1、果園噴灌系統(tǒng)設(shè)計及分析說明書目 錄1 引言11.1 世界水資源狀況11.2 我國水資源嚴峻形勢21.3節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展31.4 可行性分析52 蘋果樹地噴灌系統(tǒng)設(shè)計82.1 蘋果樹地噴灌設(shè)計基本資料9果樹地水源情況9果樹地 氣侯狀況92.1.3 地理位置與地形92.1.4 果樹地土壤資料102.1.5 作物種植情況102.1.6 動力系統(tǒng)資料102.1.7 其他資料102.2 灌水定額與灌水周期的制定10灌水定額制定10灌水周期制定112.3 管道規(guī)劃設(shè)計方案112.4 噴頭選型和布置間距組合12 確定控制噴灌質(zhì)量的參數(shù)122.4.2 噴頭選型及其參數(shù)確定132.4.3 確定間距組合1

2、32.5 噴點的組合布置設(shè)計142.5.1 確定噴頭工作點及支管位置142.5.2 計算噴頭在工作點上噴灑的時間14 2.5.3 計算支管每日可噴灑的工作位置數(shù)142.6 輪灌編組和工作制度152.7 確定各級管道的流量162.8 管道系統(tǒng)設(shè)計172.8.1 主干管設(shè)計172.8.2 支管設(shè)計172.8.3 干管設(shè)計182.8.4 管道水力計算182.9 水泵選型203 材料設(shè)備選用和工程預算203.1 主要材料設(shè)備的選用及投資203.2 噴灌系統(tǒng)總費用計算223.3 經(jīng)濟效益計算243.4 經(jīng)濟效益分析24結(jié)論26參 考 文 獻27致 謝28畢業(yè)論文中文摘要果園噴灌系統(tǒng)設(shè)計及分析摘要：題目設(shè)

3、計的是利用種植園地附近深井的水源，在峪口一塊蘋果樹地中鋪設(shè)一套噴灌系統(tǒng)，以增加對水源的利用率，緩解此地的干旱情況，以提高蘋果的產(chǎn)量。設(shè)計的主要內(nèi)容包括：對灌區(qū)的自然條件、生產(chǎn)條件和社會條件等基本的資料調(diào)查、收集、和整理，確定運行方案，并進行了輪灌編組與工作制度確定，不同灌水定額情況下的運行參數(shù)的計算等。另外管道系統(tǒng)設(shè)計包括各級管道的布置，管長、管徑以及連接方式的設(shè)計、動力設(shè)備的制定包括控制設(shè)備的選擇、噴灑器的選型、水泵的選型、水泵工作范圍及揚程計算、泵配套動力的選擇等。除此之外，本設(shè)計還進行了設(shè)備的投資預算及經(jīng)濟分析，包括噴灌系統(tǒng)設(shè)備明細和投資預算、運行費用計算等，并計算了效益費用比和還本年限

4、。關(guān)鍵詞:噴灌系統(tǒng) 系統(tǒng)設(shè)計 經(jīng)濟效益 蘋果樹畢業(yè)論文外文摘要Design and Planning of The Sprinkling Irrigation System in The NumberApple Garden area AbstractSubject under discussion to utilize source of water of well, in arid loess plateau lay one sprinkling irrigation system in the one area, in order to increase the utilization

5、ratio to the source of water, the situation of alleviating the valley and arid, improve the output of the apple.The main content designed contain: Operation scheme,To take turns irrigation system go on organize into groups sureness of working system, different operation parameters that pours water u

6、nder the quota situation, etc.In Pipeline system, At all levels pipeline assign, pipe choose, pipe diameter, in charge of long connecting designing of way, control the choice of the equipment, choose and work sureness of the parameter, etc. in type of the spraying device.For the pump station pressur

7、izing Choice, water pump of type, sureness, water pump of working range, lift of water pump calculate and related power choice of equipment, etc.The investment budget of the equipment and economic analysis Including sprinkling irrigation system equipment detail and investment budget, operate the exp

8、enses to calculate etc. It calculate with lasting economic analysis by law benefit expenses than and service life of repaying principal.Keywords：rinkling irrigation system Conceptual design Economic benefits Apple tree果園噴灌系統(tǒng)設(shè)計及分析1 引言水資源短缺已成為制約我國農(nóng)業(yè)及國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。據(jù)統(tǒng)計，我國實行以需定供的水資源開發(fā)利用戰(zhàn)略。每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水占整個工農(nóng)業(yè)

9、生產(chǎn)、生活用水的80%。而真正直接用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水量僅是這80%中的30%40%，這種一方面水資源緊缺，一方面又因為灌溉粗放導致水資源嚴重浪費現(xiàn)象，不僅加劇了水資源的供需矛盾，而且也將對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生負面影響。節(jié)約用水，合理配置水資源，發(fā)展節(jié)水灌溉，提高水的利用率，是搞好現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必由之路 ,是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵措施。1.1 世界水資源狀況當今世界面臨著人口、資源與環(huán)境三大問題，其中水資源是各種資源中不可替代的一種重要資源，水資源問題已成為舉世矚目的重要問題之一。地球表面約有70%以上面積為水所覆蓋，其余約占地球表面30%的陸地也有水存在，但只有2.53%的水是供人類利用

