節(jié)水灌溉技術(shù)設(shè)計示例分析

2023/2/21低壓管道灌溉工程設(shè)計示例2023/2/223低壓管道灌溉工程設(shè)計示例一、基本資料二、工程設(shè)計水源工程輸配水工程管道設(shè)計流量管道水力計算排水系統(tǒng)設(shè)計建筑物工程2023/2/24一、基本資料1.自然條件

地形、地貌項目區(qū)位于太行山山前平原和冀南沖積平原交接地帶，屬滏陽河水系沖積平原，地勢平坦開闊，地勢由西南向東北微有傾斜，地面自然坡降為1：3000，地貌類型為平原。

水文地質(zhì)含水組埋深在100－150米左右，富水性好，單井出水量一般為60－80m3/h，含水層厚度在30－35米之間，水質(zhì)良好，水量豐富，屬一級水，適宜農(nóng)作物長期灌溉。2023/2/25氣候項目區(qū)屬暖溫帶半濕潤區(qū)，大陸性季風(fēng)氣候特征明顯，四季分明。春季少雨多風(fēng)，氣候干燥，天氣多變；夏季高溫高濕，雨量集中，多災(zāi)害性天氣；秋季天高氣爽，冷暖適中，日照充足；冬季寒冷干燥。年平均氣溫13℃,土壤凍結(jié)深度達40厘米左右。多年平均降水量475.1mm，十年一遇一日暴雨量為141.1mm。全年南風(fēng)較多，全年平均風(fēng)速為2.5米/秒。土壤

項目區(qū)土壤屬沙壤質(zhì)潮土，耕作層厚度一般在30cm左右。

植被主要栽培作物種類很多，主要為小麥和玉米。2023/2/262.生產(chǎn)條件3.社會經(jīng)濟條件（二）生產(chǎn)現(xiàn)狀（一）水利工程現(xiàn)狀（三）灌區(qū)生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃和水利利用（四）動力和機械設(shè)備（五）當?shù)夭牧虾驮O(shè)備生產(chǎn)供應(yīng)情況（一）灌區(qū)的行政區(qū)劃（二）經(jīng)濟條件（三）交通情況（四）市、鎮(zhèn)、村發(fā)展規(guī)劃2023/2/27二、工程設(shè)計水源工程輸配水工程管道設(shè)計流量管道水力計算排水系統(tǒng)設(shè)計建筑物工程2023/2/282.1水源工程灌溉水源選擇經(jīng)過水資源平衡分析，結(jié)合項目區(qū)的實際情況，項目區(qū)內(nèi)灌溉水源選擇地下水作為灌溉水源。水源工程設(shè)計單井控制面積計算井距計算井深與井徑設(shè)計2023/2/292.1.1、單井控制面積的計算根據(jù)《機井技術(shù)規(guī)范》（SL256-2000）中2.4.5單井控制面積公式計算：

Q—單井出水量，m3/h，根據(jù)當?shù)靥峁┵Y料為60m3/h；

—輪灌一次所需要的時間，13d；t—灌溉期每天開機時間，20h；

—灌溉水利用系數(shù)，取0.9；

—干擾抽水的水量消減系數(shù)，0.10；m—綜合凈灌水定額，m3/畝，根據(jù)當?shù)靥峁┵Y料為40m3/畝。2023/2/210考慮到項目區(qū)地下水資源的可持續(xù)利用，經(jīng)計算確定每眼機井的控制面積為300畝左右。2023/2/2112.1.2、井距計算方形排列布井時的井距根據(jù)《機井技術(shù)規(guī)范》（SL256-2000）中公式2.4.6－1進行計算：一般而言，為了便于管理，機井應(yīng)布置在道路旁邊；為了減少輸水管道內(nèi)的水壓，機井應(yīng)布置在地勢較高處。根據(jù)上述計算結(jié)果，同時考慮到這兩項布井原則，結(jié)合機井實際灌溉情況，確定最小井距為450m。2023/2/2122.1.3、井深與井徑設(shè)計根據(jù)《供水管井技術(shù)規(guī)范》（GB50296-99）規(guī)定，機井深度設(shè)計應(yīng)根據(jù)擬開采含水層（組、段）的埋深、厚度、水質(zhì)、富水性及其出水能力等因素綜合確定。根據(jù)項目區(qū)含水組資料，并參考實驗井資料，確定成井深度為120m。根據(jù)《機井技術(shù)規(guī)范》（SL256-2000）規(guī)定，安裝泵段井管內(nèi)徑，應(yīng)根據(jù)設(shè)計出水量及測量動水位儀器的需要確定，并且比選用的抽水設(shè)備標定的最小大50mm。根據(jù)設(shè)計單井出水量、允許井壁進水流速、含水層埋深、開采段長度、過濾器類型及鉆孔工藝等因素，參考實驗井資料，確定開采段井管內(nèi)徑為250mm。2023/2/2132.2輸配水工程2.2.1管道設(shè)計流量計算灌溉規(guī)模確定之后，根據(jù)水源條件、灌水定額、作物灌溉制度和灌水周期計算灌溉設(shè)計流量。管道水力計算確定管道水力計算的控制點確定管道水力計算的線路確定管段流量各管段管徑及水頭損失計算水泵揚程計算與水泵選擇2023/2/214（1）設(shè)計灌水定額根據(jù)《低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T153-95）公式計算—設(shè)計灌水定額，mm；—計劃濕潤層深度，m，一般大田作物取0.4－0.6m；—土壤適宜含水量（重量百分比）上限，取田間持水量的60%－75%；—土壤適宜含水量（重量百分比）下限，取田間持水量的45%－60%；—計劃濕潤層土壤干容重，t/m3；2023/2/215這里僅以需水量較大的大田作物小麥為對象進行計算。項目區(qū)為沙壤質(zhì)潮土，計劃濕潤層深度取0.6m；已知田間持水量為28%；取75%，取50%；為1.4t/m3。計算得：2023/2/216（2）設(shè)計灌水周期

