滴灌管網(wǎng)設(shè)計(jì)

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 滴工程規(guī)劃說(shuō)明書(shū)

  1、基本資料 1.1自然概況 甘肅省八一農(nóng)場(chǎng)黑土洼分場(chǎng)位于河西走廊東部，永昌縣城以西55公里處，地理坐標(biāo)東徑101°28′18″--101°29′56″，北緯38°13′51″--38°17′26″，海拔2410—2500米之間，地處內(nèi)陸河干旱地區(qū)。農(nóng)場(chǎng)現(xiàn)有人口1471人，總土地面積8.8萬(wàn)畝，可耕地面積6.3萬(wàn)畝，實(shí)際耕種面積3.5萬(wàn)畝左右。農(nóng)場(chǎng)下設(shè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)隊(duì)7個(gè)，學(xué)校、衛(wèi)生所個(gè)一所，管理人員35人。 1.2氣象資料 項(xiàng)目區(qū)地處內(nèi)陸河干旱區(qū)，具有干旱少雨，蒸發(fā)量大，日照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差大，四季中春暖回緩，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑等特點(diǎn)。多年平均降雨量147.6mm，年平均蒸發(fā)量2143.5mm。年內(nèi)分布不均，6—9月份降水量約占全年降水量的75%左右，春冬季以西北風(fēng)居多，夏季以東南風(fēng)居多，風(fēng)力一般為3—4級(jí)，無(wú)霜期150天，年日照時(shí)數(shù)2884.2小時(shí)。多年平均氣溫6.7℃，極端最高氣溫23.6℃，極端最低氣溫一18.4℃，最大凍土深度1.65m。 1.3土壤資料 區(qū)域土壤主要是壤土，土壤容重為1.4g／cm3，土層厚度不小于60cm,熟化層30—50cm，耕作層多數(shù)在20—30cm左右。持水量為22％左右，土壤肥力適中。 1.4作物資料 區(qū)域主要以小麥、啤酒大麥為主，經(jīng)濟(jì)作物主要有以特種藥材、洋芋等。 1.5水源條件 區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉用水主要依靠永昌縣西大河水庫(kù)，地下水輔助生活用水。目前，已有三條干渠42km跨越項(xiàng)目區(qū)，且有多條支、斗渠配合運(yùn)行，區(qū)域水網(wǎng)基本形成，農(nóng)業(yè)用水基本得到滿足，但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，供需水矛盾逐漸突出，原有渠道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，且年久失修，發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)勢(shì)在必行。 1.6工程規(guī)模 本次規(guī)劃滴灌工程區(qū)控制面積3.5萬(wàn)畝，分4塊區(qū)域規(guī)劃，其中，01號(hào)區(qū)域控制面積1.34萬(wàn)畝，02號(hào)區(qū)域控制面積1.12萬(wàn)畝，03號(hào)區(qū)域控制面積0.64萬(wàn)畝，04號(hào)區(qū)域控制面積0.4萬(wàn)畝。修建大型蓄水池（塘壩），最大設(shè)計(jì)蓄水量2.5萬(wàn)m3，正常蓄水量2.0萬(wàn)m3。滴灌水源由35座調(diào)節(jié)水池配合加壓動(dòng)力運(yùn)行，保證項(xiàng)目區(qū)需水要求。但因考慮作物生長(zhǎng)習(xí)性及種植經(jīng)驗(yàn)，特藥等作物必須每年換茬，所以在設(shè)計(jì)時(shí)考慮上述因素后，在滴灌規(guī)劃區(qū)依然布置配套干、支、斗渠及建筑物并行運(yùn)作的灌溉布局。 2、灌溉方式選擇及總體布置 2.1灌溉方式選擇 由于項(xiàng)目區(qū)主要特殊藥材及洋芋種植為主，水源相對(duì)緊張，且區(qū)域地面起伏相對(duì)較大，為了實(shí)現(xiàn)有效利用水源、減少區(qū)域灌溉過(guò)程中的運(yùn)行成本，按照區(qū)域地形特征和田塊分布情況。結(jié)合永昌縣多風(fēng)沙的氣候特點(diǎn)，故規(guī)劃選擇滴灌方式灌溉。 2.2灌溉分區(qū)情況 項(xiàng)目區(qū)共分4個(gè)大區(qū)，即01～04號(hào)滴灌區(qū)。根據(jù)滴灌的灌溉制度，按照地形高差特征，本著節(jié)省能源，節(jié)省灌溉系統(tǒng)運(yùn)行成本和盡量節(jié)省灌溉水源的設(shè)計(jì)思路，將滴溉區(qū)域按照水源情況和灌溉制度及其水源工程，劃分為35個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)控制灌溉1000畝左右。具體見(jiàn)工程平面布置圖。 