半固定噴灌設(shè)計(jì)

1、半固定式噴灌工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目區(qū)實(shí)施半固定式噴灌面積1000畝，種植作物主要為冬小麥和夏玉米，典型地塊選擇在*村，水源為深層地下水，單井控制面積在97畝。（1）地塊的選擇由于管道用量與機(jī)井位置、地塊形狀、控制面積等因素有關(guān)，根據(jù)這些因素，噴灌地塊選擇*村，地塊控制面積為97畝。地塊基本情況見表6.3-36。表6.3-36 半固定式噴灌地塊基本情況表鄉(xiāng)鎮(zhèn)村名機(jī)井編號(hào)動(dòng)水位埋深（m)井出水量（m3/h)南北長(zhǎng)（m）東西寬(m)控制面積（畝）種植作物土壤*404019035797小麥、玉米砂壤土（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：噴灌設(shè)計(jì)保證率不低于90%；噴灌設(shè)計(jì)噴灑強(qiáng)度15mm/h;噴灌的霧化指標(biāo)，W30004000；噴

2、灌均勻系數(shù)，Cu>0.75;灌溉水利用系數(shù)，=0.8。（3）灌溉制度與工作制度設(shè)計(jì)灌水定額凈灌水定額計(jì)算：m=1000h(12)式中：m凈灌水定額(mm)；h計(jì)劃濕潤(rùn)層深度(m)，取h=0.4m；土壤干容重(g/cm3)，砂壤土取1.4g/cm3；1土壤適宜含水率上限（%），土壤適宜含水率上限為田間持水量的90%，田間土壤持水量（%），以重量百分率計(jì)，取17%，則1=17%×90%=15.3%；2土壤適宜含水率下限（%），土壤適宜含水率的下限為田間持水量的70%；田間土壤持水量（%），以重量百分率計(jì)，取17%，則2=17%×70%=11.9%。經(jīng)計(jì)算凈灌水定額為m=1

3、000×1.4×0.4×(15.3%11.9%)=19.0mm。灌水周期T設(shè)計(jì)灌水周期由下式確定：T=m/EP式中：T設(shè)計(jì)灌水周期，d；m設(shè)計(jì)凈灌水定額，mm；EP作物需水高峰期平均日耗水量，mm/d，考慮項(xiàng)目區(qū)種植作物多為冬小麥和夏玉米，綜合日耗水量按5mm/d。經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)灌水周期為4天。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表6.3-37。表6.3-37 灌水定額、灌水周期計(jì)算表灌溉方式灌溉作物濕潤(rùn)層Ep（mm/d）土壤容重（g/cm3）凈灌水定額灌水周期（d）深度（m）（m3/畝）（mm）半固定式噴灌冬小麥0.451.428.5194單井控制面積計(jì)算管道設(shè)計(jì)流量計(jì)算采用下式：式中：Q

4、機(jī)井出水量，40m3/h；A灌溉面積，畝；Ea設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，取5mm/d；t水源每日供水時(shí)間，15h/d；灌溉水利用系數(shù)，取0.8。根據(jù)以上公式可得，單井控制面積為143.9畝。（4）管道系統(tǒng)布置根據(jù)地塊形狀采用干管、分干管和支管三級(jí)管道，支管沿作物種植方向布置，分干管垂直于支管布置，干管垂直于分干管布置，干管、分干管均埋入地下，埋入深度為0.8m，支管為移動(dòng)管道，鋪在地面上。（5）噴頭的選擇和組合形式噴頭的選擇根據(jù)種植物為小麥和玉米，土壤為砂壤土等條件，以及各種噴頭的特性和適用范圍，選擇ZY-2噴頭，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，在國(guó)內(nèi)使用較為廣泛，工作參數(shù)詳見表6.3-38。表6.