Ed—作物最大日平均耗水量，mm/d；—理論灌水周期，d；

—設(shè)計灌水定額，mm；其中，已知設(shè)計典型年冬小麥等作物日最大平均耗水量為4.5mm2023/2/217考慮到項目區(qū)面積較大，同時考慮作物生長期項目區(qū)的降水情況，將設(shè)計灌水周期定為13d，即T理＝13d。2023/2/218（3）灌溉設(shè)計流量根據(jù)《低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T153-95）公式計算Q設(shè)－灌溉設(shè)計流量，m3/h；－作物種植比例，取1；m－

設(shè)計灌水定額，mm；F0－單井控制灌溉面積，m2；—輪灌一次所需要的時間，取13d；t—灌溉期每天開機時間，取20h；—灌溉水利用系數(shù)，取0.9；2023/2/219經(jīng)計算：驗算：小于單井出水量60m3/h通過計算確定設(shè)計流量＝50m3/h。2023/2/220（4）灌溉工作制度井灌區(qū)管道系統(tǒng)通常采用分組輪灌，即在灌水期間，灌溉系統(tǒng)不是所有管道同時出水，而是將輸配水管分組，以輪灌組為單元輪流灌溉。輪灌工作制度的內(nèi)容主要包括輪灌組數(shù)、出水口實際出水流量、同時工作出水口個數(shù)以及每個輪灌組工作時間。

此次設(shè)計中同時工作出水口個數(shù)為2個，灌溉設(shè)計流量Q設(shè)為50m3/h，出水口實際流量為25m3/h。

2023/2/2212.2.2、管道水力計算管道水力計算是在管道布置和各級管道流量已經(jīng)確定的前提和滿足約束條件下，計算各級管道的經(jīng)濟管徑。由于管道首位水壓未知，管道水力計算的目的就在于根據(jù)擬訂的管徑、流量、管道長度和管件等計算水頭損失，確定首端工作壓力。再根據(jù)機井動水位埋深、進出水泵管道水頭損失等，計算水泵設(shè)計揚程，從而選擇適宜機泵。以典型田塊13為例說明2023/2/222典型田塊13圖2023/2/223一般按如下步驟管道水力計算確定管道水力計算的控制點確定管道水力計算的線路確定管段流量各管段管徑及水頭損失計算水泵揚程計算與水泵選擇2023/2/224（1）確定管道水力計算的控制點管道水力計算的控制點是指管道運行時所需最大揚程的出流點，即最不利灌水點，一般應(yīng)選取離管道首端較遠且地面高程較高的地點。（2）確定管道水力計算的線路對于不同的輪灌組，水力計算的線路長度和走向不同，應(yīng)確定各輪灌組的水力計算線路。在此典型田塊中以新井5為例計算。新井5控制8根支管，其中，X5－1支管為輸水距離最長的管路，X5－7支管輸水距離最短。（3）確定管段流量

在此典型田塊中，干管流量為50m3/h，各支管入口管段流量為25m3/h。（4）各管段管徑及水頭損失計算各管段管徑的確定管道水頭損失計算沿程水頭損失局部水頭損失2.2.2、管道水力計算2023/2/2251）各管段管徑的確定

管徑確定的方法用簡便的經(jīng)濟流速法v為管道內(nèi)水的經(jīng)濟流速，已知干管支管管材為PVC管，其經(jīng)濟流速在1.0－1.5m/s之間。設(shè)計干管內(nèi)經(jīng)濟流速v

=1.5m/s，支管內(nèi)經(jīng)濟流速v

=1.5m/s。2023/2/2262）管道水頭損失計算A管道沿程水頭損失計算管道沿程水頭損失根據(jù)《低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T153-95）公式計算：，，

查表得PVC的參數(shù)為：2023/2/227從最末級預(yù)留軟管算起，依次為支管、干管計算沿程水頭損失。已知預(yù)留軟管長度為50m，入口段流量為12.5m3/h，管徑為50mm，其沿程水頭損失可用PVC管參數(shù)進行計算。計算結(jié)果為：2023/2/228B管道局部水頭損失為簡化計算，可取局部水頭損失為沿程水頭損失的10%—15%，由于土地地面平整，灌溉時能做到管道布置順直，故本計算中取系數(shù)為10％，即：2023/2/229管道系統(tǒng)沿程水頭損失、局部水頭損失和總水頭損失計算結(jié)果可列表。列表（部分）如下：控制線路管段長度（m）流量(m3/h）經(jīng)濟流速(m/s)計算管徑（mm）沿程損失hf（m）局部損失hj（m）總損失hw（m）X5-1X5干－1160.17501.5108.542.0880.2092.2971-125251.576.752.0880.2092.2971-275251.576.751.3730.1371.511-3125251.576.752.2880.2292.5171-4175251.576.753.2030.323.523X5-1

