Transcript 经济型喷微灌典型设计讲解

经济型喷微灌典型设计讲解
浙江省水利河口研究院
二零一零年三月
前 言
 喷微灌是一项集节水、省肥、省劳及保土
等多项功能于一体的高效农业节水技术。
 该技术在世界各国已经取得了大面积的推
广应用，尤其是在现代农业高度发达的国
家。
 我国的喷微灌技术经历近40年的发展，已
经进入了一个加速发展的时期。
前 言
 浙江省较早就开展喷微灌试点和推广工作，至今已有
30多年的历史。
 近几年，在有关部门重视下，喷微灌技术的研究、推广
及应用得到了较快发展。
 省水利厅明确提出将喷微灌技术推广应用作为引领传统
农业向现代农业变革的重要举措。
 2009年，省水利厅正式启动“百万亩喷微灌工程”，
将喷微灌技术的推广应用作为推进高效生态农业发展、
提升现代农业水平的重要措施，作为水利服务“三农”、
实践科学发展观的具体行动，并出台了《浙江省喷微灌
技术示范和推广工作指导意见》。
汇编说明
 “百万亩喷微灌工程”项目实施过程中必然
涉及项目设计这一环节，为了节省大家的
工作时间，我们将一些典型作物的典型喷
微灌模式经重新计算、设计后，整理成册，
供各位从事农业节水灌溉的工作者交流。
 实例设计过程中充分体现小单元轮灌，主
管道变径设计，首部机组移动，管材配件
国产化等理念。
设计实例介绍
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梨树经济型微灌系统设计
山核桃经济型喷灌系统设计
茶叶苗木经济型喷灌系统设计
草莓经济型膜下滴灌系统设计
鲜切花经济型膜下喷水带系统设计
铁皮石斛经济型微灌系统设计
防雨栽培葡萄经济型滴灌系统设计
植料栽培芦笋经济型滴灌系统设计
典型设计工作思路
百万亩喷微灌工程布置
典型点现场踏勘及设计资料收集
设计资料核实及设计选型
布置间距与气
象要素、布置
方式、运行方
式的关系
系统初步布置
参数验算及管道设计
调整布置，完成设计
设计喷灌强度
与土壤允许喷
灌强度、地形
地貌的关系
喷灌典型工程概况
 项目实施区域为农垦场果木队，属于典型
的丘陵缓坡地区，整体面积约300亩，园内
地势起伏，地面高程介于75.00～93.00 m，
最大高差18 m。
项目区特点分析及设计选型
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
丘陵缓坡地带；
作物为果木和茶叶；
水源距离较近且有保证，水源水质一般；
作物需水高峰期为7月；
属季风性气候，灌溉季节风速一般小于三
级风。
设计选型：喷灌、首部双重过滤。
设计参数
 1. 设计补充灌溉强度
浙江茶树需水临界期日需水强度6.5 mm/d，遮荫
率取80％,则：
Kr＝Ge/0.85＝0.94
Ia＝Ea＝kr×Ec＝0.94×6.5＝6.1（mm/d）
 2. 喷灌雾化指标Wh：3000～4000；
 3. 灌溉水利用系数：η=ηG·ηP，ηG取0.95，由
于风速低于3.4m/s，ηP取0.9；
 4. 设计保证率：90％；
 5. 流量偏差率：20％。
灌水器选择与组合间距确定
 1. 灌水器的择
型号
30PY2H-27°
喷嘴直径
（mm）
10.0×4.0
额定工作压
力（kpa）
流量
（m3/h）
接管口径
（英寸）
300
7.16
23.5
350
7.73
24.5
400
8.27
450
8.77
26.0
500
9.24
26.5
G1，1/2
射程
（m）
25.5
 2. 喷头组合间距计算
按风向多变考虑，采用正方形布置，全圆喷洒，对局部边
缘区域采用扇形喷洒。根据规范要求，喷头布置间距a及
支管布置间距b按a＝b＝1.06R确定，喷头组合间距为：
a＝b＝1.06×23.5＝24.91（m）
取a＝b＝25.0 m。
有关参数校核
1. 系统设计喷灌强度
  KW CPS
式中： ——设计喷灌强度（mm/h）；
Kw——风系数，kw=1；
Cp——布置系数，0.88；

——灌溉水利用系数；
S
——计算喷灌强度
，mm/h。
s 
1000q p
R 2
2. 雾化指标校核
Wh＝hp/d＝300×100/10.0＝3000
式中Wh —— 雾化指标；
hp —— 喷头工作压力水头，m；
d —— 喷头主嘴直径，mm。
管道系统布置
灌溉制度拟定
1.最大灌水定额
土壤干容重1.5 g/cm3，田间持水率β田＝25％，计划湿润层深度
50 cm，土壤含水量上下限按田间持水量85％和70％计，灌溉水
利用系数取0.85，则灌水定额为：


ms  0.1h 1  2  0.11.5 50 (21.2517.5)  28.125mm
'
'
式中：ms ——
 ——
h ——
β1’——
β2’——
最大灌水定额，mm；
土壤容重，g/cm3；
计划湿润层深度，cm；
适宜土壤含水量上限（重量百分比），％；
适宜土壤含水量下限（重量百分比），％。
2. 设计灌水定额： m  ms
灌溉制度拟定
3. 设计灌水周期
七月份茶叶的日耗水强度取ETd＝Ia=6.1 mm/d，则灌水周期为
T＝m/ETd=4.6（d）
取灌水周期T＝4天，则m＝4×6.1＝24.4(mm)
4. 一个工作位置的灌水时间
t
m ab
24.4  25 25

