(1) 基本资料。 典型地块位置: 栖霞市桃村镇峨山庄村西北; 地块面积: 长为590m、
宽为226m, 面积为200亩; 土壤情况: 区内土壤为沙壤土, 土壤平均容重1.32g/cm3, 田
间持水率约占土重的30%; 作物情况: 种植作物主要是苹果。 灌溉水源为集水的平塘, 位
于峨山庄村西北, 经泵站提水至高位蓄水池后接低压管道自流灌溉。
(2) 作物需水量的确定。 根据苹果的需水规律, 其平均日需水强度Ea=4.5mm/d。
(3) 设计灌水定额及灌水周期
① 设计灌水定额。 设计灌水定额可用下式计算:
第10章 山东省某市小型农田高效节水灌溉工程规划设计实施方案 209m=0.1(θmax-θmin)βZγ
式中 m———设计灌水定额, mm;
β———田间持水率,%, 取30%;
Z———计划湿润层深度, m, 取0.5m;
γ———土壤的容重, g/cm3, 取1.32g/cm3;
θmax, θmin———适宜土壤含水率上、 下限 (占干土重的百分比),%, 适宜土壤含水率上限取田
间持水率的90%, 下限取65%。
经计算, m=49.5mm, 即33m3/亩。
② 设计灌水周期。 设计灌水周期可用下式计算:
T=m/Ea
式中 T———设计灌水周期, d;
m———设计灌水定额, mm;
Ea———作物最大日平均耗水量, 取4.5mm/d。
经计算, T=11天。
(4) 工程总体布置。 低压管道灌溉典型灌区管网布置以单座泵站及高位水位自成系统。
根据 《 农田低压管道输水灌溉工程技术规范》 (GB/T20203—2006) 的规定, 管道级数应根
据系统灌溉面积 (或流量) 和经济条件等因素确定。 经综合考虑, 项目区采用干管、 支管两
级固定管道。 干管垂直作物种植方向布置, 支管垂直于干管布置, 其上面设置给水栓, 根据
适宜的畦田长度和给水栓供水方式, 确定支管间距在100m 左右、 给水栓间距在50m 左右。
管网布置为 “土” 字形, 使其达到灌溉方便、 经济合理。 该地块以集水的平塘为水源, 在干
管起始端设置节制阀及阀门井。
典型地块的面积为200亩, 设置1条干管长570m、 6条支管总长为200m, 布设给水栓
30个, 每个给水栓控制面积为6.7亩。
(5) 灌溉设计流量的确定。 根据设计灌水定额、 灌溉面积、 灌水周期和每天工作的时
间, 按下式计算确定系统灌溉设计流量。
Q1=0.667mA/(ηTt)
式中 Q1———管道系统的灌溉设计流量, m3/h;
η———灌溉水利用系数, 取0.85;
t———灌水时间, h, 取16h。
其他符号意义同前。
经计算, Q1=44.1m3/h。
(6) 低压管道灌溉系统工作制度确定
①毛灌水定额。 低压管道灌溉系统的毛灌水定额可用下式计算:
W 毛 =W/η
式中 W 毛 ———毛灌水定额, m3/亩;
W ———净灌水定额, m3/亩;
η———灌溉水利用系数, 取0.85。
② 一次灌水的延续时间。 一次灌水的延续时间t1 可用下式计算:
t1=W 毛 A0/q0
式中 t1———一次灌水的延续时间, h;
210 第三部分 农田灌溉与排水工程实例A0———单口控制面积, 亩;
q0———单口流量, m3/h, 每次开2个口, q0=22m3/h。
经计算, t1=11.8h。
③ 轮灌组的划分。 轮灌组的划分可按下式计算:
N=int(t2T/t1)
式中 N———轮灌组数, 个;
int———取整数的符号;
t2———日运行小时数, h。
其余符号意义同前。
经计算, N=15, 取15个轮灌组。 系统工作采用一次只开两个给水栓放水灌溉的轮灌
制度。
(7) 管网水力计算
① 管径的确定。 管径可按下式确定:
d=18.8(Q/V)1/2
式中 d———管道的内径, mm;
Q———管道设计流量, m3/h;
V———管道经济流速, m/h。
经计算, 管径d干 =113.9mm, 取d干 =125mm; d支 =113.9mm, 取d支 =125mm。
泵站出水管直径与干管直径相同, 取D=125mm。
② 管网水力计算。 管网水力计算包括沿程水头损失计算、 局部水头损失计算。
a. 沿程水头损失计算。 沿程水头损失计算可按下式计算:
hf=94800Q1.77L/d4.77
式中 hf———管道沿程水头损失, m;
Q———管道设计流量, m3/h;
L———计算管道长度, m;
d———管道内径, mm。
地面塑料软管的沿程水头损失按上式计算后, 根据软管铺设顺直程度及地面平整情况乘
以1.1~1.5倍系数。
现以最不利轮灌组的运行时的工作状态, 来进行水力计算和水泵选型。 干管长570m,
支管长200m, 配地面移动软管50m。
hf固干 =94800×44.11.77×570/1254.77=4.36m
hf固支 =94800×22.01.77×200/1104.77=0.83m
地面软管沿程水头损失: hf软 =1.5×94800×22.01.77×50/904.77=0.81m
低压管道水头损失为5.99m。
泵站出水管沿程水头损失: hf出 =94800×44.11.77×10/1254.77=0.08m
经计算, 总的沿程水头损失为6.07m。
b. 局部水头损失计算。 局部水头损失按总的沿程水头损失的10%计, 即为0.607m。
(8) 水泵的选型。 系统的总扬程可按下式计算:
H=1.1∑hf+1.1∑hf泵 +Δz+hj+h出口
式中 H———系统要求的总扬程, m;
第10章 山东省某市小型农田高效节水灌溉工程规划设计实施方案 211hf———输入管道沿程水头损失, m;
hf泵———首部枢纽部分的沿程水头损失, m;
Δz———水源稳定的动水位到田面控制点的高差, m, 取40m;
hj———首部枢纽局部水头损失, m, 取3m;
h出口———地面移动软管出水口工作水头, m。
经计算, 可得出以下结论。
① 利用高位水池灌溉: 集水的平塘 + 提水泵站 + 高位蓄水池 + 低压管道灌溉方式,
H=56.2m。
选用电泵SD100-250B (Ⅰ), 流量Q=44.1m3/h, 扬程 H=57m, 配套功率N=55kW。
② 利用机泵直接灌溉: 集水的平塘+提水泵站+低压管道灌溉方式, H=31.2m。
选用电泵SD125-500A, 流量Q=44.1m3/h, 扬程 H=32m, 配套功率 N=37kW。
(9) 管道灌溉系统首部枢纽及管网安全保护设施设计。 低压管道灌溉工程系统内首部枢
纽设计: 在系统管网的首部应包括水泵、 逆止阀, 再依次设置闸阀、 进排气阀、 安全阀、 压
力表等设施。