9.4660.94710.413田塊13水頭損失計算表(部分)2023/2/230（5）水泵揚程計算與水泵選擇已知井深為120米，采用潛水泵?？砂聪率接嬎闶街校骸脫P程，m；—管道入口設(shè)計壓力，m；—機井動水位，m；—水泵進出水管總水頭損失，m。2023/2/231其中管道入口設(shè)計壓力按下式進行計算：式中：—計算管線沿程水頭損失，m；—計算管線局部水頭損失，m；—設(shè)計控制點與管道入口地面高程差，m；—設(shè)計控制點給水栓工作水頭，一般取0.2－0.3。2023/2/232已知此次設(shè)計中機井動水位為40米，水泵進出水管總水頭損失為1.2米。則水泵揚程的計算過程可用下表表示。沿程損失合計局部損失合計設(shè)計控制點與管道入口地面高程差設(shè)計控制點給水栓工作水頭管道入口設(shè)計壓力機井動水位水泵進出管總水頭損失水泵設(shè)計揚程9.4660.9470.20.310.913401.252.1水泵設(shè)計揚程計算過程一覽表單位：米2023/2/233根據(jù)以上水力計算，水泵的動力揚程為52.1m，綜合考慮生產(chǎn)實際情況，選擇型號為200QJ50-65/5的潛水泵.

200QJ50-65/5潛水泵規(guī)格性能表型號流量揚程轉(zhuǎn)速配套電機機組最大外徑單位/類型(m3/h)(m)(r/min)型號功率（kw）(mm)200QJ50-65/550652850YQS2002/2342.2.3排水系統(tǒng)設(shè)計（1）排水溝設(shè)計流量計算項目區(qū)規(guī)劃采用明溝排水方式。根據(jù)灌溉排水的相關(guān)設(shè)計規(guī)范，項目區(qū)的排澇設(shè)計標準為十年一遇暴雨，一日暴雨2天排完。已知項目區(qū)氣象資料，十年一遇一日暴雨量為141.1mm。設(shè)計流量根據(jù)下式進行計算:式中：Q—設(shè)計排水流量（m3/s）；

—徑流系數(shù)，根據(jù)項目區(qū)水文資料，該值為0.2；F—某一級排水溝的控制排水面積（hm2）；R—某一設(shè)計頻率下項目區(qū)一日最大暴雨量，R=141.1mm；T—設(shè)計排澇歷時(天)，根據(jù)小麥耐淹水深及土壤特點，規(guī)劃設(shè)計標準為一日暴雨兩天排出，故此處T值取2天。2023/2/235計算可得出斗、農(nóng)溝設(shè)計流量。計算結(jié)果可列表為表-排水溝設(shè)計流量表。列表(部分)如下：排水溝編號長度（m）控制面積（hm2）設(shè)計流量（m3/s）排水溝編號長度（m）控制面積（hm2）設(shè)計流量（m3/s）支溝11625.54792.831.298農(nóng)溝3－4396.824.250.04斗溝23010.17138.90.227農(nóng)溝3－6617.9629.30.048田塊13水頭損失計算表(部分)2023/2/236（2）排水溝斷面尺寸計算

排水溝的過流斷面根據(jù)均勻流公式進行計算：式中：Q—設(shè)計排水流量，m3/s；A—過水斷面面積，m2；C—謝才系數(shù)，m0.5/s；R—水力半徑，m；i—溝道比降；2023/2/237梯形溝道水力最優(yōu)斷面水力要素計算,根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-99）公式H.0.1進行計算：h0—水力最優(yōu)斷面水深(m);n—溝道糙率；Q—設(shè)計流量（m3/s）；m—邊坡系數(shù)；i—溝底比降;b0—水力最優(yōu)斷面底寬(m)；A0—水力最優(yōu)斷面的過水斷面面積(m2)；x0—水力最優(yōu)斷面濕周(m)；R0—水力最優(yōu)斷面的水力半徑(m)；V0—水力最優(yōu)斷面流速(m/s)；2023/2/238各級排水溝斷面設(shè)計成果和設(shè)計參數(shù)表（部分）排水溝類型排水溝編號設(shè)計流量（m3/）糙率坡降邊坡系數(shù)水深(m)底寬(m)超高(m)上口寬(m)長度（m）支溝支溝11.2980.0270.000221.190.560.26.121625.54農(nóng)溝斗溝10.6810.030.000320.90.430.24.833791.2斗溝20.2270.030.000320.60.280.23.473010.17斗溝30.2960.030.000320.660.310.23.752117.95斗溝40.2520.030.000320.620.290.23.571550.61斗溝50.1730.030.000320.540.250.23.211883.65斗溝60.3670.030.000320.710.340.245480.65斗溝70.430.030.000320.760.360.24.194000.1農(nóng)溝1－10.0870.030.000520.380.180.22.491447.19經(jīng)計算，項目區(qū)各級排水溝斷面設(shè)計成果和設(shè)計參數(shù)如表-各級排水溝斷面設(shè)計成果和設(shè)計參數(shù)表所示。2023/2/239從項目整體規(guī)劃角度考慮，同時為方便工程施工，對排水溝尺寸進行了適當調(diào)整，使其規(guī)格較為統(tǒng)一，同時對調(diào)整后的設(shè)計流速進行校核。校核結(jié)果可見表-排水溝設(shè)計斷面及流速校核表。排水溝設(shè)計斷面及流速校核表（部分）排水溝類型排水溝編號設(shè)計流量（m3/s）糙率坡降邊坡系數(shù)水深(m)底寬(m)超高(m)上口寬(m)設(shè)計流速(m/s)不沖流速(m/s)不淤流速(m/s)長度（m）截面積(m2）支溝支溝11.2980.0270.000221.050.60.25.60.4580.60.4561625.543.875斗溝Ⅰ型斗溝10.6810.030.000320.90.450.24.850.3360.60.333791.22.915斗溝Ⅱ型斗溝30.2960.030.000320.70.350.23.950.2420.60.2182117.951.935斗溝40.2520.030.000320.70.350.23.950.2050.60.2011550.611.935斗溝60.3670.030.000320.70.350.23.950.30.60.2425480.651.935斗溝80.3280.030.000320.70.350.23.950.2670.60.2293680.161.9352023/2/2402.3建筑物工程本項目所涉及到的建筑物和構(gòu)筑物包括機井房、涵洞和農(nóng)用橋。機井房的建設(shè)主要是為保證機井設(shè)備安全和方便管理，其規(guī)格設(shè)計為3m×3m×3m。涵洞是田間道路與排水溝之間的交叉建筑物，此次規(guī)劃采用涵管，根據(jù)田間道路的斷面尺寸不同，設(shè)計兩種類型。涵洞長度分別為5.2m和2.8m。2023/2/2噴灌設(shè)計示例2023/2/241目錄1.基本資料2.設(shè)計內(nèi)容3.灌水定額和灌水周期的擬定4.確定管系總體布置5.選擇噴頭，確定組合間距6.擬定噴灌工作制度7.編制輪灌順序、確定各級管道的設(shè)計流量8.管道設(shè)計及水力計算9.水泵與動力機選配10.繪制設(shè)計圖樣11.主要設(shè)備與投資預(yù)算12.技術(shù)經(jīng)濟計算422023/2/22023/2/21.基本資料某水庫下游沿河土地約500畝，原為料場，水庫建成后，管理部門開展多種經(jīng)營，種植經(jīng)濟作物，由于土壤透水性較強，降雨分配不均，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，因此計劃采用噴灌方法進行灌溉，經(jīng)勘測、規(guī)劃后，確定興建半固定管道式噴灌工程，投資按低利率3%計息。1.1地形實測1：2000地形圖1.2土壤含礫的砂壤土，土層厚度不小于1m，土壤容重為1.45g/cm3。2023/2/2431.3作物