10、的淡水。由于開發(fā)困難或技術(shù)經(jīng)濟的限制，到目前為止，海水、深層地下水、冰雪固態(tài)淡水等難被直接利用。比較容易開發(fā)利用的、與人類生活生產(chǎn)關(guān)系最為密切的湖泊、河流和淺層地下淡水資源，只占淡水總儲量的0.34%,還不到全球水總量的萬分之一，因此地球上的淡水資源并不豐富。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增加，世界用水量也在逐年增加。 目前全球人均供水量比1970年減少了1/3，這是因為在這期間地球上又增加了18億人口。世界銀行1995年的調(diào)查報告指出：占世界人口40%的80個國家正面臨著水危機，發(fā)展中國家約有10億人喝不到清潔的水，17億人沒有良好的衛(wèi)生設(shè)施，每年約有2500萬人死于飲用不清潔的水。聯(lián)合國預計，到2

11、025年，世界將近一半的人口會生活在缺水的地區(qū)。水危機已經(jīng)嚴重制約了人類的可持續(xù)發(fā)展。早在1972年聯(lián)合國召開的“人類環(huán)境”會議和1977年召開的“水”的會議就向全世界發(fā)出警告：“水不久將成為一項嚴重的社會危機，石油危機之后的下一個危機便是水。”據(jù)聯(lián)合國“國際人口計劃研究項目”的劃分，人均水資源占有量小于500 m3的地區(qū)屬于水危機地區(qū)，大于500 m3而小于1000 m3為水緊缺地區(qū)，大于1000 m3而小于1600 m3為缺水地區(qū)，只有大于2000 m3才為水平衡地區(qū)。1.2 我國水資源嚴峻形勢中國多年平均年降水總量為6.2萬億m3。折合年降水深648 mm。地表水資源量即為河川徑流量，全

12、國河川徑流量為2.7萬億m3，其中地下水排泄量6780億m3，冰川融水補給量560億m3 。全國多年平均地下水資源量8288億m3，其中山丘區(qū)6762億m3，平原區(qū)地下水資源量1874億m3。扣除地表水與地下水相互重復水量，全國水資源總量2.88萬億m3，人均占有水資源量只有2220 m3，約為世界平均值的1/4。，且時空分布不均，長江以南地區(qū)水資源量占全國的81，耕地和人口分別占全國的36和54；長江以北地區(qū)，水資源量占全國的19，而耕地和人口分別占全國的45和35。由于受季風氣候影響，水資源的年內(nèi)和年際差異很大，特別是北方地區(qū)，春旱夏(秋)澇，旱澇無常。華北(黃河、淮河、海河流域)和部分長

13、江流域及西北地區(qū)，約占全國人口、耕地12的地區(qū)都屬于缺水地區(qū)。華北及膠東地區(qū)地表水及地下水資源總量為665.5億m3，全區(qū)人均水資源占有量僅404 m3，不及全國平均數(shù)的16，世界平均數(shù)的124，屬水危機地區(qū)，也是我國水資源供需矛盾最突出的地區(qū)。由于工農(nóng)業(yè)和城鎮(zhèn)生活用水劇增，地表水和地下水開發(fā)率已分別達到53和83.5，均居全國之首。過量引水使這一地區(qū)有的河流在干旱季節(jié)干涸，地表水不足而導致地下水超采，使大面積地下水位下降，許多地方已出現(xiàn)地下水漏斗區(qū)，比如，僅河北省年超采深淺層地下水約400億m3，主要用于農(nóng)田灌溉，滄州地區(qū)形成總面積達1.3km2的大漏斗，中心水位下降超過50m。沿京廣線地段

14、，地下水埋深已由開采初期的23m降到810m，膠東半島龍口、萊州和壽光等沿海地區(qū)，因地下水位下降已發(fā)生海水入侵、地下水咸化等問題。缺水問題已成為華北地區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展的重要制約因素。我國每年農(nóng)田灌溉用水達4000多億 m3，占總耕地面積50%左右，農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的70%。在農(nóng)業(yè)用水量中，灌溉用水量又占其80%，灌溉用水量是全國用水的大戶。灌溉用水的利用率只有40%左右，與發(fā)達國家70%80%相比，明顯偏低。2000年，華北地區(qū)農(nóng)業(yè)50水文年缺水50.98億m3，75水文年缺水169.4億m3。顯然，如果采用先進的灌溉節(jié)水技術(shù)，將全國已建灌區(qū)的灌溉水利用率在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高10%20%，預

15、計每年可節(jié)約水量380760億m3，我國從根本上解決華北水資源供需矛盾還有賴于南水北調(diào)中線和東線工程的實施。但因工程浩大且艱巨，輸水距離長，造價高，故近期尚難實現(xiàn)。因此，發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉必須走節(jié)水高效之路。我國目前農(nóng)業(yè)用水存在兩大突出矛盾：一是水資源嚴重不足，制約著農(nóng)業(yè)灌溉面積的進一步擴大和現(xiàn)有灌溉面積的灌溉保證程度的提高，如華北地區(qū)近年來實灌面積一直維持在1.2億畝左右，僅相當于有效灌溉面積的80左右，且有逐年下降的趨勢。為發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和滿足城鎮(zhèn)生活用水的要求，超采地下水現(xiàn)象較為普遍，引起地下水位連年下降，一般年降0.51.0m，一些地區(qū)灌溉供水量不能滿足作物高產(chǎn)的需水要求。二是已經(jīng)開發(fā)利用的

16、水資源浪費、污染嚴重，灌溉水的有效利用率低。不少地方由于灌溉工程老化失修、質(zhì)量低劣、管理不善和灌水技術(shù)落后等原因，灌溉水的利用系數(shù)很低，華北地區(qū)自流渠灌區(qū)和井灌區(qū)土渠的渠系水利用系數(shù)分別為0.30.5和0.60.7(發(fā)達國家已達0.9以上)，渠灌區(qū)和井灌區(qū)的田間水利用系數(shù)分別為0.700.80和0.800.90。此外，目前全國每年有大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和城市生活污水直接排入河湖水體或滲入地下，經(jīng)過處理重復利用的比重很低，不僅造成水資源的浪費，而且對人民健康和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害極大，使可利用的水資源遭受嚴重破壞，從而造成水資源短缺，也為進一步利用帶來很大困難。與此同時，帶來土壤、水文地質(zhì)條件惡化，土

