141团蔬菜滴灌技术设计

1141团蔬菜保护地生产示范项目节水灌溉技术设计1.1工程设计采用的规范标准：依据的有关技术规范、规程、节水灌溉技术规范主要有：1）《节水灌溉技术标准》SL207-98。2）《微灌工程技术规范》SL103-95。3）《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-1999。4）《农田灌溉水质标准》GB5064-92。1.2典型滴灌系统参数设计141团蔬菜保护地生产示范项目共148.1亩滴灌地，种植无公害蔬菜。种植模式采用一膜一管：（20+30+20+30+20）cm，膜内毛管铺设间距0.5m；（土壤为壤土，滴头流量为2.6L/h）。根据目前蔬菜种植模式和多年实践经验，确定如下设计参数。典型设计滴灌系统设计基本资料序号项目名称单位数量一土壤与作物1土壤结构壤土2设计日耗水量Eamm/d73土壤湿润层深度ZM0.454土壤设计湿润比P%76.15田间持水量%255适宜的土壤含水率上限%22.56适宜的土壤含水率下限%16.25二灌水器1选型单翼迷宫式滴灌带2工作水头M10m3流量L/h2.64滴头间距M0.35毛管间距M0.56铺管方式一膜一管1.2.1系统水源2该滴灌的水源为井水。1.2.2系统动力距滴溉系统首部附近有高压线路，不需架设高压线，只需架设安装变压器、配电箱、水泵即可满足滴灌系统运行需要。1.2.3滴灌系统结构滴灌系统采用如下结构：水源（加压）→计量装置（水表、压力表）→离心过滤器→网式过滤器（施肥罐）→干管（地埋PVC-U管）→支管（地面PE黑管）→滴灌管→滴头。为降低能耗，管道系统中支管与分干管，滴灌带与支管、干管与分干管按各条田的具体形状，以优化方式采用鱼骨式布置，目的是达到操作管理方便，系统投资和运行费用最低的效果。1.2.4水量平衡计算公式：Q=10IaA/ηtAQTIaη（hm2）（m3/h）（t/d）（mm）（%）9.8738.420790式中：A－可灌面积，hm2；Q－可供流量，m3/hIa－设计供水强度，mm/d；Ea－设计耗水强度，mm/d；Po－有效降雨量，mm/d；t－水源每日供水时数，h；η－灌溉水利用系数。1.2.5泵站3根据水量平衡计算结果，选择250QJ50/60-3潜水泵，可满足滴灌系统工作压力和设计流量。在过滤器出口安装水表，逆止阀，在过滤器和施肥罐的前后分别设置一个压力表，观察其压力变化。在滴灌系统的最高处设置进排气阀，以调节管网进气和排气，防止停水时管网内产生负压和开始供水时管网排气不畅产生气阻，造成管网破坏，影响正常供水。1.2.6灌水定额m=0.1γZPw（Qmax-Qmin）/η其中：Z——计划湿润层深度，根据实验中实测资料，蔬菜根系层深度，生育期最大为45cm。Pw——土壤湿润比，由《微灌工程技术》式2-9。Pw——NpSeW/（Sp·Sr）×100%。Np——每棵作物的滴头数，Np=（1/0.3）×0.1=0.333Se——滴头沿毛管上的间距，Se=0.3m。W——湿润宽度（或单个滴头的湿润直径），W=0.80m。Sp——作物株距，Sp=0.1m。Sr——毛管铺设间距，Sr=05m。以上参数代入式中得Pw=76.1%。Qmax、Qmin——土壤含水率上、下限分别按田间持水量的90%和65%。即Qmax=22.5，Qmin=16.25。γ——土壤容重，γ=1.4g/cm3。则灌水定额m滴=0.1γZPw(Qmax-Qmin)/η。=0.1×1.4×0.45×76.1×(22.5-16.25)/0.94=33.3mm=22.2m3/亩·次。注：此定额为蔬菜盛果期的灌水定额。1.2.7灌水周期T=（m/Ea）×η式中：T—设计灌水周期（d）；m—设计灌水定额（mm）；Ea—设计耗水强度（mm/d），根据实践经验蔬菜取7；η—灌溉水利用系数，0.90；根据实测取蔬菜日耗水量Ea=7mm/d，则灌水周期T=（m/Ea）×η=33.3/7*0.9=5.2天1.2.8一次灌水延续时间t=(m×Se×SL)/q式中：t—一次灌水延续时间，h；m—设计灌水定额（mm）；Se—滴头间距（m）；SL—毛管间距（m）；q—滴头设计流量（L/h）；t=（m滴×Se×SL）/qd=（33.3×0.3×1.4）/2.6=5.4小时轮灌组N=20h/d×5.2d÷5.4h=19组，根据实际情况取不大于20组。