種植作物花生，相鄰縣試驗站有8年花生大田噴灌試驗資料，因自然條件基本相同，有較高參考價值，所以摘錄如下：1.3.1水文年根據(jù)試驗資料統(tǒng)計，濕潤年2年，占試驗期25%；平水年2年，占試驗期25%；干旱年4年，占試驗期50%。1.3.2與灌溉制度有關(guān)的參數(shù)花生在各生育期的日需水量、適宜計劃濕潤層深度和適宜土壤含水量列于下表。2023/2/2441.3.3灌溉定額與增產(chǎn)效益根據(jù)統(tǒng)計資料分析，灌溉與不灌溉的單產(chǎn)，灌溉定額和灌水次數(shù)，按干旱年、平水年、濕潤年的順序排列，數(shù)據(jù)如下表。2023/2/245水文年干旱年平水年濕潤年排列序號12345678不灌溉單產(chǎn)（kg/hm2）192.3222.3258.9262.5320.4327.5264.4343.0灌溉單產(chǎn)（kg/hm2）389.5388.2380.1350.8348.8368.8298.5364.6灌水次數(shù)66564331灌溉定額（m3/hm2）135135115135907065201.4水源

灌區(qū)南部為水庫下游河道，灌溉季節(jié)，水庫可按1m3s-1/萬畝的流量給灌區(qū)供水，供水時在水庫管理處南的河水位為79.0m，汛期洪水位為81.5m。1.5氣象據(jù)當?shù)貧庀笳?6年統(tǒng)計資料，多年平均降水量為652mm，降水主要集中在6、7、8三個月，年際變化甚大，年內(nèi)分配亦不均勻；多年平均水面蒸發(fā)量為1513mm；最大凍土層深度為0.5m；灌溉季節(jié)日間風(fēng)速在1.5~3.2m/s間，多年平均值為2.7m/s，風(fēng)向基本上是西南和南東南兩種情況，噴灌在整個白天進行，夜間不作業(yè)。2023/2/2461.6動力

供電有保證。水庫施工時有一臺變壓器供料場和工程指揮部辦公及生活用電，水庫建成后，這臺變壓器僅供管理處辦公及照明用電，容量頗有余裕，可以承擔(dān)灌溉負荷，但如噴灌系統(tǒng)配套動力功率超過50kw，則需考慮增容及另備專用變壓器。電費統(tǒng)一由管理處支出，為0.15元／KW·h。1.7交通灌區(qū)附近有公路干線，公路支線則貫穿灌區(qū)南北，灌區(qū)到附近火車站約20km，外地設(shè)備由鐵路轉(zhuǎn)運也較方便。1.8其它水庫有土建工程施工及輸配電工程安裝的技術(shù)隊伍。噴灌系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備購置和安裝均委托噴灌工程公司進行。2023/2/2472.設(shè)計內(nèi)容根據(jù)基本資料及水庫管理部門的條件，確定設(shè)計內(nèi)容范圍如下：

2.1管道系統(tǒng)各級管道布置，管材選擇，管徑、管長及連接方式的設(shè)計，控制設(shè)備的選擇，噴灑器的選型及工作參數(shù)的確定等。2.2加壓泵站水泵選型，水泵工作范圍的確定，水泵安裝高程的計算，配套動力的選擇等。2.3水源工程水量平衡計算，確定是否需要建設(shè)蓄水工程等，如需修建工程，應(yīng)進行規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.4運行方案輪灌編組、工作制度的確定，不同灌水定額情況下的運行參數(shù)等。2.5設(shè)備投資預(yù)算及經(jīng)濟分析包括噴灌系統(tǒng)設(shè)備明細和投資預(yù)算，土建工程投資估算，運行費用計算等。經(jīng)濟分析要求用動態(tài)法，計算效益費用比和還本年限。2023/2/2483.灌水定額和灌水周期的擬定