17、地生產(chǎn)能力下降，生態(tài)環(huán)境遭受破壞。1.3 節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展如想處理好缺水和發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉之間的矛盾，只能堅持開源和節(jié)流并舉的兩大方針。就開源來講，隨著水資源開發(fā)程度的不斷提高，水源條件開發(fā)相對容易的地方不斷減少，再新開發(fā)水源難度越來越大，費用也隨之增長。而節(jié)流即節(jié)約用水、提高農(nóng)業(yè)水資源的有效利用率，節(jié)水灌溉又是節(jié)水的一項重要舉措，那么節(jié)水灌溉究竟要節(jié)哪些水呢？將灌溉水自水源輸送到農(nóng)田，滿足作物的需要，可以分為三個環(huán)節(jié)，即通過輸配水系統(tǒng)把水送到田間；在田間為作物所利用；作物吸收的水通過光合、蒸騰作用最后產(chǎn)出收獲量。節(jié)水灌溉在這三個環(huán)節(jié)中都有水可節(jié)。即減少輸配水損失；在田間減少深層滲漏和株間

18、蒸發(fā)；在第三個環(huán)節(jié)中，提高水分的產(chǎn)出率也是節(jié)水。大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)不僅潛力巨大，而且易于實施，費省效宏。因此，保護水資源，堅持科學用水，節(jié)約用水，提高有限水資源的利用率，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)，既是緩解水資源供需矛盾，保證華北地區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的正確選擇，也是建立高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的需要，是我們要長期堅持的一項重要戰(zhàn)略措施。全球性水資源日益緊缺，使世界各國都在致力于發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)，研究并推廣許多行之有效的節(jié)水技術(shù)，諸如渠道襯砌防滲、低壓管道輸水、改進地面灌水技術(shù)、發(fā)展噴灌與微灌、實施節(jié)水灌溉制度、推行水資源優(yōu)化配置和管理、改變作物種植結(jié)構(gòu)、選用作物耐旱品種、進行秸稈或薄膜覆蓋、節(jié)水耕作栽培和化學節(jié)

19、水等。這些技術(shù)，近十多年來在我國也有相當規(guī)模的發(fā)展，并取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益)據(jù)統(tǒng)計，到1992年全國已推廣節(jié)水灌溉工程措施面積約2億畝，其中低壓管道輸水灌溉面積約4350萬畝，噴灌、微灌面積約1300萬畝，渠道防滲控制面積1.4億畝，目前在中央和各級政府的支持下，每年仍以推廣千萬畝的速度增長。而截至1992年，華北四省二市已發(fā)展噴灌、微灌面積約450萬畝，管道輸水灌溉面積約3100萬畝，渠道防滲控制面積約2000萬畝(防滲率20-30)。國際上，以色列的節(jié)水農(nóng)業(yè)科研和開發(fā)居世界領(lǐng)先地位，該國的水、土資源條件很差，平原不足總面積15，沙漠占國土面積23，人均水資源占有量370m3，畝2

20、52 m3但他們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增長速度6070年代為12，80年代為7.5，1993年人均國民生產(chǎn)總產(chǎn)值已超過13000美元，躋身發(fā)達國家行列，其所以持續(xù)、穩(wěn)定、快速增長，重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)科技是重要原因之一，而發(fā)展水利，全面推行節(jié)水灌溉起了極其重要的作用。在過去40年當中，以色列的灌溉面積從占耕地面積的15上升到49，增加了5.7倍，而同期年農(nóng)業(yè)用水量只增長了4.6倍，灌區(qū)單位面積灌溉量從1949年的568 m3畝年降低到1989年的400 m3畝年，即減少了約13，以單位用水的產(chǎn)量來表示的灌溉水生產(chǎn)效率，從1949年的1.6kgm3上升到1989年的2.33kgm3，增長45。單位面積及單方水

21、的出口創(chuàng)匯值1989年比1949年分別增長1.51倍和10倍。面對水資源嚴重不足的局面，以色列在農(nóng)業(yè)發(fā)展中強調(diào)最有效地利用水，并把它作為農(nóng)業(yè)政策的一個重要部分，采取北水南調(diào)，輸水管道將地表水、地下水集中統(tǒng)一調(diào)配管理；制定和執(zhí)行“水法”和鼓勵節(jié)水的水管理政策，以及廢、污、咸水處理利用等一系列開源、節(jié)流措施，并特別重視農(nóng)業(yè)與水利措施結(jié)合以提高水分生產(chǎn)效率。目前以色列已全部采用噴、微灌。滴灌、微噴、移動管線和移動式噴灌，在灌溉面積中的比重已分別占60、10、5和251.4 可行性分析噴灌就是利用水泵和管道系統(tǒng)，在一定的壓力下把水噴到空中，碎成細小的水滴，均勻降落在田間，供給作物水分的一種灌溉方法。它

22、又稱噴灑灌溉，有較顯著的省水增產(chǎn)效益，是一種比較先進的灌水技術(shù)。圖1-1噴灌系統(tǒng)組成示意圖據(jù)估計，到2050年，我國的人口數(shù)量及工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值都將達到最高峰，到那時，缺水的情況會達到前所未有的程度。而從全球水資源情況來看，其水資源總量是一定的，雖然在多種條件下，使可用水增加，但明顯趕不上所需要的水量的增加。因此，進行高效用水，節(jié)約用水是必由之路。我國農(nóng)業(yè)用水占總用水量的72，對節(jié)約農(nóng)業(yè)用水將具有重要意義。就目前來說，噴灌是最有效的節(jié)水和高效用水方法之一。與一般地面灌溉方式相比，噴灌能提高水利用系數(shù)3050，而且，噴灌不僅具有節(jié)水效果，同時還有增產(chǎn)，省地，保土，保肥，適應性強，可綜合利用及便于實現(xiàn)灌