3、設(shè)計(jì)依據(jù) 3.1  微溉工程技術(shù)規(guī)范SL103-95； 3.2  微灌工程技術(shù)指南 3.3  節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范SL207-98； 3.4 噴灌工程技術(shù)規(guī)范SD148-85等 4、水量分析 根據(jù)水源供水能力、區(qū)域灌溉用水習(xí)慣及作物需水實(shí)際情況，分析如下： 4.1灌溉需水量 本項(xiàng)目區(qū)需水量為農(nóng)業(yè)灌溉需水總量。農(nóng)業(yè)灌溉需水量為灌溉面積與綜合灌溉定額的乘積。根據(jù)現(xiàn)狀灌區(qū)灌溉方式、種植業(yè)結(jié)構(gòu)、灌溉制度及灌溉水利用系數(shù)，計(jì)算出各月的需水量及需水過(guò)程線。 4.2設(shè)計(jì)保證率 （1） 灌溉設(shè)計(jì)保證率 根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（SL103—95），灌溉設(shè)計(jì)保證率不應(yīng)低于85%，本次設(shè)計(jì)取灌溉設(shè)計(jì)保證率P＝85%。 （2） 設(shè)計(jì)灌溉面積及種植結(jié)構(gòu) 本次規(guī)劃設(shè)計(jì)灌溉面積共35000畝，分布4快，面積分別為01號(hào)區(qū)1.34萬(wàn)畝，02號(hào)區(qū)1.12萬(wàn)畝，03號(hào)區(qū)0.64萬(wàn)畝，04號(hào)區(qū)0.4萬(wàn)畝。種植主要以特藥和洋芋為主。 本次需水量及節(jié)水量計(jì)算主要以種植特藥為主進(jìn)行計(jì)算。 4.3灌溉制度擬定 4.3.1需水量計(jì)算 ⑴ 作物需水量 根據(jù)永昌縣實(shí)測(cè)大田作物最大騰發(fā)量月份的日平均作物實(shí)際騰發(fā)量ETa＝6.0，由于黑土洼農(nóng)場(chǎng)距離永昌縣城以西55 km左右，具海拔較高，騰發(fā)量相對(duì)較低的氣候特點(diǎn)，所以本項(xiàng)目設(shè)計(jì)取作物實(shí)際騰發(fā)量時(shí)，考慮上述因素，故ETa＝5.0。 ⑵ 設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度 式中  Ia—設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，mm/d； ETa—作物需水量，為5.0 mm/d； P0—有效降雨量，0； S—地下水補(bǔ)給，0； 將上述各參數(shù)代入上式，可求得Ia=5.0(mm/d) ⑶ 設(shè)計(jì)灌水定額的確定 式中 m—設(shè)計(jì)灌水定額，mm； γ— 土壤容重，g/cm3，項(xiàng)目區(qū)土壤為砂壤土, 取1.4g/cm3； z—計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m；根據(jù)作物根系活動(dòng)層深度，取0.4 m； p—微灌設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比，％，特藥及洋芋濕潤(rùn)帶寬度Sw=0.60cm，毛管間距1.0m，p= Sw/ SL×100%=60%； θmax、θmin—適宜土壤含水量上下限，占干土重量的百分比；土壤田間持水量為30(重量％)，適宜土壤含水量的上限一般取田間持水量的80％～100％，取90％；適宜土壤含水量的下限一般取田間持水量的55％～70％，取65％； m=0.1×1.4×60×0.4×30× (90％－65％) =25.2mm＝16.8（m3/畝） 則毛灌水定額m毛=m/η=25.2/0.9=28mm=18.67m3/畝 4.3.2灌溉制度 特藥和洋芋是蔓生淺根作物，根系分布在0～40cm處，前期灌水濕潤(rùn)層深10～20cm ，后期30～40cm，。 結(jié)合農(nóng)農(nóng)場(chǎng)近些年對(duì)特藥及洋芋的灌溉經(jīng)驗(yàn)和需水特性，制定項(xiàng)目區(qū)灌溉制度，設(shè)計(jì)灌溉制度見(jiàn)表4－1。 表4－1                       特藥灌溉制度表 灌水次數(shù) 灌水時(shí)間 天數(shù) 灌水定額（m3/畝） 灌溉定額（m3/畝） 起始 終止 1 5月5日 5月9日 5 40.00 170.40 2 6月5日 6月9日 5 16.80 3 7月1日 7月5日 5 16.80 4 7月25日 7月30日 5 16.80 5 11月5日 11月9日 5 80.00 包括種植前一次灌水和沉水。 4.3.3灌溉水利用系數(shù) 項(xiàng)目實(shí)施后田間部分采用膜下滴灌，田間水利用系數(shù)大大提高，項(xiàng)目實(shí)施后灌溉水利用系數(shù)見(jiàn)表4—2。 表4—2       項(xiàng)目實(shí)施后灌溉水利用系數(shù)表         分  類 管道水利用系數(shù) 田間水利用系數(shù) 灌溉水利用系數(shù) 項(xiàng)目實(shí)施后 0.95 0.95 0.90 4.3.4需水量計(jì)算 設(shè)計(jì)需水過(guò)程線見(jiàn)表4－3。 