2023/2/249

2023/2/2504.管道系統(tǒng)總體布置

灌區(qū)地勢南低北高，公路貫穿南北將其分為東西兩塊，因此宜分兩區(qū)布置，盡量減少管線穿越公路。按東西兩塊面積之比約為2：3?？纱笾聦⑽鲏K分為3個小區(qū)，東塊分為2個小區(qū)，每個小區(qū)面積約為100畝，在灌水周期的5天內(nèi)，各小區(qū)內(nèi)部可進行單支管輪灌?，F(xiàn)考慮兩種布置方案，如下圖。圖中實線表示第一方案，虛線表示第二方案，點劃線為地塊邊界。2023/2/2512023/2/252

第一方案的優(yōu)點是配水分干管東西向布置，不受地形坡度影響，各支管入口壓力比較均衡，干管和輸水主干管串聯(lián)，因此實際上只有三級管道，千管的長度也比較短。第二方案的優(yōu)點是支管沿等高線布置，無逆坡支管，輸水管雖有兩級，但干管已分流，管徑可減小，輸水配水管道的總長度也較短。對兩個方案的輸配水管道進行經(jīng)濟比較如表（管材為PVC管，流量和管徑按控制面積估算)。從表可看出，第二方案輸配水管道畝投資較低，而支管又無逆坡情況，投資小，因此確定采用第二方案。2023/2/253流量（m3/h）管徑(mm)第一方案第二方案管長（m）單價（元）復(fù)價（元）管長（m）單價（元）復(fù)價（元）3010084027.92343636027.9100446015038045.2217183.672045.2232558.4902002069.971399.422569.9715743.25150250230110.92550740110.94436合計（元）6752662781.65畝投資（元/畝）135.05125.565.選擇噴頭，確定組合間距

因系小區(qū)的輪灌，采用單支管的運行方式，如有特殊情況，則另行處理。5.1確定控制噴灌質(zhì)量的參數(shù)由土壤允許噴灌強度值數(shù)據(jù)可知砂壤土的允許噴灌強度為ρ=15mm/h,

因平均坡度小于5%不用折減。風(fēng)向多為西南、南東南，相當于與支管成45°和67.5°。由下表可知當風(fēng)速為2.7m/s時選Ka=0.9、Kb=1.2,因風(fēng)向夾角為45°~67.5°，調(diào)整為：Ka=1.0Kb=1.1

PY1型噴頭不等間距布置時的最大間距射程比2023/2/254設(shè)計風(fēng)速(m/s)最大間距射程比垂直風(fēng)向平行風(fēng)向0.3~1.611.31.6~3.41~0.81.3~1.13.4~5.40.8~0.61.1~1考慮到本例中最不利情況為風(fēng)向夾角為45°的情況。由下表查得公式計算風(fēng)系數(shù)Kw(0°)=1.12×2.70.302=1.51Kw(90°)=1.08×2.70.194=1.31則Kw(45°)=（1.51+1.31）/2=1.41不同運行情況下的風(fēng)系數(shù)Kw值2023/2/255運行情況Kw單噴頭全圓噴灑1.15v0.314單支管多噴頭同時全圓噴灑支管垂直風(fēng)向1.08v0.194支管平行風(fēng)向1.12v0.302多支管多噴頭同時噴灑12023/2/256

5.2選擇噴頭及其參數(shù)蔬菜及花卉的適宜霧化指標為4000~5000，糧食作物、經(jīng)濟作物及果樹為3000~4000，牧草、飼料作物、草坪及綠化樹木為2000~3000?；ㄉ鷮俳?jīng)濟作物，霧化指標不應(yīng)低于3000~4000，考慮到在花針期需要噴灌，以取其上限較妥。根據(jù)噴頭性能，選PY120噴頭，工作壓力p=300kPa,嘴徑d=7mm，此時流量q=2.96m3/h，射程R=19m，ρs=2.63mm/h。選擇本組參數(shù)主要考慮兩個因素，一是ρs較小，為了應(yīng)付可能出現(xiàn)的相鄰兩支管同時噴灑的情況，另一是按布置方案，支管流量約在30m3/h左右，按噴頭流量q=2.96m3/h，正好是10個噴頭，管長也大致適宜。選擇這一組參數(shù)時故霧化程度和設(shè)計噴灌強度均滿足要求。2023/2/257

2023/2/2586.擬定噴灌工作制度

6.1確定噴頭工作點及支管位置先繪出草圖，如下圖，在西、東兩區(qū)中間標出一、二干管位置，再由北邊界開始，間隔9m布置第一條支管，以后每隔18.3m布置一條，一、二干兩側(cè)均如此處理。再由每條支管入口后9m處布置噴頭工作點，再沿支管每隔18m布置一個工作點，最后將支管編號，整個灌區(qū)有102個支管工作的位置，有999個噴頭工作點。2023/2/2596.2計算噴頭在工作點上噴灑的時間