但由于条田规格不一样，各小区一次性灌水时间也不相同，由式：t滴=（轮灌面积×设计灌水定额/水源流量）/η。分别计算各灌水小区的一次灌水延续时间。轮灌时一次开7个大棚的球阀，共14次灌完。5141团滴灌工程设计参数种植模式土壤类型土壤容重(g/cm3)QmaxQmin土壤湿润比湿润宽度滴头流量(L/h)毛管间距(m)灌水定额(mm)灌水周期(d)延续时间(h)（20+30+20+30+20）壤土1.422.516.2576.10.82.60.533.35.25.41.2.10管系总体布置141团蔬菜保护地生产示范小区东西宽396米，南北长402米。蔬菜保护地地块形状及系统布置见附图，灌溉机井位于地块条田的边缘，主干管东西向布置，分干管沿种植方向东西向布置，系统布置三条分干管，支管垂直种植方向，毛管沿种植方向铺设。1.2.11滴灌设备选型滴灌设备包括水泵、过滤装置及干、支、附、滴灌管。水源流量50m3/h，控制面积148.1亩，根据水量平衡计算及水力计算结果，选250QJ50/60-3潜水泵。井水进入滴灌系统经离心及网式过滤器。过滤器选用LWS-150组合式，水头损失为6-10m。施肥系统选用容量为100L的施肥罐。1.2.12管道设计及水力计算1.2.12.1毛管极限孔数Nm=INT{（5.466[△h2]d4.75）/（KSeqd1.75）}0.364其中：[△h2]——毛管的允许水头偏差，m，[△h2]=β2[△h]d——毛管内径，d=16mm，K——水头损失扩大系数，K=1.1~1.2;Se——毛管上分流孔的间距，Se=0.3m；6qd——滴头设计流量，qd=2.6L/h。滴灌带选用单翼迷宫式滴头，当滴头间距为0.3m，滴头流量q=2.6L/h时，Q=0.780H0.596。蔬菜种植模式为（20+30+20+30+20）cm，滴灌带选用内径为16mm的PE单翼迷宫式滴灌带，以该产品的参数进行设计。滴头间距Se=0.3m，滴头流量q=2.6L/h，毛管平均铺设间距Sc=0.5m，流态指数X=0.596。依据《SL103-95微灌工程技术规范》，当滴灌的均匀系数Cu＞80%，滴头设计允许流量偏差率qv≤20%，滴头的流态指数X=0.596，则滴灌的允许设计水头偏差率[hv]应为。[hv]≤[qv]/X·{1+0.5(1-X)/X·[qv]}≤0.2/0.596×{1+0.5×(1-0.596)/0.596×0.2}≤35.8%滴头的定额工作压力为100Kpa(10米水头)，则灌水小区允许水头偏差[△h]为：[△h]=[hv]·hd=0.358×10=3.58m。毛管和辅管的允许水头偏差[△h]毛=[△h2]=β2[△h]=0.55×3.58=1.97m[△h]辅=[△h1]=β1[△h]=0.45×3.58=1.61mNm=INT{（5.466[△h2]d4.75）/（KSqd1.75）}0.364=INT{（5.466×1.61×164.75）/（1.2×0.3×3.21.75）}0.364=201个。则毛管辅设长度L毛≤221×0.3=66.3m。管道管径的确定方法选择经济流速法。塑料管材的经济流速通常取V=1.2~1.8m/s，PVC-U管材不大于2m/s，PE管材不大于3.5m/s。71.2.13.2毛管水头损失计算：滴灌带选用单翼迷宫式滴头，毛管内径为16mm。毛管沿程水头损失为：hf=K（fSqdm/db）[（N+0.48）m+1/（m+1）-Nm（1-So/S）]。毛管的局部水头损失可按沿程水头损失的20%考虑。毛管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。hf=1.08×(0.505×0.3×3.21.75/164.75)[(184+0.48)2.75/2.75-1841.75×0.5]=0.96m。