5、3-38 噴頭性能參數(shù)一覽表噴頭型號(hào)噴咀直徑（mm）噴頭壓力（Kpa）流量（m3/h）射程（m）ZY-26.5/3.12503.0918噴頭的噴灑方式和組合形式區(qū)灌溉季節(jié)無(wú)固定風(fēng)向，平均風(fēng)速2m/s，按最不利的垂直于風(fēng)速布置，采用正方形組合形式。設(shè)計(jì)噴頭組合間距根據(jù)噴灌工程技術(shù)規(guī)范GB/T50085-2007中4.2.4條規(guī)定，內(nèi)容見表6.3-39。a=b=18×1=18，取a=b=18m。表6.3-39 噴頭組合間距表設(shè)計(jì)風(fēng)速組合間距垂直方向平行方向0.31.6（1.11.0）R1.3R1.63.4（1.00.8）R（1.31.1）R3.45.4（0.80.6）R（1.11）R（6

6、）噴頭的噴灑方式與運(yùn)行方式針對(duì)本灌溉區(qū)氣象條件及地形情況，選用全圓噴灑方式。該設(shè)計(jì)根據(jù)井的出水量和地塊形狀及尺寸確定采用多支管多噴頭運(yùn)行方式。（7）校核噴灌強(qiáng)度霧化指標(biāo)驗(yàn)算霧化指標(biāo)W=H/d=250×100/6.5=3846式中：H工作壓力為250Kpa；d噴嘴直徑6.5mm;W=3846，300038464000滿足作物對(duì)噴頭霧化的指標(biāo)要求。噴灌強(qiáng)度驗(yàn)算I.砂壤土允許噴灌強(qiáng)度為允許=15mm/h；II.設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度=KWCs；式中：KW影響噴灌強(qiáng)度的風(fēng)系數(shù)，多支管多噴頭全園噴灑時(shí)，取KW=1；C影響噴灌強(qiáng)度的組合系數(shù)，按最不利情況考慮，多支管多噴頭同時(shí)噴灑時(shí)，布置系數(shù)為：C=R2/

7、（ab）=3.14×182/（18×18）=3.14；s為無(wú)風(fēng)情況下，單噴頭全園噴灑時(shí)的計(jì)算強(qiáng)度，單噴頭無(wú)風(fēng)條件下全圓噴灑灌溉強(qiáng)度為：s=1000×qp/(R2)= 1000×3.09×0.84/（3.14×182）=2.55mm/h；=KWCs =1.0×3.14×2.55=8.01mm/h。III噴灌強(qiáng)度8.01mm/h小于允許噴灌強(qiáng)度15mm/h，即組合噴灌強(qiáng)度滿足土壤允許噴灌強(qiáng)度的要求。（8）噴灌工作制度和運(yùn)行方案的擬定噴頭在工作點(diǎn)上的噴灑時(shí)間設(shè)計(jì)噴頭的組合間距為18×18m，支管上噴頭流量q3.

8、09m3/h，噴頭在工作點(diǎn)上的噴灑時(shí)間為：t支=Sm×Sl×m/1000q=18×18×19/(1000×3.09×0.8)=2.5(h)。支管每天可噴灑的工作位置數(shù)為充分利用每天可能的噴灌時(shí)間，也避免在剛噴灌過(guò)的濕地上拆裝支管，確定配置5套備用移動(dòng)支管，因此支管的拆裝不占用噴灑作業(yè)時(shí)間。每天的工作時(shí)間為15h，所以：n=15÷2.5=6，取n=6，即支管每天可噴灑6個(gè)位置。每次同時(shí)噴灑的支管數(shù)根據(jù)機(jī)井出水量，計(jì)算同時(shí)工作的噴頭數(shù)nt=Q/q=40/3.09=13（個(gè)）又根據(jù)工程機(jī)井實(shí)際控制的地塊形狀，確定支管上設(shè)計(jì)噴頭數(shù)為