噴頭在一個工作點上噴灑的時間計算公式為式中：t—噴頭在工作點上噴灑的時間（h）；m—設(shè)計灌水定額（mm）；a—噴灌沿支管的布置間距（m）；b—支管的布置間距（m）；q－噴頭流量（m3/h）；η—噴灑水利用系數(shù)。2023/2/260即噴頭在工作點上噴灑時間為3.34h，相當于3小時20分。6.3計算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間，也避免在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14h可以工作，根據(jù)公式每日可噴灑的工作點數(shù)式中：nd—一天噴灑的工作點數(shù)（次）；td—設(shè)計日灌水時間（h）；t—一個位置工作時間（h）。代入公式，即取n=4，即支管每天可噴灑4個位置，由布置示意圖知，相應(yīng)地噴頭每天可噴40個工作點。2023/2/2616.4計算每次同時噴灑的支管數(shù)

同時工作支管數(shù)計算公式：式中：np—同時工作支管數(shù)（個）；Np—灌區(qū)支管總數(shù)（個）；nd—每日噴灑的工作點數(shù)（h）；T—設(shè)計灌水周期（d）。由于灌區(qū)布置的支管位置數(shù)總共有102條，東區(qū)南部四條支管最短，可合并為兩次噴灑，因其噴頭數(shù)為11個，接近10個，所以影響整個系統(tǒng)流量的幅度甚小，這樣即可用100個支管位置進行計算，此時即每次輪灌同時需用5條支管。2023/2/2627.編制輪灌順序、確定各級管道的設(shè)計流量

7.1編制輪灌順序因每次需工作5條支管，為分散流量、避免增大管徑，將整個灌區(qū)按一干、二干的配水部分劃為5小區(qū)，對應(yīng)于BC、CD、DE和FG、GI管段，每個管段控制的支管工作位置見下表2023/2/263由于各小區(qū)絕大多數(shù)情況下只有一條支管工作，可互不干擾，但每一小區(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入下表中2023/2/2647.2確定各管段的設(shè)計流量在BC,CD,DE和GI四個區(qū)內(nèi)，管道入口流量不隨輪灌順序改變。在FG區(qū)，輪灌序號為6~8時，入口流量為19q;序號為9、10時，入日流量為21q;其余為20q。由于FG區(qū)大部分時間均為20q及其以下，所以取設(shè)計流量20q，其余四區(qū)設(shè)計流量分別為10q、20q、30q。現(xiàn)將其連同管段長和首末端地面高差列入下表。2023/2/265管道名稱管長（m）設(shè)計流量（m3/h）首末端高差Z末-Z首（m）一干DE段18329.6+1.77一干CD段18359.2+1.13一干BC段16588.8+0.7一干AB段4588.8+0.1二干GI段18329.6+1.23二干FG段18359.2+1.14二干AF段33959.2+0.1主干OA段39.5148+1.1支管17129.6-0.19~+0.222023/2/266由上表看出，系統(tǒng)流量Q=148m3/h小于來水流量Q0=1/1000×493×3600=177.48

m3/h,因此不必設(shè)計蓄水調(diào)節(jié)工程。8.管道設(shè)計及水力計算

2023/2/267沿程水頭損失計算式2023/2/268式中：d—支管管徑（mm）；b—管徑指數(shù)；f—摩阻系數(shù)；m—流量指數(shù)；Q—支管流量（m3/h）；F—多口系數(shù)；L—支管長度（m）。

2023/2/2698.2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。參考鄰縣試驗成果，在干旱年平均灌溉定額為13m3/畝，折合為130X1.5=195mm，干管每年工作小時數(shù)為按動態(tài)法求經(jīng)濟管徑，按下式D=K(tnXd)αQβ式中：D——干管的經(jīng)濟管徑（m）tn

——干管每年工作小時數(shù)Xd——電價(元/千瓦時)Q——干管設(shè)計流量（m3/h）K，α，β為系數(shù)即：2023/2/270管段ABAFBCCDDEFGGI設(shè)計流量(m3/h)88.859.288.859.229.659.229.6經(jīng)濟管徑(m)186.2153.3186.2153.3109.9153.3109.9實選管徑(mm)2001502001501501501502023/2/271各管段的經(jīng)濟管徑及實選管徑列入下表中

干管配水段三通、漸縮管等均用鑄鐵管件;干管輸水段與配水段連接處設(shè)鎮(zhèn)墩，干管與支管連接處用專用給水栓，給水栓底座通過漸縮管與干管上三通用法蘭連接。連接處設(shè)閥門井;干管與主干管連接處分別設(shè)置干管閘閥，并設(shè)閥門井。

8.3主干管設(shè)計

主干管分兩段，一段為泵的出水管，長2m左右，另一段OA與兩干管連接，長為39.5m，需過公路。前者裸露于外，選用鋼管；后者仍采用鋼絲網(wǎng)水泥壓力管。主干管管徑仍用經(jīng)濟管徑法計算。水泵出水口段：Q=148m3/h，tn=455h，D=205.8mm，實選內(nèi)徑待選泵后確定。OA段：

Q=148m3/h，

D=238.8mm因管短，實選內(nèi)徑為200mm的鋼絲網(wǎng)水泥壓力管。2023/2/272

2023/2/273設(shè)計水頭按下式計算：H=Zd-Zs+hs+hp+∑hf+∑hj式中：H—噴灌系統(tǒng)設(shè)計水頭（m）;Zd—典型噴點的地面高程（m）；Zs—水源水面高程（m），(動水位××m);Hs—典型噴點的豎管高度（m）；Hp—典型噴點的工作壓力水頭（m）;∑hf—由水泵進水管至典型噴點噴頭進口處之間管道的沿程水頭損失（m）；∑hj—由水泵進水管到典型噴點噴頭進口處之間管道的局部水頭損失（m）。2023/2/274