表4－3              特藥需水過(guò)程線匯總表          月份 5月 6～8月 沉水 合計(jì) 備注 灌溉面積（畝） 35000 35000   凈用水定額（m3/畝） 40 50.40 80.00 170.40 凈用水量（萬(wàn)m3） 140 176.40 280.00 596.40 灌溉水利用系數(shù)   0.90 毛用水量（萬(wàn)m3） 160 196.00 311.10 667.10 5.工程方案 5.1工程布置原則 本次工程布置是在原有輸水渠道基礎(chǔ)上，布置供水系統(tǒng)及地埋管和地面上田間管網(wǎng)部分，支管間距根據(jù)毛管長(zhǎng)度來(lái)確定。工程布局采用以下原則： ⑴ 管道布置與供水系統(tǒng)布置相結(jié)合； ⑵ 支管、輔管以及毛管布置不能穿越機(jī)耕道，毛管順著作物種植行布置； ⑶ 管道之間的連接，應(yīng)避免銳角相交，管道鋪設(shè)應(yīng)力求平順，減少折點(diǎn)。 5.2 工程規(guī)模布局 5.2.1工程管網(wǎng)布置 引水首部主要為引水前池，其作用是將庫(kù)水經(jīng)過(guò)渠道引入前池，通過(guò)預(yù)先沉淀，然后進(jìn)行下游農(nóng)作物灌溉，前池水進(jìn)入管道之前采用攔污柵將大的雜物出去，以便滿足噴灌灌水的需要。 管網(wǎng)部分均由地埋管主干管、干管、分干管和地上管移動(dòng)支管四部分組成。主干管、干管、分干管均為UPVC管，移動(dòng)支管為鋁合金管。主干管管徑為φ400、干管管徑為φ300、分干管管徑為φ200。各級(jí)管網(wǎng)按照90度布置，分干管順著作物種植行鋪設(shè)。各級(jí)管網(wǎng)連接部分均設(shè)有檢查井，檢查井內(nèi)設(shè)有壓力表、流量表、閘閥以及排氣閥，在每條分干管進(jìn)口處也均設(shè)有排氣閥。 灌區(qū)運(yùn)行情況基本一致，主干管、干管和分干管續(xù)灌，支管輪灌。每條分干管每20m設(shè)一給水栓，每條分干管上有3～4條移動(dòng)支管同時(shí)運(yùn)行，灌溉周期一般為5天。 5.2.2系統(tǒng)工程 本次工程共規(guī)劃膜下滴灌面積3.5萬(wàn)畝，分布4個(gè)區(qū)域，其中01號(hào)區(qū)域面積1.34萬(wàn)畝，02號(hào)區(qū)域面積1.12萬(wàn)畝，03號(hào)區(qū)域面積0.64萬(wàn)畝，04號(hào)區(qū)域面積0.4萬(wàn)畝。 ⑴ 水源工程 本系統(tǒng)主水源為西大河水庫(kù)庫(kù)水，經(jīng)過(guò)水庫(kù)沉淀后通過(guò)原地面灌溉渠道供水至噴灌灌溉蓄水池—前池，而后，通過(guò)管道輸送各調(diào)節(jié)水池，加壓后用于滴灌，水質(zhì)符合農(nóng)田灌溉水標(biāo)準(zhǔn)，可用于滴灌。 示 意 圖 ⑵ 首部樞紐 本系統(tǒng)為加壓滴灌系統(tǒng)，現(xiàn)有首部工程為前池和首部閘閥井控制系統(tǒng)。 由于庫(kù)水經(jīng)過(guò)渠道輸送后泥沙和有機(jī)物雜質(zhì)含量大，所以均需在引水前池處增設(shè)一沉淀池，在引水前池及管道進(jìn)水口處均設(shè)置高密度過(guò)濾紗網(wǎng)，對(duì)渾水進(jìn)入管道前進(jìn)行初級(jí)過(guò)濾，攔去懸浮泥砂和雜物。有必要的情況下，并在前池上方加蓋一層濾網(wǎng)，攔去大的漂浮物，同時(shí)可防止其它雜物進(jìn)入。  根據(jù)現(xiàn)狀前池位置，本次沉淀池設(shè)計(jì)位于前池上游，即引水流程西大河水庫(kù)—渠道—沉淀池—前池—首部—管網(wǎng)。 ⑶ 輸配水管網(wǎng) 本規(guī)劃只要由地下埋管，即主干管、干管和分干管，在地面加裝適宜滴灌灌水的地面灌水設(shè)備。通過(guò)計(jì)算并充分利用現(xiàn)有分干管上給水栓布置間距并結(jié)合計(jì)算來(lái)選取毛管長(zhǎng)度，最終確定支管、輔管以及毛管各項(xiàng)參數(shù)。 一條支管構(gòu)成一個(gè)灌水小區(qū)。毛管沿作物種植方向鋪設(shè)，各級(jí)管網(wǎng)均成90°夾角布置，輔管平行于支管。本次規(guī)劃支管采用鋁合金管，毛管、輔管均采用薄壁PE管，支管、輔管和毛管均鋪設(shè)于地面。 在主干管進(jìn)干管和分干管首部安裝過(guò)濾設(shè)施，過(guò)濾水質(zhì)達(dá)標(biāo)后進(jìn)入干管兩側(cè)。 5.3典型設(shè)計(jì) 5.3.1 典型設(shè)計(jì)選擇 項(xiàng)目區(qū)共分4個(gè)區(qū)，從4個(gè)區(qū)地形、土壤以及供水系統(tǒng)和管網(wǎng)布置情況對(duì)比，①各個(gè)區(qū)南北坡降均在3%左右，東西向地形比較平坦；②土壤條件均為砂壤土；③灌溉系統(tǒng)布置形式基本一致。因此，通過(guò)以上三點(diǎn)對(duì)比，最終選定具有代表性的01號(hào)區(qū)單元進(jìn)行典型設(shè)計(jì)。