9、6或7個(gè)，設(shè)計(jì)同時(shí)工作的支管數(shù)為2根。同時(shí)工作的噴頭數(shù)、同時(shí)工作的支管、輪灌周期的劃分見表6.3-40。表6.3-40 半固定式噴灌地塊的工作制度表鄉(xiāng)鎮(zhèn)村名機(jī)井編號(hào)噴頭一個(gè)位置上工作時(shí)間(t)每天工作小時(shí)數(shù)(n)噴頭每日工作位置數(shù)(n)噴頭總位置數(shù)（個(gè)）同時(shí)工作噴頭數(shù)(個(gè))每條支管布置的噴頭數(shù)（個(gè)）同時(shí)工作支管數(shù)(個(gè))輪灌組數(shù)(個(gè))*2.5156312136或7224輪灌組校核輪灌組數(shù)目：NTt日/ t'式中： N允許輪灌組最大數(shù)目，取整數(shù)；T設(shè)計(jì)灌水周期；t日日運(yùn)行的小時(shí)數(shù)；t'單個(gè)出水口灌水延續(xù)時(shí)間。計(jì)算得最大輪灌組為24組。輪灌組校核見表6.3-41。表6.3-41 半固

10、定式噴灌地塊輪灌組數(shù)表鄉(xiāng)鎮(zhèn)村名機(jī)井編號(hào)日運(yùn)行的小時(shí)數(shù)（h）噴頭工作時(shí)間t（h）允許輪灌組數(shù)（組）同時(shí)工作的支管個(gè)數(shù)（個(gè)）實(shí)際輪灌組數(shù)（組）*152.524224（9）設(shè)計(jì)流量及管徑的確定干管，分干管都埋于地下，都采用0.63MPaPVC管材；支管鋪設(shè)于地面，為增加使用壽命采用鋁合金管材。根據(jù)輪灌組的劃分及管道布置情況，為方便拆卸連接，采用75同一管徑。各級(jí)管道設(shè)計(jì)流量及管徑見表4-23。經(jīng)濟(jì)管徑的確定管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)管徑由下式計(jì)算得出：式中：D管段直徑，m；q管段流量，m3/s；v經(jīng)濟(jì)流速，1.3m/s。表6.3-42 經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算表地塊qvD管徑選擇*村 號(hào)井0.0111.3103110管材選擇P

11、VC-U管。根據(jù)給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材（GB/T10002.1-2006），現(xiàn)有塑料生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的管材（外徑）有110、125、160等系列；由于項(xiàng)目區(qū)地形高差不大，管道壓力選用0.63Mpa。據(jù)計(jì)算，選擇干管、分干管徑為110mm，公稱壓力0.63Mpa，壁厚2.7mm。半固定式噴灌工程設(shè)計(jì)流量及管徑見表6.3-43。表6.3-43 半固定式噴灌工程設(shè)計(jì)流量及管徑表鄉(xiāng)鎮(zhèn)村名機(jī)井流量（m3/h)管徑（mm）編號(hào)支管分干管干管支管分干管干管*村21.63404075110110校核支管管徑，項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)平坦，同一條支管上噴頭間地形高差為零，最大的水頭差是在支管上首末兩個(gè)噴頭之

12、間。即支管的沿程損失小于0.2hp，hp為噴頭設(shè)計(jì)工作壓力，取25m。鋁合金管管材f=8.61×104，m=1.74，b=4.74，一條支管上噴頭數(shù)為7個(gè)，X=0.5，多口系數(shù)F=0.4。hf支=（8.61×104LQ1.74/d4.74）F =0.4×（8.61×104×114×21.631.74/724.74）=3.24m0.2hp=0.2×25=5mhf支=3.24<5，因此選用管徑為75mm，壁厚為1.5mm的鋁合金制管滿足要求。（10）水力計(jì)算干管、分干管均為固定式管道，采用PVC塑料管。支管為移動(dòng)管道，采用