2023/2/275

2023/2/276

8.4.2.2局部水頭損失局部水頭損失均用下式計算：式中：

——局部水頭損失(m)；

——局部水頭損失系數(shù)；

——管中流速(m3/s)；

——重力加速度，為9.8m/s2。2023/2/277

2023/2/278局部損失系數(shù)表

8.4.3干管配水段入口壓力水頭8.4.3.1一干配水段入口壓力水頭HB一干管配水段入口在B點，其壓力水頭HB是DE段支管石的入口壓力水頭Hl加上此入口到B點的水頭損失hw。如果DE段支管入口高于B點，則再加上兩者的高程差，反之減去高程差。由于在各輪灌序號DE段支管的位置不一樣，CD、BC段的支管位置也不同，因此高程差和水頭損失均不相同，需要逐一計算，計算結(jié)果列入下表。在計算中，DE段支管入口水頭Hl=34.43，是最大值，由于最小值為34.02，相差極微，為安全計，一律使用最大值計算，由此引起的噴頭流量誤差不足0.1%。2023/2/279

2023/2/280一干、二干配水段表

8.4.3.2二干配水段入口壓力水頭HF二干管配水入口在F點，其壓力水頭HF的計算方法與一干管配水段相同。為便于比較，計算結(jié)果也列入下表中。2023/2/281

8.4.4干管入口壓力水頭

系統(tǒng)的一、二干管入口均在A點，兩干管在A后分別設(shè)有控制閘閥，因此A處所需的壓力水頭，可由一干和二干分別算出，即HA1、HA2，按下表初選的管徑、不同輪灌順序時的流量和管長，分別計算輸水段中的水頭損失，加上HB或HF，得HA1=40.12~41.34m，HA2=42.17~43.3m。2023/2/282管段ABAFBCCDDEFGGI設(shè)計流量(m3/h)88.859.288.859.229.659.229.6經(jīng)濟管徑(m)186.2153.3186.2153.3109.9153.3109.9實選管徑(mm)200150200150150150150

此時HA應(yīng)該采用大值HA2計算，而在一干則需要閥門削減這部分多余水頭，這不夠合理。改善的方法可以采用減小AB段管徑，使投資降低，也減小了一干的多余水頭，使HA1接近HA2；也可以采用增大AF段管徑，減小AF段的水頭損失，使HA2接近HA1，此時運行費用降低，但投資增加。兩方案比較的結(jié)果列入下表。方案比較表2023/2/283

2023/2/284

2023/2/2859.1設(shè)計揚程和設(shè)計流量

9水泵與動力機選配2023/2/286

2023/2/2879.2設(shè)計揚程和設(shè)計流量

2023/2/288根據(jù)設(shè)計流量和設(shè)計揚程選擇兩臺4BP50型噴灌用離心泵，其性能下表所示。型號流量Q（m3/h）揚程H（m）轉(zhuǎn)速n（r/min）功率（KW）允許吸上真空高度〔Hs〕（m）輔功率p配套功率4BP50608010012055.252.748.844.0290012.014.51774.579.079.677.07.87.017.318.722

選擇兩臺Y160L-2型電動機與之配套，其功率為18.5KW，轉(zhuǎn)速為2930r/min。9.3水泵參數(shù)校核

2023/2/2899.3.2水泵效率范圍

噴灌系統(tǒng)的流量范圍為145.04~150.96，在兩臺4BP50水泵并聯(lián)后，其工作范圍對應(yīng)的效率范圍為，是在高效區(qū)內(nèi)。9.3.3水泵安裝高程校核

水泵安裝高程之最大值按下式計算

今將水泵安裝于Zp=82.5m高程，安全可行。2023/2/290

10.1噴灌系統(tǒng)平面布置圖10繪制設(shè)計圖樣2023/2/291噴灌系統(tǒng)平面布置圖10.2主干、一干與二干縱剖面圖管道縱剖面圖2023/2/2922023/2/293管道縱剖面圖10.3管系結(jié)構(gòu)示意圖管系結(jié)構(gòu)示意圖2023/2/29410.4閥門井示意圖閥門井示意圖2023/2/295

噴灌系統(tǒng)的主要設(shè)備及投資列入下表中，計392207.60

元；土建工程部分經(jīng)與水庫管理處一同估算為58196元，施工安裝和設(shè)計費以及運輸?shù)荣M用共70078元，利潤15614.4元、稅金17262.29元、管理費52048.16元，總計為605406.45元，考慮10%不可預(yù)見費60540.65元，總投資為665947.10元，系統(tǒng)控制面積為494畝，畝投資為1348.10元/畝。11主要設(shè)備與投資預(yù)算2023/2/29623600.007200.0023400.006800.0011500.001500.001444.00616.00868.00544.00290271.3278682.80150417.0062550.00290446.40129456.00140446.4062496.002030.24604.802085.001700.002096.001920.0015512.962008.8015564.8010044.005158.202968.202023/2/297噴灌系統(tǒng)的主要設(shè)備及投資2315.00630.003180.00540.001220.00220.0045190.008550.0011240.002640.001300.00300.001120.00120.005565.003575.002160.00320.00295.00190.002125.00250.00190.0090.00384.00252.002204.00408.00296.00192.002220.00440.002046.00920.002240.00480.002023/2/298噴灌系統(tǒng)各類設(shè)備折舊費1

100m

3000.00￥392,207.6012.1.1折舊費12技術(shù)經(jīng)濟計算2023/2/29912.1年費用計算項目投資（元）折舊年限（年）折舊系數(shù)折舊費（元）年平均大修費率（%）年平均大修費（元）水泵機組及電氣設(shè)備15500200.067211041