23、溉機械化、自動化的優(yōu)點。因此，在實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)機械化過程當中，噴灌將起到非常重要的作用。在現(xiàn)代化灌溉中，噴灌占有相當?shù)谋壤Ｎ覈F(xiàn)代化灌溉面積(噴微灌)約1533萬hm2 (1998年)，其中噴灌面積約133.3萬hm2，而澳大利亞的噴灌面積能占總灌溉面積的76、德國為53、意大利為100、美國為87。大量生產(chǎn)實踐和田間實踐證明，噴灌有如下許多優(yōu)點:(1)提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì) 。噴灌對增加農(nóng)作物產(chǎn)量的作用是多方面的。噴灌可以適時適量地滿足農(nóng)作物對水分的要求，從每公頃噴灑幾百方水到上千方水，只要控制噴灑的時間、速度即可實現(xiàn)。噴灌大大減少了溝渠和田埂占地，一般可提高耕地利用率7一15，這對于單產(chǎn)較高

24、的小麥等條播作物進一步提高產(chǎn)量效果十分明顯。實踐表明，噴灌比地面灌可提高產(chǎn)量15%25%。噴灌可以調(diào)節(jié)田間小氣候增加近地層空氣濕度，調(diào)節(jié)溫差和晝夜溫差，不但可避免干熱風、霜凍對作物的危害，而且可顯著提高水果、蔬菜、茶葉、煙草等經(jīng)濟作物的品質(zhì)。(2)用水量省 灌溉水的損失，一是發(fā)生在從水源到田間的輸水過程中，二是發(fā)生在田間灌水過程中，即配水過程。我國地面灌溉水利用系數(shù)僅為0.40.45，換言之有一半多的水量在灌溉過程中白白浪費掉了。噴灌通常采用管道和防滲渠道等輸水、配水，輸水損失很小。其次，噴灌是利用噴頭直接將水比較均勻地噴灑到作物葉面上，田面上各處的受水時間相同，只要設(shè)計正確和管理科學，可以不

25、產(chǎn)生明顯的深層滲漏和地面徑流，因此噴灌的灌溉水利用系數(shù)可以達到0.75以上，比傳統(tǒng)的地面灌溉節(jié)水3040。(3)耕地利用率高 灌溉均勻 采用噴灌可以大大減少田間內(nèi)部溝渠，田埂的占地，增加了實際播種面積，可提高耕地利用率7%15%。(4)適應性強 噴灌一個突出的優(yōu)點是可用于各種類型的土壤和作物，受地形條件的限制小。例如：在砂土地或地形坡度達到5%等地面灌溉有困難的地方都可采用噴灌。在地下水位高的地區(qū)，地面灌溉使土壤層過濕，易引起土壤鹽堿化，用噴灌來調(diào)節(jié)上層土壤的水份狀況，噴灌可避免也鹽堿化的發(fā)生。由于噴灌對地形要求低，可以節(jié)省大量農(nóng)田地面平整的工程量。(5)防止水土流失 即保護土壤結(jié)構(gòu)不被破壞和

26、保持土壤肥力。這對于精細控制土壤水分、保持土壤肥力，適應換茬時兩種作物對水分的不同要求極為有利。噴灌像降雨一樣濕潤土壤，不破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，為作物根系生長創(chuàng)造了良好的土壤狀況。(6)節(jié)省勞動力 由于噴灌系統(tǒng)的機械化程度高，可以大大降低灌水勞動強度，節(jié)省大量的勞動力。例如各種噴灌機組可以提高工效2030倍。我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營正向規(guī)模化、集約化方向發(fā)展，同樣面臨著提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率的問題。噴灌的機械化程度高，將大大減輕灌水的勞動強度和提高作業(yè)效率，免去年年修筑田埂和田間溝渠的重復勞動。可以說，噴灌是我國今后全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化最有效的灌溉措施之一。此外，使用噴灌可以在灌水的同時施用肥料、殺蟲劑、保水劑等化

27、學藥物。還可以防止產(chǎn)生土壤的次生鹽堿化和沼澤化，并可以用來開墾荒漠。噴灌的缺點如下：(1)風和濕度對噴灌質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響 風不但會將噴灑的水滴吹到遠處，而且明顯改變了各方向的射程和水量分布，影響灌水質(zhì)量，甚至產(chǎn)生漏噴現(xiàn)象，一般風力大于3級時不宜進行噴灑作業(yè)。灌溉季節(jié)多風的地區(qū)應在設(shè)備選型的規(guī)劃設(shè)計上充分考慮風的不利影響，如難以解決，則應考慮采用其他灌溉方法；而如果空氣濕度過低，蒸發(fā)損失增大，灌溉水利用系數(shù)就會減小，當白天空氣濕度過低時，可以考慮在夜間噴灌，以得到較好的噴灌效果。(2)要求較高的投資 噴灌系統(tǒng)工作壓力較高，對設(shè)備的耐壓要求也高，因而投資一般較高。如固定管道式噴灌系統(tǒng)需投資13