13、鋁合金管。管網(wǎng)水力計(jì)算采用的公式：I.PVC硬質(zhì)塑料管沿程水頭損失：hf=9.48×104LQ1.77/d4.77II.泵管、豎管沿程水頭損失：hf=6.25×105LQ1.9/d5.1III.鋁合金管沿程水頭損失:hf=（8.61×104LQ1.74/d4.74）F式中：hf沿程水頭損失，m；L管長(zhǎng)，m； Q流量，m3/h； d管道內(nèi)徑，mm； F多口系數(shù)，（ ，式中：N噴頭或孔口數(shù)，X多孔支管道首孔位置系數(shù)，即支管入口至第一個(gè)噴頭（或孔口）的距離與噴頭（或孔口）間距之比，本設(shè)計(jì)為0.5，m流量指數(shù)，本設(shè)計(jì)為1.74）F=0.4。以上局部水頭損失均按沿程水頭損失

14、的0.1倍計(jì)算。見水力計(jì)算表6.3-44。表6.3-44 *村半固定式噴灌工程水力計(jì)算表管路名稱管材名稱壁厚（mm）內(nèi)徑（mm）管長(zhǎng)（m）沿程水頭損失（m）局部水頭損失（m）總水頭損失（m）泵管100468.7 0.87 9.57 干管、分干管110PVC41523555.36 0.54 5.90 支管75鋁合金管1.5721143.24 0.32 3.56 豎管33鍍鋅管2291.50.10.01 0.11 合計(jì)17.4 1.74 19.14 (11)揚(yáng)程計(jì)算及水泵選型水泵揚(yáng)程為：H=h沿+h局+H井+H豎管+Z+Hp式中：h沿系統(tǒng)沿程水頭損失，m；h局系統(tǒng)局部水頭損失，m；H井機(jī)井動(dòng)水位埋

15、深，m；Z地面高差，m；H豎管豎管高度，m；Hp噴頭工作水頭，按設(shè)計(jì)噴頭壓力的90%計(jì)算，m。計(jì)算結(jié)果見表6.3-45。表6.3-45 半固定式地塊水泵揚(yáng)程計(jì)算表鄉(xiāng)鎮(zhèn)村名機(jī)井編號(hào)總水頭損失（m）動(dòng)水位埋深(m)豎管高度(m)噴頭水頭（m）設(shè)計(jì)揚(yáng)程（m）水泵型號(hào)配套功率（kw）*村19.14401.52585.64200QJ40-91/718.5(12)材料用量及投資估算半固定管道式噴灌系統(tǒng)設(shè)備材料有首部水泵、泵管及附屬設(shè)備，地埋干管、支管、噴頭、閘閥及其它附件。詳見噴灌工程設(shè)計(jì)材料用量和投資概算表6.3-46。表6.3-46（1） *村1號(hào)井半固定式噴灌工程材料投資及概算表序號(hào)名稱及規(guī)格規(guī)格型

16、號(hào)單位數(shù)量單價(jià)安裝費(fèi)(元)復(fù)價(jià)(元)一首部系統(tǒng)340891配套水泵200QJ63-144/12臺(tái)1165001650181502進(jìn)排氣閥個(gè)1505553止回閥塊1380384184法蘭短管DN100m68085285法蘭彎頭DN100個(gè)3110113636PVC法蘭110個(gè)1505557首部配件套1100101108軟啟55KW套1500050055009泵管DN140m100808880010壓力表1MPa塊110010110二 管道工程171865.849PVC管材160（0.63MPa）160 0.63MPAm109536.653.66544144.92510鋁合金直管75×1.5mm75根25219819.854885.611鋁合金三通管75×1.5mm75×33根126210212910612截閥體75個(gè)2710010297013截閥開關(guān)75個(gè)1811511.5227714噴灌專用彎頭出水口DN160×DN80個(gè)21801839615噴灌專用三通出水口DN160×DN80個(gè)2718018534616雙承丁字三通DN75個(gè)1850599017PVC三通DN160個(gè)1