毛管的局部水头损失可按沿程水头损失的20%考虑，即hw毛=0.2hf毛=0.2×0.96=0.192m毛管总水头损失为：h毛=hf毛+hw毛=0.96+0.192=1.152m1.2.12.3辅管管径选择及水头损失计算：辅管沿程水头损失：hf=K（fSqdm/db）[（N+0.48）m+1/（m+1）-Nm（1-So/S）]辅管局部水头损失按沿程水头损失的20%考虑。辅管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。一个灌溉小区内的每条支管上同时最多开启120条毛管，用一个辅管控制，则Q铺=Q毛×13=518.4×13=6739.2L/hd铺=1000[4Q铺/(3600πv)]0.5=1000×[4×6.7÷(3600×3.14×3)]0.5=28.1mm辅管采用PE管，管径32mm，壁厚1.6mm，工作压力0.25MPa。沿程水头损失：hf铺=K（fSqqm/db）[（N+0.48）m+1/（m+1）-Nm（1-So/S）]8=1.47m。辅管局部水头损失按沿程水头损失的20%考虑。hw铺=1.47×0.2=0.294m则辅管总水头损失：h铺=1.764m。1.2.12.4支管管径及水头损失计算设计中支管选用PE薄壁管，管径63mm，壁厚1mm，工作压力0.25MPa。支管沿程水头损失：hf=Kf（Qm/db）L。支管局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑。支管总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和。支管管径按管道经济流速确定：d支=1000[4Q支/(3600πv)]0.5=1000×[4×13.3÷(3.14×3600×1.8)]0.5=51.1mmv——塑料管径经济流速，m/s，v=1.2~1.8m/s，不大于3.5m/s。Q支——支管流量，m3/h，Q支=80/6=13.3m3/h。支管沿程水头损失hf支=Kf（Qm/db）L=1.08×0.505×(133331.75/614.75)×120.7=3.6m。支管局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑。hw支=0.1hf支=0.36m。支管总水头损失：h支=3.96m。1.2.12.5干管管径及水头损失计算：干管沿程水头损失：hf=Kf（Qm/db）L。d干=1000[4Q干/(πv)]0.59=1000×[4×80÷(3.14×3600×1.2)]0.5=153mmd分干=1000[4Q干/(πv)]0.5=1000×[4×80÷(3.14×3600×1.5)]0.5=137mm设计干管、分干管选用PVC-U管，工作压力0.4MPa，干管管径160mm，壁厚3.7mm，分干管管径119.2mm，壁厚2.9mm。干管沿程水头损失：hf干=Kf（ΣQ干nmLn/dnb）由于考虑以后作物的轮作，滴灌与其它灌水技术互相运用及便于运行方式的调整，干管及分干管不考虑变径。干管水头损失计算序号长度（m）管内径（mm）流量（m3/h）沿程损失hf干（m）1.1hf干（m）1411152.6503.53.85297.2152.641.70.60.66397.2119.233.40.40.44497.2119.225.10.240.264597.2119.216.80.120.132697.2119.28.40.030.033合计5.379干管总水头损失为：h干=hw干+hf干=5.379m1.2.12.6微灌系统设计水头微灌系统设计水头HH=Zp-Zb+ho+Σhf+ΣhwH——微灌系统设计水头，m。Zp-Zb——典型毛管进口与水源设计水位之间的之差，1.0m。ho——典型毛管进口的设计水头，ho=10m。Σhf——水泵至典型毛管进口的管道沿程水头损失，m。Σhw——水泵至典型毛管进口的管道局部水头损失，m。10取二级过滤冲洗排污的水头损失之和为10m，枢纽中各级闸阀的局部水头损失之和为2.0m。141团蔬菜保护地生产示范