根據(jù)大田試驗(yàn)結(jié)果，特藥、洋芋除了作物根系層不一樣之外（不影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)），其生長(zhǎng)習(xí)性及種植方式基本一樣，均采用寬窄行40+60cm行距種植，株距間距為30cm左右。所以，本次以膜下特藥滴灌為代表進(jìn)行典型區(qū)設(shè)計(jì)，種植打瓜面積1000畝。 5.3.2 管網(wǎng)布置 本次規(guī)劃結(jié)合加壓噴滴灌共用原則，增設(shè)輔管與毛管兩級(jí)管網(wǎng)，支管、輔管與毛管均為地上式管網(wǎng)，支管長(zhǎng)度及布置方式仍同現(xiàn)狀支管鋪設(shè)。輔管與毛管長(zhǎng)度通過(guò)計(jì)算確定。 5.3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 ⑴ 典型區(qū)分干管總供水量 典型區(qū)各分干管控制灌溉面積相等，各分干管設(shè)計(jì)流量為Q＝90m3/h。 ⑵ 系統(tǒng)最小供水流量 根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》SL103—95，單個(gè)滴灌系統(tǒng)最小總供水流量計(jì)算公式如下： 式中：Q—最小總供水流量，m3/h； Ia—設(shè)計(jì)灌溉補(bǔ)充強(qiáng)度，mm/d，Ia=Ea－P0－S，Ea為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，mm/d；P0為有效降雨量，mm/d；S為根層土壤或地下水補(bǔ)給的水量，mm/d； A—可灌溉面積，66.7hm2； C—系統(tǒng)每日工作小時(shí)數(shù)，18h； η—灌溉水利用系數(shù)，取0.90。 計(jì)算得：Q=205.86m3/h。此流量為系統(tǒng)最小總供水流量，系統(tǒng)實(shí)際總供水流量不能小于此流量。典型區(qū)共有3條分干管同時(shí)運(yùn)行，且各分干管控制面積相同，則相當(dāng)于每條分干管供水流量68.62m3/h，設(shè)計(jì)為90m3/h，滿足要求。 ⑶ 灌水器的選擇 特藥種植方式為40+60cm，一膜一管灌兩行，由于本工程所在地的土壤為砂壤土，根據(jù)該地土壤的性質(zhì)和打瓜的生長(zhǎng)習(xí)性，選擇的滴灌帶為單翼迷宮式滴灌帶WDF16/3.2—100，該滴灌帶內(nèi)徑16mm，壁厚0.18mm，滴孔間距300mm，滴頭工作壓力0.10MPa，以該產(chǎn)品的參述進(jìn)行設(shè)計(jì)。一膜一管灌兩行特藥，滴灌帶間距1m，滴頭間距0.3m，滴頭流量3.2L/h，流態(tài)指數(shù)X=0.596。 ⑷ 毛管允許水頭（流量）偏差率 ① 流量偏差 根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（SL103-95），灌水器設(shè)計(jì)允許流量偏差率應(yīng)不大于20%，由于穩(wěn)流裝置有可能存在一定偏差，所以，本工程取20%。 ② 水頭偏差率[hv]。 x=0.596，qv=0.20，待入下式：        ＝0.34 各設(shè)計(jì)參數(shù)具體見(jiàn)表5—1。 表5－1                    滴灌設(shè)計(jì)參數(shù)表  參數(shù)名稱 作物 需水量（mm/d） 設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（mm/d） 滴灌均勻系數(shù) 灌水器允許流量偏差率（％） 灌水器允許工作水頭偏差率（％） 灌水器設(shè)計(jì)工作水頭（m） 參數(shù)數(shù)量 5.0 5.0 0.85 20 34 10 5.3.4 滴灌灌溉制度的確定 ⑴ 設(shè)計(jì)灌水定額的確定 由上計(jì)算知，設(shè)計(jì)毛灌水定額為m=28.67 mm＝18.67（m3/畝） ⑵ 設(shè)計(jì)灌水周期的確定 式中：T—設(shè)計(jì)灌水周期，d； m—設(shè)計(jì)灌水定額，mm； Ia—設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度， 5.0mm/d； η—灌溉水利用系數(shù)； 設(shè)計(jì)取5天。 ⑶ 設(shè)計(jì)一次灌水延續(xù)時(shí)間的確定 式中：t—一次灌水延續(xù)時(shí)間，h； qd—灌水器流量，3.2 L/ h； Se—灌水器間距，0.3 m； SL—毛管間距，1.0m； 將上述參數(shù)代入上式得 t= 2.85h/組 設(shè)計(jì)取一次灌水延續(xù)時(shí)間為3.0h/組。 綜上所述，初定參數(shù)如表5—2。 