某节水灌溉工程设计方案(共25页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上3、技术设计方案3.1 总体设计3.1.1 工程布置该工程节水灌溉示范面积1660亩，根据工程区自然条件，将灌区以修文至久长公路为界分为东西两个片区，东片为稻作区，面积1050亩，位于河流右岸沿岸一带。1256.0m高程以下为自流渠灌区，面积630亩，以上为提灌区，面积420亩，西片为旱作区，面积610亩，分大田旱作，高效经作，果园和温室大棚载培四个小区，其中大田旱作小区采用集雨灌溉，面积200亩。详见“XWJGCS01”号图。3.1.2 水源灌溉引用水源主要为修文河水，稻作区全部用修文河水，旱作区用水拟由两部份解决，即集蓄利用雨水解决部份，不足部份抽取河水解决。取水

2、点位于长堰拦河坝上游300m处，水面高程1255.0m，坝址处多年平均流量1.2 m3s，平均年最小日流量0.35 m3s，来水量满足示范区用水要求。雨水集蓄采用截流沟、汇流沟形式拦截汇集坡面及地面降雨径流，用小水池存蓄雨水。当地设计枯水年降雨量980mm（P=85%，CV=0.17，CS=2.5CV），年降雨径流系数0.4，可利用系数取0.2，则设计年单位面积雨水集蓄可利用量为7.8万m3km2。3.1.3 首部枢纽该工程首部枢纽建筑物有提水泵站，高位调节水池和输水管道。 （1）提水泵站：泵站布置于长堰拦河坝止游300m处，河水水面高程1255.00m。拟定泵站地面高程为1257.00m。稻

3、田提灌区提水净扬程35m，旱作区提水净扬程60m。泵站拟装机三台，稻作区一台和旱作区装二台分别供水，提水流量由灌溉用水量计算确定。泵站附属设施有泵房一座，面积20m2。安装100KVA变压一台，架设输电线路300m。根据水利部颁SL2522000规范规定，该泵站属等小（2）型提灌工程，泵站建筑物设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准20年一遇。据调查，站址处常年洪水位1256.40m，据推算10年一遇洪水位约为1257.60m，加安全超高0.5m，则泵房挡水部份顶部高程为1258.10m，下部采用水下钢筋砼封闭式结构。 （2）输水管道：泵站出口输水管按稻作区和旱作区供水要求分别布置。稻作区输水

4、管长450m，出口位于汪家寨，高程1260.00mm。旱作区输水管长1300m，出口位于狮子山，高程1320.00m。 （3）高位调节水池：稻作区和旱作区分别于输水管出口设100m3调节水池各一座，池深2.8m，平面尺寸58m，采用M5浆砌块石池墙，10cm厚C15砼防渗的结构型式。3.1.4 节水灌溉类型选择节水灌溉类型选择原则是以适合当地条件，群众易学，有利推广，有利区域农业种植结构调整和经济建设为原则。拟选择五种类型的节水灌溉技术示范，即稻作区自流引灌小区采用防渗渠灌，提灌小区采用低压管灌，并与“薄、浅、湿、晒”的水稻节水灌溉制度结合示范；旱作区中，经济作物（精细蔬菜、果树、花卉等）种植

5、小区采用喷、滴灌；大田旱作（玉米、油菜，大路蔬菜等）小区采用集雨节灌方式，即低压管道输水，地面软管人工点（窝）浇的形式。为提高示范工程的科技含量，展现现代农业的发展方向，对滴灌和喷灌小区采用土壤水份自动监测与计算机自动灌溉管理系统。系统根据土壤水份盈亏情况，按作物需水要求自动灌溉，并实现水肥同步施灌。3.1.5 灌溉制度 （1）旱作物灌溉制度 a）设计日耗水强度Ed：我省缺乏旱作物灌溉试验资料，本设计参考贵州省参考作物需水量等值线图和有关资料，结合以往经验确定，取各类旱作物平均最大日耗水强度为：露地夏季旱作Ed=5mmd；果树滴灌Ed=4mmd；大棚滴灌Ed=3mmd；露地冬季旱作Ed=3mm