28、50018 000元hm2；半固定管道式噴灌系統(tǒng)需投資4 5006 750元hm2；卷盤式噴灌機需投資4 500元hm2；大型機組約需投資6 000元hm2。這也是當前制約噴灌發(fā)展的主要因素。 (3)相對耗能高 噴灌是利用水的壓力使水流破碎成水滴并且噴灑到規(guī)定范圍內(nèi)，因此噴灌耗能較大。由此可見噴灌具有顯著的省水、省工、少占耕地、不受地形限制、灌水均勻和增產(chǎn)等效果，屬先進的田間灌水技術(shù)。與明渠輸水的地面灌溉相比，噴灌節(jié)水30%50%，糧食作物增產(chǎn)10%20%，經(jīng)濟作物增產(chǎn)20%30%，蔬菜增產(chǎn)12倍。但噴灌也有一定的局限性，如作業(yè)受風影響，高溫、大風天氣不易噴灑均勻，噴灌過程中的蒸發(fā)損失較大等，

29、而且噴灌的投資比一般地面灌水方法投資要高。茶園、露地蔬菜等且用固定式噴灌，大田作物可用機組式噴灌或移動（管道）式噴灌系統(tǒng)。我國雖在20世紀50年代就已建設(shè)了一些噴灌試驗工程，但形成一定規(guī)模地研究、開發(fā)和生產(chǎn)應用則是進入70年代以后的事情。1976年噴灌列入國家科研計劃，19771978年國家計委將噴灌列為重點推廣項目，原水利電力部正式將噴灌列入水利建設(shè)計劃。經(jīng)過20多年的努力，全國絕大部分縣開展了噴灌的試點、示范和推廣工作，噴灌面積達到1266萬hm2。噴灌不同于傳統(tǒng)的地面灌溉，它需要各種專用材料和設(shè)備，為此我國研制了輕小型噴灌機、中心支軸式噴灌機、平移式噴灌機、軟管牽引卷盤式噴灌機、滾移式噴

30、灌機等設(shè)備。其中輕小型噴灌機已形成上10萬臺的年生產(chǎn)能力，電動中心支軸式噴灌機和滾移式噴灌機也已定型并批量生產(chǎn)。另外，我國還自行開發(fā)了塑料管等多種地埋管材和配套管件，開發(fā)了薄壁鋁管、鍍鋅薄壁鋼管等移動管材，并已形成批量生產(chǎn)能力，噴頭以水平搖臂式噴頭為主體，先后開發(fā)了PYl、PY2及ZYl、ZY2等4種系列的金屬搖臂式噴頭以及PYS系列塑料搖臂式噴頭，此外，還有我國獨創(chuàng)的步進式全射流噴頭。這些噴頭規(guī)格比較齊全，均已定型生產(chǎn)。我國原有水泵規(guī)格型號中適合輕小型噴灌機組的并不多，且效率偏低，體積、重量偏大。為此研制了噴灌專用系列水泵，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，“三化”程度高，配套合理等優(yōu)點，已普遍推廣應用

31、。盡管我國的噴灌專用設(shè)備的生產(chǎn)還存在質(zhì)量不穩(wěn)，綜合配套水平不高，專用材質(zhì)有待開發(fā)等問題，但已形成一定的生產(chǎn)能力和供應規(guī)模，基本可以滿足當前建設(shè)節(jié)水灌溉工程的需要。“九五”期間是我國噴灌快速發(fā)展的時期，黨的十四屆五中全會和八屆人大四次會議上明確提出要“大力普及節(jié)水灌溉技術(shù)”，1996年國務院決定在全國建設(shè)300個節(jié)水增產(chǎn)重點縣，以點帶面，推動全國節(jié)水灌溉的普及。這種形勢有力地促進了噴灌事業(yè)的發(fā)展，全國噴灌面積從1992年的83.3萬hm2發(fā)展到1997年的126.7萬hm2，年平均增長率超過10。噴灌面積的發(fā)展帶動了噴灌材料設(shè)備生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展，不但應用較有基礎(chǔ)的輕小型噴灌機組和金屬移動管道的市

32、場需求增加，以往應用較少的卷盤式噴灌機和圓形噴灌機的市場需求也呈現(xiàn)加大趨勢。我國噴灌面積到1985年已達到66.7萬hm2，此后因農(nóng)村生產(chǎn)體制的變革以及對節(jié)水灌溉的認識比較膚淺，噴灌面積發(fā)展不快，各地區(qū)的發(fā)展也很不平衡。1985年原水利電力部組建了中國噴灌技術(shù)開發(fā)公司(1987年更名為中國灌排技術(shù)開發(fā)公司)負責開發(fā)和引進噴灌技術(shù)，并向發(fā)展噴灌的基層單位發(fā)放專項貼息貸款，有力地支持了各地發(fā)展噴灌、微灌的積極性。如北京市順義縣19851988年推廣半固定式噴灌，全縣5.3萬hm2耕地都使用了噴灌，取得了顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，為我國在糧食作物上大規(guī)模發(fā)展噴灌提供了很有說服力的例證和成功經(jīng)驗。2

33、蘋果樹地噴灌系統(tǒng)設(shè)計峪口有一塊果樹地，南北長280m，東西寬130m，共36400m2。約3.6公頃，54畝。地塊中全部種植蘋果。地形特點：地塊形狀比較規(guī)則，東西坡度大約為10°。此地原無灌溉設(shè)施。離地不遠處有一口深25 m的水井，流量為25 m3/h，可連續(xù)抽水46 h，已有380V動力線，變壓器容量為10 kVA。水質(zhì)良好可灌溉果樹地。現(xiàn)計劃投資利用該水源向此片果樹地鋪設(shè)噴灌系統(tǒng)，以滿足果樹生長對水分的要求。經(jīng)勘測、規(guī)劃后，確定建設(shè)半固定管道式噴灌工程，投資按2011年最低貸款利率6%計息。2.1 蘋果樹地噴灌設(shè)計基本資料2.1.1果樹地水源情況水源位置：地塊西部不遠處的水井。水