表5－2                      系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)表          序號(hào) 參數(shù)名稱 參數(shù)值 序號(hào) 參數(shù)名稱 參數(shù)值 1 灌溉補(bǔ)充強(qiáng)度Ia（mm/d） 5.0 5 土壤濕潤(rùn)比P（%） 60 2 設(shè)計(jì)分干管總供水量Q（m3/h） 90　 6 設(shè)計(jì)灌水定額m（mm）/（m3/畝） 28.67/18.67 3 灌溉水有效利用率η 0.9 7 設(shè)計(jì)灌水周期T（d） 5 4 灌水小區(qū)允許的偏差率 流量偏差率[qv] 0.20 8 初定一次灌水延續(xù)時(shí)間t（h/組） 3.0 水頭偏差率[hv] 0.34 5.3.5 滴灌系統(tǒng)工作制度的確定 根據(jù)項(xiàng)目區(qū)作物種類、水源條件、經(jīng)濟(jì)狀況等采用輪灌方式。 N—項(xiàng)目區(qū)輪灌組數(shù)，組； C—系統(tǒng)日工作時(shí)間，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水源和農(nóng)業(yè)技術(shù)條件，C取18h； T—設(shè)計(jì)灌水周期，d，取5 d； t—一次灌水延續(xù)時(shí)間，取3.0h； 將上述參數(shù)代入上式得N≤30（組） 5.3.6 灌水器的選擇灌水小區(qū)運(yùn)行水頭偏差及其毛管和輔管上的分配 ⑴ 灌水小區(qū)運(yùn)行水頭偏差分配 灌水小區(qū)允許水頭偏差［△h］為：      根據(jù)上式計(jì)算，將數(shù)值代入式中得： 根據(jù)“輔管＋毛管”構(gòu)成灌水小區(qū)，小區(qū)允許水頭偏差在毛管和輔管間分配，則 毛管允許水頭偏差 輔管允許水頭偏差 5.3.7 毛管極限孔數(shù)和極限長(zhǎng)度 ⑴ 毛管極限孔數(shù)確定 ① 降比 由下式計(jì)算降比，J=±0.03（順坡為“+”，逆坡為“－”），d=16mm，k=1.1，f=0.505，qd=3.2 L/ h，代入下式計(jì)算得： ② 壓比G 由下式計(jì)算壓比， d=16mm，k=1.1，f=0.505，S=Se=0.3 m， qd=3.2 L/ h，hd=10m，代入下式得： ③ 毛管極限孔數(shù)Nm 順坡降比r=3698.2≥1，按下述方法確定極限孔數(shù)： 計(jì)算φ，［△h2］=2.04(m)，G=2.43×10-7，hd=10m，r=3698.2，Pn′＝109，代入下式得： =3.01 因φ＝3.01≥1，按下式試算Nm     經(jīng)試算得Nm＝252個(gè) 逆坡降比r=－3698.2≤1，按下述方法確定極限孔數(shù)： 經(jīng)試算得Nm＝137個(gè) ④ 極限長(zhǎng)度Lm  S=Se=0.3 m， S0＝0.15 m；依據(jù)下式： 順坡時(shí)，Nm＝252個(gè)， 代入上式計(jì)算得：Lm＝75.45m，  逆坡時(shí)，Nm＝137個(gè)， 代入上式計(jì)算得：Lm＝40.95m。 ⑤ 毛管順、逆坡長(zhǎng)度的定位 對(duì)于均勻坡，支管的位置應(yīng)使上坡毛管與下坡毛管產(chǎn)生相等最大壓力和最小壓力。 順坡毛管最大壓力差： 根據(jù)毛管實(shí)際長(zhǎng)度確定，毛管實(shí)際總長(zhǎng)度為120m，孔距為0.30m，因此總孔數(shù)為120/0.3=400。由前計(jì)算可知逆坡極限孔數(shù)為137，故順坡實(shí)際孔數(shù)N順為=400－137=263，由下式      則最大壓力孔在首出水口，pm=1 當(dāng)r=1，且pm=1時(shí)： 由式 因此，     逆坡毛管最大壓力差： 當(dāng)r≤1， pm=1，pn=N時(shí)： 令，經(jīng)整理試算得： N逆=152，順坡N順=400－152=248，故順坡毛管的實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)順=248×0.3=74.4m，逆坡毛管的實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)逆=152×0.3=45.6m， 結(jié)合分干管上每20m設(shè)一給水栓，取順坡毛管長(zhǎng)度為60m，逆坡毛管長(zhǎng)40m，毛管總長(zhǎng)度為100m，則順坡毛管孔數(shù)為60/0.3=200個(gè)，逆坡毛管孔數(shù)為40/0.3=133個(gè)，均小于毛管極限長(zhǎng)度和極限孔數(shù)，滿足規(guī)范要求。 5.3.8 輔管極限孔數(shù)和極限長(zhǎng)度 ⑴ 輔管極限孔數(shù)Nm計(jì)算 根據(jù)地形條件，輔管采用平坡計(jì)算。本次設(shè)計(jì)擬選輔管管徑de32。［△h3］=1.53(m)，d=28.8mm，k=1.1，S=SL/sin80°=1/ sin80°=1.02m，q=（200＋133）×3.2=1065.6L/h，代入得 ⑵ 輔管極限長(zhǎng)度確定 同毛管極限長(zhǎng)度Lm計(jì)算公式： S =1.02m，S0 =0.51m，Nm=7個(gè)，代入得 ＝6.63（m） 此值為輔管一半的長(zhǎng)度，輔管全長(zhǎng)2×6.63=13.26（m）。