6、d。 b）设计灌水定额m和灌水周期T：按GBJ8588及SL10395规范，由下列公式计算； m=100rh（ （喷灌） 和 m=100rhp（ （滴灌） 及 T=（mEd）式中各参数取为：土壤容重r=1.3gcm3；计划湿润层深度，果树取80cm，其他旱作取40cm；取田间持水量为30%，对果树取=0.24，=0.18，其他作物=0.27，=0.21；土壤湿润比P，果树取P=30%，大棚蔬菜P=90%，人工点浇P=60%；灌溉水利用系数，滴灌取=0.9，喷灌取=0.85。由上述公式可求得各类旱作早在不同灌溉方式下的设计灌水定额m和灌水周期T，计算结果如下：夏季露地旱作喷灌时，m=35mm（2

7、3.3m3亩），T=6d 点浇时，m=21mm（14.0m3亩），T=5d冬季露地旱作喷灌时，m=35mm（23.3m3亩），T=11d 点浇时，m=21mm（14.0m3亩），T=8d果树滴灌，m=28mm（19.0m3亩），T=5d大棚滴灌，m=31.5mm（21.0m3亩），T=9d （2）水稻灌溉制度由贵州省水稻需水量等值线图查得，当地水稻日最大耗水强度为6mmd，设计枯水年（P=85%）水稻本田期需水为340m3亩。扣除设计年降有效利用量130 m3亩（190mm），灌溉定额为210 m3亩。根据1997年1999年贵州惠水涟江灌区节水灌溉制度试验成果，本工程采用“薄、浅、湿、晒”的

8、节水灌溉制度，设计枯水年（P=85%）本田期灌溉净定额取为160 m3亩，比常规灌溉方式亩节水50m3，泡田净定额为60 m3亩，则年灌溉用水净定额为（160+60）220 m3亩。稻田土壤为黄泥田，根据有关试验资料及经验，取稻田渗漏强度为2.6mmd，“薄、浅、湿、晒”灌溉制度的设计灌水最大深度为40mm，按水层落干为0时开始灌水，则水稻设计灌水定额m和灌水周期T为：m=400=40mm（折合26.7 m3亩）T=40（6+2.6）=4.7（d），取T=5（d）3.1.6 水量平衡分析（1） 灌溉用水量 a）旱作灌溉用水量：露地旱作灌溉保证率按GBJ8588及SL10395规范应大于85%。

9、但考虑到我省无旱作灌溉定额资料，且不同旱作品种之间的灌溉定额差异较大，不便应用灌溉保证法来确定灌溉设计标准，尤其是集雨灌溉更难确定。故本设计采用抗旱天数法来确定其标准。本根据当地气候条件和干旱特征分析，本区连旱多在20天30天，对于集雨灌溉小区，考虑到蓄水窖池的经济性要求，取抗连旱20天，以保证作物生育关键期抗旱用水，作为设计灌溉保证能力来计算设计灌溉用水量。提灌小区因其河水水源可靠，取抗连旱30天计算。大棚作物因无降雨利用，全由供水灌溉故按全年种植，全年灌溉来计算用水量。据此由前述m和T值，可求得各类旱作在不同灌溉方式下的灌水次数N和灌溉定额M为：夏季旱作喷灌，N=306=5次，M=523.

10、3=116.5 m3亩； 点灌，N=205=4次，M=414.0=56.0 m3亩；冬季旱作喷灌，N=30113次，M=323.3=70.0 m3亩； 点灌，N=208=2.5次，M=314.0=42.0 m3亩；果树滴灌，N=305=6次，M=619.0=114.0 m3亩；大棚滴灌，全年灌水52次，M=5216.0=832.0 m3亩。旱作区中各小区年灌溉用水量为：喷灌区年用水量=（70.0+46.6）m3亩300亩=34980m3；果园滴区年用水量=114.0 m3亩100亩=11400m3；大棚区年用水量=21.0 m3亩5.3亩（棚内面积）52次=5788 m3；点灌小区年用水量=（