34、的pH值：7.5。水質(zhì)情況：見表1，礦化度<1500mg/L，此處水質(zhì)適用于灌溉。2.1.2果樹地 氣侯狀況平均氣溫：年平均氣溫10.3，無霜期177天，0積溫4600，年日照時數(shù)2600 h；多年平均降雨量為700mm，80集中在6、7、8兩月，春旱和秋旱頻率為55；月最大日平均水面蒸發(fā)量：9.2mm，出現(xiàn)在5月，日最大水面蒸發(fā)量12mm/d，出在7月上旬；月最高溫度：41.2；月最低溫度：-26.5；相對濕度：60；主風向：西北。表1 水質(zhì)情況表序號 種類 含量(mg/L) 序號 種類 含量(mg/L)123456789PH 7.5 6 氟化物 0.8濁度 7 7 氰化物 無硬度 2

35、79 8苯酚類 無鋅離子 無鐵離子 0.285鋁離子 311碳酸鹽 306葉綠素A 無水溫 20硫酸鹽 42.4 9氯化物 12.1 10磷酸鹽 0.245 17細菌總數(shù) 19 piceml 18含砂量 19鈣離子 461 202.1.3 地理位置與地形灌區(qū)面積：36400m2 ，約合3.6公頃，84.3畝；地塊形狀為比較規(guī)則的長方形；地勢東高西低。坡度大約為10°；南北長280m，東西寬130m。2.1.4 果樹地土壤資料土壤類型為砂壤土，土壤田間持水量22(重量%)，土壤含水量上下限按持水量的85%與65%設(shè)計。土層厚度1m左右，以下是破碎基巖。計劃濕潤層深度為60cm；土壤容重

36、為1.45g/cm3 。2.1.5 作物種植情況果樹株距3.0m，行距3.0m，果樹進入盛果期平均樹冠直徑4.0m。作物走向：延梯田方向平均種植。以往地面灌溉實測結(jié)果表明，作物耗水高峰期為7月，該月日均耗水量5.6mm/d。現(xiàn)有灌溉方式：部分漫灌，大部分靠自然降雨。2.1.6 動力系統(tǒng)資料用水泵抽水，并使水具有規(guī)定的水頭；配備與水泵相配套的電動機；本地區(qū)的供電在灌溉季節(jié)基本有保證；電費按2006年收費標準0.6元/kwh；2.1.7 其他資料噴灌系統(tǒng)的設(shè)備購置、安裝等均委托噴灌工程公司進行灌區(qū)的交通狀況良好，運輸較為方便。2.2 灌水定額與灌水周期的制定2.2.1 灌水定額制定設(shè)計灌水定額和灌

37、水周期是確定噴灌系統(tǒng)設(shè)計流量的依據(jù)，直接影響著噴灌工程的投資。灌水定額是指一次灌水的水層深度或一次灌水單位面積的水量。根據(jù)資料分析蘋果樹的濕潤層深度h=60cm；土壤的含水量上下限按田間持水量的85%與65%設(shè)計。砂壤土的容重為1.45g/cm3，其田間持水量為22(重量%)，因風速低于3.4m/s，噴灑水利用系數(shù)取，則灌水定額按公式計算為： (1)式中： m設(shè)計灌水定額；h計劃濕潤層深度，取60cm、 適宜土壤含水量的上下限（重量百分比）噴灑水利用系數(shù)2.2.2灌水周期制定灌水周期指灌區(qū)一次灌水所需要的天數(shù)。根據(jù)上述資料，高峰期蘋果樹日均需水量為5.6mm/d，則現(xiàn)階段蘋果樹的灌水周期為：

38、(2)取灌水周期為7天。式中： 設(shè)計灌水定額作物日需水量噴灑水利用系數(shù)2.3 管道規(guī)劃設(shè)計方案灌區(qū)地勢東高西低，自上而下分為5塊梯田，平均每塊地塊長280m，寬26m，面積為7280m2。再將整個地塊延南北方向平均分為5個小區(qū)，每個小區(qū)長56m，寬130m。即將每塊梯田都分為的5個地塊。在灌水周期的7天內(nèi)，各小區(qū)內(nèi)部可進行單支管輪灌。此方案的優(yōu)點是支管沿等高線布置，無逆坡支管，輸水管雖有兩級，但干管已經(jīng)分流，可以適當減小管徑，輸水配水管道的總長度也較短。此種方案的投資較低，比較經(jīng)濟合理，適用于現(xiàn)階段此種植地的現(xiàn)狀。圖2-1干管布置示意圖另，初步確定本設(shè)計采用“豐”字型管道布置。“豐”字型布置的

39、示意圖，如圖2-2所示。1-井；2-泵站；3-干管；4-分干管；5-支管；6-噴頭 圖2-2 “豐”字形布置2.4噴頭選型和布置間距組合因為采用小區(qū)的輪灌方式，所以用單支管的運行方式。如遇到特殊的情況，則另行處理。2.4.1 確定控制噴灌質(zhì)量的參數(shù)砂壤土的允許噴灌強度為，因平均坡度小于5%，所以不用折減。風向多為西北風與西南風，相當于與支管成和，當風速為2.7 m/s時，選，因風向夾角為，所以調(diào)整為：考慮到本設(shè)計中最不利情況為風向夾角為的情況。可查的公式計算風系數(shù)則 當，可查得間距系數(shù)。將、帶入公式：得 (3)2.4.2 噴頭選型及其參數(shù)確定查表可知，蘋果樹的噴灌系統(tǒng)霧化指標不應低于30004