根據(jù)支管長(zhǎng)度，取輔管長(zhǎng)度為9m，則輔管極限孔數(shù)為10個(gè)。 5.3.9 管網(wǎng)布置 本次規(guī)劃設(shè)計(jì)新配備自壓噴滴灌共用支管。支管長(zhǎng)度及布置方式仍同現(xiàn)狀支管鋪設(shè)。設(shè)計(jì)干管、分干管和支管三級(jí)管道，干管上布設(shè)5條分干管，每條分干管長(zhǎng)800m，支管按照90度角鋪設(shè)與分干管兩側(cè)，支管長(zhǎng)度為150m。本次設(shè)計(jì)典型區(qū)選擇主干管西側(cè)一分干管、二分干管和三分干管。各分干管長(zhǎng)度為800m，一條分干管控制地塊條田寬度300m，呈規(guī)則的平行四邊形地塊。根據(jù)毛管極限長(zhǎng)度可布設(shè)8列等間距支管。則一對(duì)毛管總長(zhǎng)度800/8=100m（即支管間距為100m），毛管總孔數(shù)為INT（100/0.3）=333個(gè)。分干管每20m設(shè)一個(gè)給水栓，支管沿東西向布置，為平坡布置，支管順坡與逆坡等長(zhǎng)度鋪設(shè)，長(zhǎng)度為150m。 本次布置支管、輔管與毛管，管網(wǎng)呈“豐”字型布置。由于輔管與支管平行鋪設(shè)，故輔管順、逆坡等長(zhǎng)鋪設(shè)。毛管在支管兩側(cè)雙向鋪設(shè)，采用按扣三通與輔管聯(lián)接，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為：水源（渠水）→首部裝置（包括沉淀池、過(guò)濾設(shè)備等）→主干管→分干管→過(guò)濾設(shè)施（砂石+往事過(guò)濾器）→鋁合金支管→PE輔管→穩(wěn)→PE毛管（滴管帶），支管、輔管、毛管均為地上式管網(wǎng)。 5.3.10 輪灌組的校核 T=5d，C=18，t=3.0h/組，依據(jù)下式計(jì)算 為使各個(gè)輪灌組灌溉面積基本相同，通過(guò)對(duì)條田布置和劃分，根據(jù)作物輪灌周期及每次灌水時(shí)間，本次規(guī)劃最終確定項(xiàng)目區(qū)輪灌組為30組，與現(xiàn)狀相符，等于最大輪灌組數(shù)30組，符合規(guī)范要求。本次典型設(shè)計(jì)區(qū)共有三條分干管，每條分干管同時(shí)灌水。一條分干管上共布置16條支管，每條分干管上8條支管同時(shí)工作，每條支管帶15條輔管，其上1條輔管同時(shí)工作，共10對(duì)毛管同時(shí)工作。 5.3.11管道流量的確定 1條輔管有10對(duì)毛管同時(shí)運(yùn)行，一對(duì)輔管平均流量為Q輔管=10Q毛管=10×(N順+N逆)×3.2=10×（200+133）×3.2=10656（L/h），1條支管上同時(shí)有1條輔管在運(yùn)行，則1條支流量為Q支管=10656（L/h）， 1條分干管上同時(shí)有8條支管運(yùn)行，則分干管流量Q分干管=10656×8＝85248（L/h）=85.25（m3/h） 設(shè)計(jì)分干管設(shè)計(jì)流量Q分干管=90m3/h，由以上計(jì)算可知，現(xiàn)狀分干管設(shè)計(jì)滿足要求。尤其可知，滴頭的設(shè)計(jì)流量和其初選值相同，故滴灌帶選擇合理。各級(jí)管道流量見(jiàn)表5—3。 表5－3                      各級(jí)管道流量表          分干管 流量 1條支管進(jìn)口處流量 1條輔管 流量 1條輔管上 毛管對(duì)數(shù) 成對(duì)毛管 進(jìn)口處流量 1條毛管進(jìn)口處平均流量 出水孔平均流量 m3/h m3/h m3/h 對(duì) L/h L/h L/h 85.25 10.66 10.66 10 1065.6 532.8 3.2  5.3.12毛管水力計(jì)算 ⑴ 毛管上最大壓差 由支管位置確定知：順坡與逆坡毛管上出水孔的最大壓差相等，  N順＝200，代入得 ，滿足設(shè)計(jì)要求。 ⑵ 毛管進(jìn)口工作壓力h0毛 順坡與逆坡毛管進(jìn)口的壓力相等，代入《微灌工程技術(shù)規(guī)范》附錄C公式： 第一個(gè)出水口的水頭：  毛管進(jìn)口工作水頭：  當(dāng)?shù)晤^流量為3.2L/h時(shí)，毛管進(jìn)口壓力水頭h0毛＝10.48m。此值即為以輔管為單元的灌水小區(qū)中毛管進(jìn)口的平均設(shè)計(jì)工作水頭。 ⑶ 毛管水頭損失 毛管為等距多孔管，其沿程損失按照下式計(jì)算（N≥3）： =1.88（m） 毛管的局部水頭損失可按沿程水頭損失的15％考慮，即hw毛=0.15 hf毛=0.28 m 則毛管總水頭損失為h毛＝1.88+0.28=2.16m 5.3.13輔管水力計(jì)算 ⑴ 輔管水頭損失 輔管按照平坡公式計(jì)算，輔管為多孔管，按單側(cè)孔數(shù)N＝5個(gè)計(jì)算，孔間距1.0m，單孔流量為一對(duì)毛管流量q=1065.6L/h，代入公式得： =0.40（m） 輔管的局部水頭損失可按沿程水頭損失的15％考慮，即hw輔=0.15 hf輔=0.06 m 則輔管總水頭損失為h輔＝0.40+0.06=0.46m ⑵ 輔管進(jìn)口工作壓力h0輔     =10.78（m） 5.3.14支管水力計(jì)算 此系統(tǒng)支管為單孔出流，支管沿程損失按下式計(jì)算：支管采用upvc管，管外徑為75mm，可以滿足自壓滴灌，upvc管摩阻系數(shù)f=0.948×105，m=1.77，b=4.77，L=150m，Q=10.66m3/h，代入得： 支管的局部水頭損失可按沿程水頭損失的8％考慮。