程噴灌系統的設計流量和設計揚程是選擇水泵的依據(1)設計揚程。是在主干管入口所需壓力的基礎上，在考慮水泵吸水管的水頭損失以及水源水位和水泵基準面的高程差得到的。根據主干管的流量和H主+(AZ),在這里AZ=3m,因為干管的直徑為200mm,取水泵進口直徑為150mm,吸水管直徑為200mm,設具有一個90°的彎頭一個偏心漸擴管，一個偏心漸縮管，查表可知90°彎頭的局部水頭損失系數為0.48,偏心漸縮管為0.1,漸擴管為0.25,水泵入水口為1.0,吸水管的長度設為4m,則設計揚程為計算各部分的局部水頭損失為(m)彎頭漸縮管漸擴管入水口0.0.0050.0120.05吸水管的局部水頭