40、000hp/d。一般取上限較為妥當。根據(jù)分析，應選擇噴頭，此噴頭工作壓力為300kpa,嘴徑為6×3，此時流量，射程R=16.5m,允許噴灌強度。選擇本組參數(shù)主要考慮兩個因素，一是噴頭的射程合適，一個26寬的地塊只需一個噴頭就可將其寬度全面覆蓋；另一個是按布置方案，支管的流量在15m3/h左右，按噴頭的流量，差不多是5個噴頭。管長也大致合適。根據(jù)上述指標計算霧化指標與噴灌強度霧化指標 ：滿足噴灌工程技術(shù)規(guī)范要求。噴灌強度 ：故霧化程度和設(shè)計噴灌強度均滿足要求。2.4.3 確定間距組合根據(jù)所確定的和，現(xiàn)在已知R=16.5m則移動鋁管的節(jié)長有4、5、6m三種，現(xiàn)選用3節(jié)5m管，則；鋼絲水

41、泥管等節(jié)長均為3m，支管間距可為15m，考慮到風向為西北時，理應取，所以選定。最后確定；噴頭選用型，工作參數(shù)，；性能參數(shù)，R=16.5m，。按設(shè)計風速，根據(jù)噴灌工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定選取的布置間距，其組合的均勻度滿足噴灌工程技術(shù)規(guī)范要求。2.5 噴點的組合布置設(shè)計2.5.1 確定噴頭工作點及支管位置參考圖紙1，在圖中標出一、二、三干管的位置，再由東邊界開始，間隔15m布置第一條支管，以后每隔15m布置一條，一、二、三干兩側(cè)均如此布置，再由每條支管入口后8m處布置噴頭工作點，再沿支管每隔15m布置一個噴頭工作點，最后將支管編號，整個灌區(qū)有25個支管工作位置，有125個噴頭工作點。2.5.2 計算噴頭在

42、工作點上噴灑的時間 (4)式中： 噴頭間距，取15m； b支管間距，取15m； m設(shè)計灌水定額，45mm； q單噴頭灌水量，2.71。即噴頭在工作點上噴灑時間為3.74h，約等于3小時45分。2.5.3 計算支管每日可噴灑的工作位置數(shù)為充分利用每天可能的噴灌時間，也避免在剛剛噴灌過的濕地上拆裝支管，確定配置兩套備用移動支管，因此支管的拆裝不占用噴灑作業(yè)時間。根據(jù)基本資料提供的情況，噴灌不在夜間作業(yè)，白天則有13h可以工作，所以 (5)式中： 每天可噴灑位置數(shù)；T每天的工作時間；t噴頭在工作點上的噴灑時間。取，即支管每天可噴灑3個位置，由布置示意圖可知，相應的噴頭每天可噴15個工作點。2. 5.

43、 4 計算每根干管每次同時噴灑的支管數(shù) (6)即每根干管每次同時噴灑的支管數(shù)為2。2.6 輪灌編組和工作制度輪灌編組的原則應遵循：（一）流量分散原則，即同時工作的噴頭數(shù)和支管不要集中于一處，以免造成管道中流量過大。（二）流量均衡原則，既各次工作的噴頭數(shù)大致相同，允許出現(xiàn)一兩個變化，但不宜變化過大，以免出現(xiàn)噴頭數(shù)過多、壓力過低或噴頭數(shù)過少壓力過高的現(xiàn)象。（三）便于運行管理的原則，包括移動管道時總距離最短，不要移動到剛噴過水的新位置等。同時應滿足上述計算的灌水周期、灌水定額等。噴灌系統(tǒng)的工作制度，就是支管輪灌方式或移動方式。圖2-3兩根支管同時工作時的輪灌方式支管輪灌方式，對于半固定式系統(tǒng)就是支管

44、的移動方式。支管輪灌方式不同，干管中通過的流量不同，因此，適當選擇輪灌方式，可以減小干管管徑，降低投資。下面介紹常用的兩根支管同時工作時的幾種工作方式。見圖2-3。本設(shè)計采用的是方式（d）進行輪灌。每個管段控制的支管工作位置見表表2.支管工作位置表管道名稱管長編號條數(shù)噴頭工作點數(shù)一干輸水段AB165mAB-配水段BC120m1-101050二干配水段AD120m11-201050三干輸水段AE90mAE-配水段EF120m21-25525表3.支管輪灌順序表輪灌順序一干二干三干支管號噴頭數(shù)支管號噴頭數(shù)支管號噴頭數(shù)支管號噴頭數(shù)支管號噴頭數(shù)第一天支15支65支115支165支215第二天支25支7

45、5支125支175支225第三天支35支85支135支185支235第四天支45支95支145支195支245第五天支55支105支155支205支255由于各小區(qū)絕大多數(shù)情況只有一條支管工作，可以互不干擾，但每個小區(qū)的支管工作順序組合起來之后對B、F兩點的壓力影響并不小，現(xiàn)將比較后的較好的輪灌順序列如表3。2.7 確定各級管道的流量設(shè)計流量的計算如下： 由于第三干管上每次只開一條支管，所以： 主干管的流量為：2.8 管道系統(tǒng)設(shè)計2.8.1 主干管設(shè)計主干管為水泵的出水管，長約20m。仍然采用鋼絲網(wǎng)水泥壓力管。主干管的流量為40.65。則主干管的管徑為： (9)式中： D管道直徑（mm）；Q管