PVC管141232400.0432661091.01412.3鋁管191952150.08377160792.03839.1噴頭1004450.21842193

鐵管件等17547300.051018951.0175.5閥門及沖水設(shè)備3500200.067212351.552.5儀表類設(shè)備1400100.1172164

低壓輸電線路3000100.043261291.030土建工程設(shè)施58196300.0510129681.0103.2噴灌系統(tǒng)各類設(shè)備折舊費

2023/2/2100由基本資料由下表知，不灌平均單產(chǎn)為273.9kg/畝，噴灌平均單產(chǎn)為361.2kg/畝，增產(chǎn)為87.3kg/畝，按每千克1元計，灌區(qū)494畝總增產(chǎn)為B=43126.2元，因試驗對比其它投入和措施均相同，所以不再乘分攤系數(shù)。12.2效益計算2023/2/210112.3.1效益費用比12.3效益計算12.3.2還本年限

由于效益費用比R=6.37，遠大于1.2，而還本年限也只有3年，所以本項工程的興建將會有較好的經(jīng)濟效益。2023/2/2102微噴灌設(shè)計示例

1032023/2/22023/2/2目錄1.灌區(qū)基本情況2.灌溉方法的選擇3.系統(tǒng)規(guī)劃4.灌溉用水量計算5.輸配水管網(wǎng)設(shè)計1042023/2/22023/2/21.灌區(qū)基本情況

我國北方某林場位于一水庫南岸的一個半島上，包括3個山頭，總占地面積約1300畝。東、北、西三面環(huán)水，水源條件很好。現(xiàn)除已種植大盆松、柏、刺槐和楓樹外，還種有160畝蘋果、挑、李等果樹。林場計劃在此基礎(chǔ)上，兩年內(nèi)擴大蘋果的種植面積至300畝，并改建與新建灌溉系統(tǒng)，解決這300畝果園的灌溉問題。1052023/2/2

1.1地形本灌區(qū)屬山地果園，灌溉地塊分別分布在放射狀的3個山頭上，沿山梁走向的地面坡度不大。果園中山坡的坡度約為10~20%，沿果樹種植走向的坡度約為1~6%。測有1：2000的地形圖。1.2氣象

年平均氣溫11.5℃，最高溫度40℃，最低溫度一19.5℃。無箱期205天左右。多年平均降雨量600mm，集中在六、七、八、九4個月內(nèi)，其降雨童占全年的80%左右，冬、春少雨、雪，易形成春旱。年平均蒸發(fā)量1900mm左右，其中五、六、七3個月的蒸發(fā)量約占全年的45%。春、夏多南風(fēng)，風(fēng)速平均為26m/s。最大凍土層深80cm。1062023/2/2

1.3土壤

本區(qū)土層較薄，表層20~30cm屬風(fēng)化土，以下為風(fēng)化巖，透水性很強，保水性差，質(zhì)地為砂土。土壤容重為14.3g/m3，最大田間持水量為35%(體積比)，允許噴灌強度為14mm/h。土壤呈中性，PH值為6.8。1.4水文水源為某大水庫，水量充足，但水位變化較大，汛期內(nèi)水中含有泥沙與雜草等。1072023/2/2

1.5作物

需灌作物以蘋果為主，間有少量的桃、核桃和紅果等。種植間距一般為6x6m，但老果園規(guī)格不一。果樹主要沿等高線種植，梯田的種植坡度多在1~6%之間。中山為老果園，果樹分布零散；北山與南山為新建果園區(qū)，種植相對集中。1.6原有水利設(shè)施林場原有抽水站及供地面灌溉用的管道和小型蓄水水池，抽水站電源的容量不夠大、擴建時要重新架線。1082023/2/22.灌溉方法的選擇

該林場原有的灌溉系統(tǒng)與生活用水系統(tǒng)結(jié)合，通過二級泵站將水庫的水抽送到蓄水池，再經(jīng)過管道自流送往生活區(qū)與各片果林，在灌溉季節(jié)用橡皮管引水灌溉。這樣不單勞動強度大，而且由于地形陡，常常發(fā)生順坡連續(xù)串灌，引起土壤沖蝕;又由一于土層薄、保水力差，風(fēng)化石層滲漏嚴重，所以水的利用系數(shù)和勞動生產(chǎn)率郝很低。為了改變這種狀況，曾對滴灌、噴灌和微噴作了比較，考慮到滴灌的堵塞問題嚴重，噴灌的耗能大且與掛果期間頻繁的殺蟲相干擾，因此決定采用樹下微噴灌的方法。1092023/2/23.系統(tǒng)規(guī)劃該系統(tǒng)準備一次規(guī)劃分期實施。第一期工程包括可供300畝用水的抽水設(shè)備和輸水干管、120畝的田間工程以及將灌溉系統(tǒng)與生活用水分開；具余工程均安排在第二期。1102023/2/2

3.1取水方式的確定與首部規(guī)劃

果園三面環(huán)水，可以分散就近取水，也可以集中取水分散使用?？紤]到水庫水位漲落較大，水邊線的進退幅度變化較大，需采用滑道式或浮動式泵站取水，如果采用分散取水方案，不但工程造價高而且管理也不便，因此決定采用在西北原有泵站處集中取水，兩級提水，充水利用原有泵房與滑道設(shè)施的方案。在第二級抽水站出口處設(shè)篩網(wǎng)式過濾器與差壓式隔膜施肥罐，進行水質(zhì)處理與施肥灌溉。具體系