大棚滴灌设计

1某市郊有20个日光温室大棚，规格为东西长80m，南北跨度8m，所在的地方地形平整，多年平均降雨量250mm，多年平均蒸发量1500mm。温室内种植黄瓜，每个温室内畦长75m,宽1m，共有6个畦，每畦种植两行黄瓜，，东西株距为0.33m。其温室群的中间地带有一口水井，出水量为50m3/h，动水位为20米21.1基本资料①基本情况:项目地块占地面积为160亩，该地块原种植玉米，采用沟灌灌溉，种植结构调整后不能适应当前生产和节水的要求，急需配套节水灌溉措施。因此，在该地块拟建温室大棚74栋，其中大棚规格为50m×8m，共3栋，温室规格为50m×8m，共71栋，棚间距为2.0m。②种植情况：项目地块温室和大棚内主要种植蔬菜，均南北向栽植蔬菜，行距为0.75m，主要为市场供应服务。棚外作物采用管灌。③栽培管理：根据蔬菜生长周期和市场规律确定，一般每年3月至11月销售情况比较好。④气象资料:该地区属温带大陆性季风气候,冬季寒冷,春季多风干旱,夏季多雨,秋季凉爽少雨，是暖温带与中温带，半干旱与半湿润的过渡地带。特点是春季干旱多风；夏季热，雨季多有冰雹，有时出现伏旱；秋季凉爽少雨；冬季寒冷干燥，多风少雪。一年四季分明，昼夜温差大，无霜期短，年无霜期平原区为152～175天,冻土1m左右。陆面蒸发量400mm/年,水面蒸发量1666.2mm/年，多年平均气温8.5℃，最高气温39℃,最低气温-27.3℃,最热的七月份平均气温23.1℃，最冷的一月份平均气温-8.8℃，年日照时数为3120.8h，光资源比较丰富。多年平均降水量为493.0mm。降水量时空分布不均，6～8月降水量占全年降水量的72％，年际变化大，最多年份为747.1mm，最少年份为274mm。⑤土壤质地:该地块土壤主要为壤土，土壤容重约为1.38g/cm3,田间持水量约为23.2%（重量）。根据蔬菜的水分需求特征和管理要求土壤适宜含水率的上限取田间持水量的95%。⑥水源状况：目前地块现有水源井1眼，井深110m,出水量可达80m3/h，可为该地块提供灌溉水源。⑦动力：该地区动力采用电力，灌溉季节基本保证24h供电。实际日灌溉时间为8～16h。1.2大棚蔬菜滴灌工程设计①灌溉方式的选择根据已有大棚蔬菜种植栽培技术和农艺技术人员的实践经验，选择大棚蔬菜灌溉采用滴灌。此地块棚间没有种植作物，故棚间不需要灌溉。3②灌溉系统设计参数根据设计规范及结合当地的实际情况，选用如下设计参数：a:日耗水强度Ea：棚内Ea=4.0mm/db:土壤湿润比P：蔬菜滴灌取P=70%c:灌溉水的有效利用系数η≥0.90d:土壤计划湿润层深度Z：蔬菜取Z=30cme:土壤适宜含水率的上限取田间持水量的95%为22.04%土壤适宜含水率的下限取田间持水量的70%为16.24%③需水量计算根据灌溉面积和设计耗水强度，按下式核算灌溉系统所需的最小供水流量。Ia=Ea-P0式中：Q～需供水流量，m3/h；A～灌溉面积，hm2；Ia～设计供水强度，mm/d；Ea～设计耗水强度，Ea=4mm/d；P0～有效降雨，不考虑P0=0mm/d；t～水源每日供水时数，t=12h；η～灌溉水利用系数，η=0.9；经计算得所需流量Qmin=39.51m3/h。根据上述计算，本地块灌溉系统所需的最小供水流量39.51m3/h，原有井能满足灌溉用水需求。④灌水器的选择经相关资料和试验，据灌水器的种类和水力性能拟选用：滴灌管采用直径Dn16mmPE管，壁厚0.6mm，滴头间距0.3m，设计工作水头Hd=0.1Mpa，滴头设计流量流量q=2.0L/h。tAIQa10min4⑤大棚蔬菜滴灌灌溉制度设计a:大棚内蔬菜最大毛灌水定额m=0.1γzp(θmax-θmin)/式中：m～设计最大毛灌水定额，mm；γ～土壤容重，1.38g/cm3；z～计划湿润层深度，30cm；p～滴灌设计土壤湿润比，70%；θmax、θmin～适宜土壤含水量上下限（占干土重量的百分比），θmax=23.2%×95%=22.04%，θmin=23.2%×70%=16.24%，经计算得到大棚内蔬菜最大毛灌水定额：m=18.68mm=12.45m3/亩。表1-1大棚蔬菜滴灌灌溉制度设计参数表内容单位参数内容单位参数或结果日耗水强度mm/d4.0适宜土壤含水量上限95%%22.04计划湿润层深度cm30适宜土壤含水量下限70%%16.24土壤容重g/cm31.38设计毛灌水定额mmm18.68土壤湿润比%70设计毛灌水定额mm3/Mu12.45田间持水量%23.2设计灌水周期d4.0灌溉水利用系数0.9灌溉面积Mu160b:设计灌水周期作物在全生育期生长过程中，其日耗水量随着不同的生长阶段而改变。