即 支管總的水頭損失應(yīng)為hf支+hw支=1.3 m。 5.3.15分干管水頭損失計(jì)算h分干管 分干管沿程損失按下式計(jì)算：分干管為upvc管，管內(nèi)徑為150mm，摩阻系數(shù)f=0.948×105。局部水頭損失按照沿程損失的10%計(jì)。 5.3.16主干管、干管水頭損失計(jì)算 主干管、干管沿程損失同上分干管計(jì)算：主干管、干管為upvc管，主干管、干管內(nèi)徑分別為400mm和300mm，摩阻系數(shù)f=0.948×105。局部水頭損失按照沿程損失的10%計(jì)。 5.3.17管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭計(jì)算 因東西向地形平坦，所以計(jì)算中不考慮地形高差引起的水頭變化。 5.3.18調(diào)壓措施 由于分干管每個(gè)節(jié)點(diǎn)壓力均超過(guò)支管進(jìn)口壓力，所以在支管進(jìn)口前采用配置穩(wěn)流調(diào)壓閥調(diào)壓，以實(shí)現(xiàn)支管進(jìn)口壓力的均衡一致。根據(jù)前計(jì)算可知，輔管進(jìn)口所需壓力為10.78m，則，支管進(jìn)口所需壓力為10.78+1.3=12.08m，在支管進(jìn)口多余壓力極為所要減少壓力，選用φ76調(diào)壓閥調(diào)壓，調(diào)節(jié)壓力范圍0～35m。 5.4 過(guò)濾系統(tǒng) 5.4.1過(guò)濾器 根據(jù)常見(jiàn)滴灌堵塞原因及解決辦法，必須采取預(yù)處理及砂石過(guò)濾器等多級(jí)過(guò)濾。一般滴灌系統(tǒng)過(guò)濾部分布置在系統(tǒng)引水首部前池位置，為方便灌水的需要，既要達(dá)到過(guò)濾的目的，又不影響下游灌溉方式的選擇，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)有適宜布置的條件，只能在分干管首部布置砂石過(guò)濾器，將砂石過(guò)濾器和施肥罐同時(shí)布置在分干管首部，進(jìn)行集中過(guò)濾和施肥。本次規(guī)劃主要采取以下三個(gè)方面來(lái)解決。 ⑴ 首部灌溉水的預(yù)處理,規(guī)劃噴灌用水是經(jīng)過(guò)庫(kù)水引入渠道，最后注入前池。根據(jù)現(xiàn)狀水質(zhì)情況調(diào)查，由于灌溉水在引入過(guò)程中經(jīng)過(guò)沿線渠道，將會(huì)漂浮大量樹(shù)葉以及一些細(xì)小的有機(jī)物，同時(shí)在洪水期間，水源比較渾濁。針對(duì)存在這些情況，須在首部設(shè)置沉淀池，事先沉淀，濾去泥沙。在沉淀池入口與總干管取水口處用鋼網(wǎng)各做1道攔污柵，安裝的攔污柵濾網(wǎng)規(guī)格為10目，攔去懸浮泥砂和雜物。 ⑵ 干管與分干管連接首部安裝砂石過(guò)濾器+施肥罐。根據(jù)經(jīng)預(yù)處理的水質(zhì)情況，不能達(dá)到滴灌滴頭要求，必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理。由于現(xiàn)狀主要管網(wǎng)均為地埋UPVC管，采取集中過(guò)濾處理不可行，所以只能在實(shí)施的項(xiàng)目區(qū)主干管進(jìn)分干管處所在閘閥井處安裝兩級(jí)組合過(guò)濾器進(jìn)行二級(jí)過(guò)濾，由于分干管為地埋管且為UPVC，直接從管道上安裝比較困難，但在每條分干管進(jìn)口處均設(shè)有閘閥井，所以可以利用現(xiàn)有閘閥井處排氣管引入至砂石過(guò)濾器，然后將過(guò)濾后的灌溉水接入分干管上出地管—給水栓上即可。在排氣管后設(shè)有閘過(guò)濾器，過(guò)濾精度為120目。 滴灌灌溉水源經(jīng)過(guò)以上兩級(jí)處理，并結(jié)合一些正確操作技術(shù)，完全可以達(dá)到灌水器灌水的要求。 過(guò)濾流程見(jiàn)下圖：                   5.5系統(tǒng)土建工程 本工程項(xiàng)目區(qū)水源為渠道引水，沿途有風(fēng)積砂和人為的砂進(jìn)入水中，因此需要進(jìn)行沉淀和過(guò)濾才可以進(jìn)入滴管，故需要設(shè)置專門的沉淀設(shè)施。所以需要在各個(gè)自壓噴灌前池首部增設(shè)沉淀池1座，沉淀池采用梯形斷面，底寬3.5m，池長(zhǎng)35m，池深2.0m，邊坡1:1.25，采用混凝土砌石襯砌，厚60mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15，抗凍等級(jí)為F150，抗?jié)B等級(jí)W4。 