11、56.0+42.0）m3亩200亩=19600m3；旱作区年浇灌用水总量=34980+7600+5788+1960=67968 m3。日灌水净工作时间喷滴灌取10h，浇灌取8h则日最大灌溉用水量Wd及流量q为：喷灌区：Wd=300亩23.3 m3/亩6d=1165m3d q1=1165m3s=0.032 m3亩果园滴灌区：Wd=100亩19.0 m3/亩5d=380m3d q2=380m3s=0.011m3d大棚区：Wd=5.3亩21m3/亩9d=12.4m3d q3=12.4m38h =1.6 m3h大田旱作浇灌区：Wrd=200亩14.30m3/亩5d=572 m3d q4=572m383

12、600s=0.02m3s全旱作区：Wd=777+380+12+840=2009m3 q1=0.032+0.011+0.02=0.063m3s b）稻作区灌溉用水量根据SL20788节水灌溉技术规范，取渠灌区渠系水利用系数0.8，管灌区管系水利用系数为0.95，田间水利用系数为0.95，由前述水稻灌溉定额得：渠灌区水稻灌溉用水量=630亩220 m3/亩0.80.95=m3；管灌区水稻灌溉用水量=420亩220 m3/亩0.950.95=m3；考虑稻作区各年旱作用水需要按喷灌水定额70 m3亩计算为73500m3；则稻作区年灌溉用水总量=18.24+10.24+7.35=35.83万m3日最大灌

13、溉用水量Wd及流量q由灌水定额m和灌水周期T计算求得，取渠灌区日灌水时间为24h，管灌区为16h，则：渠灌区：Wd=63026.750.80.95=4427m3 q1=4427m3s=0.051ms管灌区：Wd=42026.750.950.95=2485m3 q2=2485m3s=0.043ms两小区合计为：Wd=3316+1867=5183 m3 q=0.038+0.032=0.070 msc）全灌区用水量日最大用水量=2009+5183=7517 m3日最大用水流量=0.046+0.07=0.116 ms年用水总量=9.27+35.83=45.10万m3 （2）水量平衡分析修文河长堰坝址处

14、设计枯水年（P=85%）径流量2744万m3，年平均流量0.87 m3s，平均年日最小流量0.35 m3s。灌区日最大用水流量为0.116 m3s,仅为河流日最小流量的13，来水量足以满足示范灌溉用水要求。雨水集蓄利用系统采取截流沟、汇流沟拦截汇集坡面地面雨水，用水池储存雨水。大田旱作小区年灌溉用水量为19600m3，其中夏作用水量11200m3，亩用水量56 m3，即亩需窖池容积56 m3，取60 m3。亩需集雨面积按3.1.2节集雨模数7.8万m3km2计算，大田旱作小区需集雨总面积0.2km2。集雨面利用区内地面、路面、大棚屋面和山坡，面积大于0.2km2，可满足小区浇灌方式的用水要求。

15、3.2 提水泵站设计3.2.1 泵站输水管道水力计算水稻管灌区设计流量为0.032 m3s(115.2 m3h)，输水管道长450m，旱作区设计流量0.043 m3s（155m3h），输水管道长1300m，管材采用铸铁管，取管道适宜流速1.2 m3s，由下式： 求得水稻管灌小区输水管径为D=165m，选用D200铸铁管，旱作区D=219mm，选用D250铸铁管。管道沿段水头损失按下式计算： hf=式中，f管材摩阻系数，取f=6.25105；m流量指数，取m=1.9；b管径指数，取b=5.1.由上式及各参数算得水稻管灌区hf=13.1m，旱作区hf=18.6m。管道局部水头损失按沿程水头损失的1

16、5%估算，则管灌区hj=2.0m，旱作区hj=2.74m。3.2.2 水泵设计扬程计算水稻管灌区提水净扬程为35m，水泵设计扬程为： H=35+13.1+2.0=50.1m旱作区提水净扬程为60m，水泵设计扬程为： H=60+18.6+2.74=81.34m3.2.3 水泵机泵选型查得水泵设备手册，水稻管灌区选用ISB100/6510050型水泵一台，设计扬程50m，提水流量130m3h，配套功率22kw。旱作区选用ISB100/6510080型二台，设计扬程80m，提水扬程2100 m3h，配套功率37kw。泵站总装机3台，总功率96kw，水泵性能参数见下表。 水泵主要性能参数表水 泵 型