日耗水强度按照《微灌工程技术规范》用耗水高峰期的平均日耗水强度，依据设计灌水周期计算公式：T=m/Ia×式中：T～设计灌水周期，d；m～设计毛灌水定额，mm；Ia～设计耗水强度，棚内Ia=Ea=4.0mm/d；据计算大棚内蔬菜灌水周期为4.2d，取T=4d⑥轮灌制度设计a:一次灌水延续时间t1=m*Se*Sl/qd式中：t1～一次灌水延续时间，h；5m～设计灌水定额，18.68mm；Se、Sl～灌水器间距与毛管间距，m；Se=0.3m；Sl=0.75mqd～灌水器流量，2.0L/h；经计算实际一次灌水延续时间为t=2.1h。表1-2大棚蔬菜滴灌轮灌制度设计参数表b:轮灌组的划分：本系统采用轮灌的灌溉形式，每个大棚为1个灌水单元。则大棚规格为50m×8m灌水单元的流量为：ddnqq单=3.33m3/h温室规格为50m×8m灌水单元的流量为：ddnqq单=3.33m3/h水源井控制74个灌水单元，轮灌组划分按充分利用水源井的出水量，为今后扩大灌溉面积留有余地，可分为4个轮灌组，每个轮灌组包括16～20个灌水单元；每个轮灌组可独立工作，灌溉时必须按轮灌组顺序进行顺序灌溉，轮灌组的划分及轮灌次序见表1-3。表1-3大棚蔬菜滴灌轮灌制度内容单位参数内容单位参数或结果设计毛灌水定额mmm18.68灌水器设计流量L/h2.0作物种植行距m0.75系统日工作时间h8.4作物种植株距m0.3系统设计流量m3/h80毛管间距m0.75一次灌水延续时间h2.1灌水器行距m0.3灌溉轮灌(组)数目个4轮灌次序轮灌开始时间轮灌结束时间机井组序号(棚数)棚编号系统流量（m3/h）第一次8:0010:101(20)2-3～2-12,2-15～2-2466第二次10:1012:202(18)2-1～2-2,2-13～2-14,1-1～1-1459.4第三次12:2014:303(20)0-1～0-3,3-1～3-7,4-1～4-5,4-14～4-1866第四次14:3016:404(16)4-6～4-13,4-19～4-2642.96⑦灌溉系统的管网布置a:干管布置干管从机井处沿地块东侧由南向北布置，进入地块中部沿田间作业道路由东向西，东西向布置，在东西向干管上，南北向布置4条分干管。干管、分干管管径按经济流速选择，可按下式计算：jjQd18.8v式中：dj～经济管径，mm；Q～管道流量，m3/h；vj～经济流速，m/s，本次取1.5m/s。根据本次设计轮灌组情况，干管、分干管分别采用Dn160、Dn110PVC-U塑料管道，具体布置如设计图所示。b:支管及棚内首部布置由分干管布置进棚支管引入大棚，通过竖管出地后连接棚内首部，首部设有球阀、水表、肥料灌、网式过滤器等，首部后接PE管作为支管，具体布置如设计图所示。支管的流速控制在1.0m/s，流量3.33m3/h，按上式计算管径为34.5mm，根据PVC-U及PE塑料管道、管件规格，结合市场供应情况，本次选择Dn50PVC-U和Dn40PE管分别作为进棚支管和棚内支管。c:毛管布置大棚内的灌溉滴灌管为Dn16，沿种植方向单行双向布置，每个大棚内沿垄向（南北向）双向布置20条滴灌管，滴灌管间距为0.75m，滴头间距0.3m。⑧灌溉系统水力计算滴灌系统水泵扬程计算结果详见表1-4。7表1-4大棚蔬菜滴灌系统水力计算结果表（最不利情况）项目内容单位最不利情况（2-1～2-24工作时）滴头工作压力m10.00毛管长度Lm7.50管径Dmm14.80流量QL/h50沿程水头损失m0.004局部水头损失m0.00微灌管进口压力m10.00支管长度Lm50.00管径(内径)Dmm35.40流量QL/h3300沿程水头损失m0.59局部水头损失m0.0610mPVC-U管水头损失m0.128mPE管水头损失0.28首部水头损失m5.00支管进口压力m16.05分干管长度Lm230.00管径(内径)Dmm103.60流量QL/h79200沿程水头损失m4.1局部水头损失m0.407支管进口压力m20.53干管长度Lm322.00管径(内径)Dmm151.40流量QL/h79200.00沿程水头损失m2.792局部水头损失m0.279分干管进口压力m23.60水泵扬程首部水头损失m10.00动水位m25.00井下管路水头损失m2.20系统设计扬程m60.80选泵200QJ80-668⑨选择水泵及动力配套：根据水力计算的结果，确定水泵的设计流量79.2m3/h和设计扬程60.8m，综合考虑，选取潜水泵型号为200QJ80-66。为了防止水锤的发生，在运行时，应先打开出水口，再开水泵；在关闭系统时，应先关闭水泵，再关闭出水口；在开启和关闭系统时应缓慢进行，以防止水锤的发生。表1-5水泵性能及配套电机表规格型号数量（套）水泵铭牌参数配套装置参数流量(m3/h)扬程(m)配用电机(kw)水泵效率(%)配套变频器功率(kw)变频控制装置（套）200QJ80-66180662275.03013.材料用量及工程概算该地块节水灌溉工程材料用量及概算详见设计概算。