5.6 管網(wǎng)排水規(guī)劃 通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀踏勘，設(shè)計(jì)在每條分干管末端均設(shè)排水井。 5.7 渠、路、林規(guī)劃 根據(jù)實(shí)地勘測(cè)，目前項(xiàng)目區(qū)已經(jīng)基本形成渠、路、林相互配套的格局，本次規(guī)劃除渠道外，其他只在現(xiàn)有基礎(chǔ)上加以利用。目前農(nóng)場(chǎng)渠道已破爛不堪，部分區(qū)域依然是未做襯砌的土溝土渠，致使水之源不能有效利用，造成極大的浪費(fèi)。此次規(guī)劃在原有線路基本不變的前提下，設(shè)計(jì)干渠14.6km，建筑物14座，設(shè)計(jì)流量6m3/s,斷面為C15砌石梯形，渠道口寬4.1m ，底寬1.2m，渠深1.45m；支渠40km，建筑物44座，設(shè)計(jì)流量0.75m3/s,斷面分“U”形和梯形兩種，梯形為C15砌石，渠道口寬1.9m ，底寬0.6m，渠深0.6m，“U”形斷面為C15砼預(yù)制，R為0.4m,口寬0.8m，渠深0.7m；斗農(nóng)渠120km，建筑物300座，設(shè)計(jì)流量0.25m3/s,斷面為C15砼預(yù)制“U”形，口寬0.4m ，R為0.25m，渠深0.6m。建筑物全部采用C20鋼筋砼澆注。道路部分是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)加以修復(fù)，設(shè)計(jì)機(jī)耕道拓寬至6m,田間道拓寬至4m,路面鋪設(shè)為砂石路面。林帶布設(shè)依舊圍繞在渠道和田間機(jī)耕道兩旁，種植以新疆白楊為主。 6、投資估算 6.1  編制說(shuō)明 （1）編制方法 按照甘肅省水利廳甘水規(guī)發(fā)〔1992〕15號(hào)文頒發(fā)《甘肅省水利水電工程設(shè)計(jì)概（估）算費(fèi)用構(gòu)成計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的辦法進(jìn)行編制。 （2）費(fèi)用構(gòu)成及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)甘肅省水利廳甘水規(guī)發(fā)〔1992〕15號(hào)文頒發(fā)《甘肅省水利水電工程設(shè)計(jì)概（估）算費(fèi)用構(gòu)成及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》，甘肅省水利廳甘水規(guī)發(fā)〔1995〕19號(hào)文頒發(fā)《甘肅省水利水電工程費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充規(guī)定的通知》及甘水規(guī)發(fā)〔1998〕11號(hào)文《關(guān)于頒發(fā)我省水利水電工程費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)條款修改調(diào)整意見(jiàn)的通知》，結(jié)合本項(xiàng)目區(qū)實(shí)際投資狀況，對(duì)部分定額和單價(jià)予以調(diào)低后，計(jì)算該工程各項(xiàng)費(fèi)用。 （3）定額依據(jù) 建筑工程采用甘肅省水利廳甘水規(guī)發(fā)〔1996〕41號(hào)文頒發(fā)《甘肅省水利水電建筑工程概算定額》，機(jī)電設(shè)備安裝工程用水利部頒《中小型水利水電設(shè)備安裝工程概算定額》（1993年）。 6.2  投資估算 經(jīng)分析計(jì)算，工程總投資10187.18萬(wàn)元，其中：渠灌工程3791.54萬(wàn)元；滴灌工程4902.11萬(wàn)元（建筑工程1374.93萬(wàn)元，機(jī)電設(shè)備3527.18萬(wàn)元）；臨時(shí)工程費(fèi)499.22萬(wàn)元；其他費(fèi)用509.2萬(wàn)元；預(yù)備費(fèi)485.1萬(wàn)元。 附：工程估算表 7 結(jié)論 隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，水資源的短缺已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸因素之一。大田漫灌、管理粗放的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)勢(shì)必要淘汰，因此，加快高產(chǎn)出，低耗能的高效節(jié)能現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勢(shì)在必行。此次規(guī)劃本著轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，保證糧食生產(chǎn)安全，服務(wù)新農(nóng)村建設(shè)的要求，充分結(jié)合農(nóng)場(chǎng)發(fā)展實(shí)際，科學(xué)規(guī)劃，認(rèn)真分析，開(kāi)創(chuàng)出獨(dú)具特色的現(xiàn)代化農(nóng)場(chǎng)。