17、号流量(m3h)总扬程（m）转速V效率（）电机功率（kw）吸上真空高度ISB100/651005013050290075224.8ISB100/651008010080290075373.53.3 典型设计3.3.1 喷灌小区设计喷灌小区面积300亩，种植作物为精细蔬菜（或高价值经济作物）。鉴于当地旱作灌溉具有干旱期的补水灌溉特点，设备使用率相对较低，年使用5次300h左右，因此宜采用半固定式灌溉系统，即干支管埋入地下为固定管，地面喷灌管用移动支管，不灌时拆下移动支管及喷头放入库房保管，地埋管材均使用塑料管，地面移动支管用铝管。为便于开展示范，设半固定式喷灌200亩，固定式100亩。根据示范区

18、地形条件和实际情况，均可采用自压式喷灌。 （1）喷头选型及组合布置：因小区种植精细蔬菜，茎叶细嫩，宜选用雾化程度较好的中压低强度喷头，以免喷灌水滴击打强度过大，损伤作物，查设备手册，选择ZY2型全圆摇臂式喷头，边界和角地选用带有扇形机构的可控角喷头，其性能参数如下表。 ZY2型摇臂式喷头性能参数和工作参数型 号接口外径(mm)喷觜直径（mm）工作压力(kpa)喷水量(qs)（m3/h）射程(R)(m)雾化指数ZY2336.03.13002.9718.55000喷头采用等间距布置，即支管等于喷关间距的正方形布置。根据GBJ8585规范，当设计风速V=1.63.4m3s，在风向多变的情况，喷头组合

19、间距为R=1.018.5=18.5m，取喷头间距SV和支管间距Sm均为18m。其组合喷灌强度P喷为： P喷=CPKW式中CP布置系数，当aR=17.318.0=1.04时，查表得CP=1.6；KW风系数，查表得KW=1.45。 则P喷=1.71.973.1418.52=6.8mmh 区内耕层土壤为黄壤土,地面最大坡度10%，允许喷灌强度为P充=120.6=7.2mmhP喷=6.8 mmh。所选喷头满足均匀度和喷灌强度的要求。 （2）喷灌系统布置 移动喷灌小区种植面积200亩，地形不规则，管网依地形条件布置。区内布置干管2条，干1管长350m，设置33个地面移动支管给水栓，干2管长200m，设置

20、11个给水栓。地面移动支管给水栓与喷头间距均为18m，移动支管长120m，布置7个喷头，控制地块长约130m，固定喷灌小区面积100亩，地势相对平坦，干管长680m，田间段长360，双向分水，布置固定支管40根，间距18m。固定管长120m，可设7个喷头，最短为60m，可设30个喷头。 （3）喷灌工作制度拟定喷灌小区面积300亩，设计灌水定额为35mm（23.3m3亩），灌水周期为6d，则每天需完成喷洒面积33.3亩。而系统组合喷灌强度为6.8mmh，则喷头工作点所需净喷时间为5.2h（35mm6.8mmh）。日喷灌工作时间为12h，则移动式每条移动支管可在2个工作点工作，日喷灌面积=2（18

21、187666.7）=6.8亩，则日完成喷洒面积33.3亩需同时开启工作的支管数为（33.3亩6.8亩条）5条，喷头数为（57）35个，即按5条地面移动支管35个喷头编组，输流移动工作。面固定式日完成喷洒面积（100亩6d）16.7亩，需同时工作的喷头数为（16.7666.721818）17个，需同时开启的支管数为（177）2.4条，取3条支管21个喷头同时开启工作。 （3）管网水力计算移动喷灌系统5条支管35个喷头同时开启工作时，干支管的流量分别为：Q支=7qs=72.97=20.79m3hQ干=5Q支=520.97=104m3h固定喷灌系统3条支管21个喷头同时开启工作时，干支管的流量分别为