46、道流量（）；V管中水的流速（m/s）。則選用內(nèi)徑為150mm的鋼絲網(wǎng)水泥壓力管。2.8.2 支管設(shè)計選用山西產(chǎn)薄壁鋁管，每節(jié)長度為5m，每條支管13節(jié)，其中有4條帶支管座。支管與干管上的給水栓用快速接頭連接，入口后一段支管選用維塑軟管，長3m，因此每條支管長68m，第一個豎管座至給水栓的距離為8m，其后每隔15m鋁管有一豎管座，支管末端為第五個豎管座。為方便拆卸安裝，支管采用同一口徑。按規(guī)范要求，支管上任意兩個噴頭之間的水頭差應不超過噴頭壓力水頭的20%，即。由于所選用的鋁管在豎管座處的局部水頭損失不大，且于其后均有一部分流速水頭轉(zhuǎn)化為壓力水頭，所以式中的可用沿程水頭損失帶入計算。另外從各條支

47、管位置處的地形來看，基本按照等高線布置。查噴灌工程手冊，可查得、，又當，孔口數(shù)、時，多口系數(shù)F=0.499。各支管中首末兩噴頭的地形高差為0m（同一支管上噴頭沿等高線布置），將數(shù)據(jù)帶入公式得： (7)解得：選擇外徑40mm，內(nèi)徑38mm的鋁管作為移動式支管。2.8.3 干管設(shè)計干管選擇浙江產(chǎn)鋼絲網(wǎng)水泥壓力管，節(jié)長3m，先用經(jīng)濟管徑法初選，待進行水力計算后調(diào)整管徑。干管每天工作13小時，按每年工作100天計。則干管的管徑為： (8)由于第三干管的流量不同于第一第二干管，所以管徑可能不同，各管的設(shè)計管徑及實際管徑見下表：表.各管段經(jīng)濟管徑及實際管徑管段設(shè)計流量16.2616.268.13實選管徑7

48、575602.8.4 管道水力計算（一）支管入口壓力水頭本設(shè)計中最大水頭差產(chǎn)生在首末端噴頭間，所以應該選用末端噴頭入口壓力作為計算基準。支管入口水頭應等于末端噴頭工作水頭、末端噴頭入口與支管入口的高程差，豎管水頭損失與支管水頭損失諸項之和，由于噴頭入口壓力按國家標準規(guī)定系指噴頭實際入口下200mm處的測管壓力，所以豎管的計算長度應為豎管高度減0.2m。選用鋁質(zhì)豎管，內(nèi)徑25mm，長度1.2m，計算長度1m.末端噴頭的工作水頭以設(shè)計噴頭壓力的90計（用降低0.1的方法）支管沿等高線布置，入口與末端無高差，因此支管的壓力水頭為：即支管入口壓力水頭需保證有30.58m.（二）管道水頭損失計算（1）沿

49、程水頭損失 (10)式中：摩阻系數(shù)；b管徑指數(shù)；m流量指數(shù)。多口系數(shù)： (11)式中： N噴頭數(shù)目，N=5；X位置系數(shù)，X=1。故，支管的沿程水頭損失為：田間末級干管的沿程水頭損失多口系數(shù)：F=0.54從水泵房到一、二干最遠處一組輪灌區(qū)干管的沿程水頭損失沿程水頭總損失：（2）局部水頭損失 (12)局部水頭損失系數(shù)之和：（3）噴灌系統(tǒng)的設(shè)計水頭考慮高差與揚程水頭損失對揚程的影響取2.9 水泵選型根據(jù)工程所在位置的環(huán)境、水源條件和設(shè)計揚程、流量等實際情況，參照水泵制造廠提供的性能參數(shù)及水泵的性能曲線圖選定所需要的水泵型號為IS100-65-250。主要性能指標為，配套電機型號為，功率為，效率。3

50、材料設(shè)備選用和工程預算3.1 主要材料設(shè)備的選用及投資噴灌系統(tǒng)的主要設(shè)備及投資列表如下表5. 噴灌系統(tǒng)的主要設(shè)備材料表序號名稱規(guī)格單位數(shù)量單價(元)復價(元)備注1鋁管TPL40-5節(jié)656542252鋼絲網(wǎng)水泥管75-3m節(jié)1404563003鋼絲網(wǎng)水泥管60-3m節(jié)703524504鋼絲網(wǎng)水泥管150-3m節(jié)7483365快接軟管TPL40-3根535.5177.56豎管33根25287007噴頭個255213008直接頭40個4018.57409堵頭TPL40個531510給水栓上體TPL40個535.5177.511異徑三通75×40×75個1066.566512異

51、徑三通60×40×60個5533313四通150×150×150個1757514閥門40 個5 2512515閥門75個25210416閥門60個1353517閥門150個165651890度彎頭75個142421990度彎頭60個136.536.520漸縮管150×75個2244821漸縮管150×60個1202022壓力表1MPa個54522523流量計3英寸個220040024水泵IS100-65-250個12800280025電動機個12400240026安裝附件200027規(guī)劃設(shè)計費按設(shè)備費5%計1289.828安裝施工費按設(shè)備費5%計1289.829運費300030稅金及不可預見費設(shè)備費10%計2579.5合計33953.4此噴灌系統(tǒng)主要設(shè)備及投資費共25794.3元，平均每公頃設(shè)備投資7165.1元，每畝投資477.7元。規(guī)劃、設(shè)計、安裝、運輸、施工、稅金及不可預見費共8159.1元，平均每公頃2266.5元，每畝151.1元。此噴灌工程總投資33953.4元，平均每公頃投資9431.5元，每畝投資628.8元。3.2 噴灌系統(tǒng)總費用計算（一）工程總投資折算（分析期20年）由動態(tài)折舊公式：得： (13)式中： 折