 2.37
1000q pP 1000 7.16  0.9
喷灌工作制度拟定
1. 一天工作位置数
td
8
nd  
3
t 2. 4
2.同时工作喷头数
np 
Np
nd T
 248/ 3 / 4  20.7
则每次同时工作喷头数21个左右。
编制轮灌顺序和设计流量
干管号
支管号
同时工作喷头数
（个）
流量
（m3/h）
1
干管AB
支1—支6
25
179.00
2
干管AB
支7—支11
26
186.16
3
干管AB
支12—支15-1
20
164.68
4
干管AB
支15-2—支18-1
23
164.68
5
干管AB
支18-2—支21-1
26
186.16
6
干管AB
支21-2—支23
23
164.68
7
干管ABCD
支24—支28
19
136.04
8
干管ABCD
支29—支33
17
121.72
9
干管ABEF
支34—支38
20
143.20
10
干管ABEF
支39—支42
16
114.56
11
干管ABGH
支43—支46
16
114.56
12
干管ABGH
支47—支50
14
100.24
轮灌顺序
第一天
第二天
第三天
第四天
管道设计及水力计算
1. 管道设计
（1）支管设计
按《喷灌工程技术规范》（GB/T 50085-2007）要求，同一支管上任
意两个喷头之间的水头差应不超过喷头压力水头的20%。最大水头差
是在支管上首末两个喷头之间。管径的计算公式为： 式中F —— 多口系数；
Qm
Ff b L  z  qv hp
d
F
Q —— 管道流量，L/h；
D —— 管道内径，mm；
L —— 管长，m；
多口系数计算公式为：
N(
f —— 摩阻系数；
1
1
m 1


) 1 X
2
m  1 2N
6N
N 1 X
m —— 流量指数；
b —— 管径指数；
△z —— 地形高差，m；
qv —— 流量偏差率。
经计算：
当孔口数N＝5，N＝4时，选φ75PE管，内径63mm，公称压力0.4MPa；
当孔口数N≤3时，选φ63PE管，内径53 mm，公称压力0.4 MPa。
 （2）干管设计
干管拟采用PVC管，干管与支管连接处设镇墩和专用给
水栓，给水栓底座通过渐缩管与干管上三通所用的法兰连
接，干管与水源连接处设阀门井。先用经验公式法初选管
径，待进行水力计算后调整管径，经验公式：
D  k  Q干
经计算：
AB段干管取φ180 PVC管，内径162 mm，公称压力0.6
MPa；
其他干管取φ160 PVC管，内径144 mm，公称压力0.6
MPa。
2. 管网水力计算
（1）管道水头损失计算公式
从水池出水口到最后一根支管入口的水头损失即为管网
的水头损失，它在各轮灌顺序是不相同的，需一一计算，
现按沿程水头损失和局部水头损失分别计算。沿程水头
损失按下式计算：
LQ m
h f  Ff b
d
局部水头损失一般按hj=ξv2/2g计算。事实上，在喷灌系统
中，经长期实践证明，局部水头损失一般为沿程水头损失的
10～15％，本设计取局部水头损失为沿程水头损失的15％。
（2）水利计算
选三个最不利轮灌组进行水力计算和分析，支管、干管统一选用
塑料管材，管道直径采用变径设计方案，选择距水源最远的典型
点和灌水量最大的二个工作组进行水力计算，计算结果见下表：
轮灌组
第2组
第5组
第8组
管段名称
管径
（mm）
干管AB
180
支7～支11
63
干管AB
180
支18-2～支21-1
75
干管AB
180
干管BC
160
干管CD
160
支29～支33
50
流量
（m3/h）
沿程hf
（m）
局损hj
（m）
合计
（m）
186.16
9.8
1.47
11.27
186.16
17.10
2.56
19.66
121.72
15.81
2.37
18.18
（3）干管入口压力水头
干管入口水头压力按下式计算：
H干  hp  hs  hfs  hf  hj  z
式中H干 —— 干管入口压力水头，m；
hs —— 喷点的竖管高度，m；
hfs —— 竖管水头损失，m；
∑hf —— 沿程水头损失之和，m；
∑hj—— 局部水头损失之和，m；
z —— 地形高差，m。
经计算有：
 H2= 30＋2＋0.155＋11.27＋9.5=52.93 m
 H5=30＋2＋0.155＋19.66＋12.5=64.32 m
 H8 =30＋2＋0.155＋18.18＋28=78.34 m
首部枢纽设计和动力选型
1．首部枢纽
①泵站
根据本灌区苗木和茶叶喷灌用水需要，需新建泵
站1座，位于沼液池旁，泵房采用矩形一层砖结
构，建筑面积为20 m2，站内安装1台水泵及配电
盘1台套。
②过滤系统
配套过滤系统分为二级，第一级为泵房进水口三
层钢过滤网，采用0.5cm、80目滤网；第二级为
泵站首端设4〃迭片过滤器1只。
③首端控制设备
泵站设置控制闸阀1只、水表及压力表各1只。
2. 设计扬程和设计流量
（1）设计流量
在喷灌工作制度及轮灌编组确定之后，系统工作
的最大喷头数为26个，则系统的设计流量为：
np
Q   q p G  26 7.16 0.95  195.96(m3 / h)
i 1
（2）设计扬程
水泵设计扬程为：
H  H O H 过滤  hw  z
=78.34+2.5+1.5+1.0=83.34（m）
3. 水泵及动力机选配
根据设计流量和设计扬程，可选择型号为IS150－100－315B
的喷灌用离心泵，其性能如表所示。选择型号为Y280S-2的电
动机与之配套，其功率为75.0 kw，转速为2970 r/min。
型号
流量Q(m3/h)
转n
(r/min)
115
IS150-100315B
176
220
扬程H
(m)
效率η
（%）
电动机功
率(kw)
72
75
110
2900
97
90
谢 谢！