22、：Q支=20.79m3h，Q干=3Q支=62.91 m3h。根据GJ8585规范规定，同一条支管上任意两个喷头之间的工作压力差应在喷头工作压力的20%以内，即支管能量损失应满足hw0.2Hp=hf+hj的条件，局部水头损失hj按10%hf计，则有hf=0.182Hp，由沿程水头损失计算式hf=FfL(Qmdb)变换后得支管管径计算式为：d支=b式中：d支支管管径mm；Hp喷头设计压力，Hp=30m；F多口系数，由下式计算：N喷头或孔口数；N=7；X多孔支管首孔位置系数，X=0.392；L支管长，L=120m；其余参数同前。将各参数代入式中，求得支管管径d支=54mm，查塑料管材规格表，选用63

23、PE塑料管，内径D=55mm，实际水头损失，移动喷灌区为：hf支=（1+10%）（0.554.77）12020.791.770.392=5.3m干管取经济流速1.2ms，由式D干=初估管径为：D干=175mm选用200UPVC硬聚乙烯塑料，内径为180.8mm，百米水头损失为：hw=（1+10%）0.（1041.77180.84.77）100=0.663m干1管最大水头损失为4.0m，干2管为1.33m。干1管系总水头损失hw=1.33+5.3=6.66m，干2管系为36.7m。固定式喷灌区管径D干=136mm，选用160UPVC塑料管，百水头损失为1.06m，干3管最大水头损失为7.22m，

24、管系总长水头损失为12.5m。喷灌系统各区所需设计工作水头分别为干1管系为39.3m，干2管系为36.7m，干3管系为42.5m，相应地面段分别为1275.00m、1280.00m、1270.00m。系统高位水池正常水位高程为1318.00m，相应工作水头为43m、38m、48m均满足水头要求。 （4）管网结构根据GBJ8585规范，干管上每30m设置一个伸缩接头，每一水栓处设0.40.40.4m镇墩一个，干管埋设深度不少于60m。3.3.2 大棚滴灌设计 （1）总体布置大棚小区布置680m塑料大棚5栋，780m连栋日光温室大棚2栋。为避免大棚间相互遮阴，增加日照，取塑料大棚间距为5m，塑料大

25、棚与温室大棚的间距为30m。棚区由附近小尖上的高位水池供水，输水管由水池至大棚之间后分两支管分别将压力水引入棚内供水，再通过旁通管将毛管与支管连接把灌溉水送至畦中。 （2）毛管与滴头间距确定棚内毛管沿种植方向布置，现以一个塑料大棚内布置作典型设计，平面布置详见附图。大棚面积为680m=0.72亩，初步拟定畦田宽度1.6m，滴灌毛管间中（S1）为0.8m。选用25mm内镶式滴灌管，其滴头已按要求间距装于管内，主要性能参数有：滴头流量qd=2.3mmh；工作压力hv=0.10.35MPa，内径20mm。采用该滴灌管其滴灌强度为：，1.0，项目可行。5.2.4 还本年限（T）由式计算，代入数据后求得

26、T=10.1年10年，项目可行。5.2.4 评价结论该示范工程总投资268.36万元，年运行费26.84万元，工程年经济效益74.87万元，经济效益费用比为1.321.0，还本年限10.1年10年，经济评价指标满足规范要求，说工程在经济上可行。5.3 工程示范效益和社会、环境效益综合评价高标准、高效益的节水灌溉技术，在修文县周边的开阳、息烽等地区均属新兴事业，该工程地处县城北郊，交通方便，能直接向本县广大农民群众展示农业灌溉的发展方向，将对该县今后农业的发展起示范和引导作用，对于周边地区的节水灌溉技术的发展也将产生极大的推动作用，示范效益显著。该工程项目实施后，节水、增产、增收效益明显，有利于社会和生态环境，防止水环境恶化，防止水土流失，有广泛的社会和生态效益。专心-专注-专业