节水灌溉示范区项目技术设计方案.doc
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1、节水灌溉示范区项目技术设计方案1.1总体设计1.1.1水源项目区主要以4条南北向的姜溱河的支河为灌溉水源,项目区主要以大伦北河和大伦南河为主要灌溉水源。1.1.2首部枢纽本示范项目区分为两个项目区,形成4个灌溉系统,则有4个首部枢纽,分述如下:(1) 项目区1)苗圃微喷灌片 该片水源泵站建在姜溱河的一条支河东岸,采用IS65-40-250型水泵1台,该泵设计流量为30m3/h,设计扬程为53m,配套动力15kW。2)葡萄园滴灌片 该片水源泵站建在姜溱河的一条支河东岸,采用IS150-125-315型水泵1台,该泵设计流量120m3/h,设计扬程34m,配套动力30kW。3)蝴蝶兰大棚滴灌片 该
2、片水源泵站建在姜溱河的一条支河东岸,采用IS65-50-160A型水泵1台,该泵设计流量21.4m3/h,设计扬程28m,配套动力4kW。(2) 项目区项目区为衬砌渠道灌溉工程,根据水源与灌溉面积等情况,分别建了五座泵站提水灌溉。泵站一、五都建在大伦北河西岸,均采用12HBC-40,该泵设计流量780m3/h,配套动力22kW;泵站二、三都建在大伦北河西岸,均采用10HBC-30,该泵设计流量450m3/h,配套动力15kW;泵站四建在大伦南河西岸,采用14HBC-40,该泵设计流量1000 m3/h,配套动力30kW。1.1.3示范分区 根据示范区建设要求与姜堰推广节水灌溉的实际需要,在示范
3、项目区建设了4种节水灌溉工程,具体见表2。表2 姜堰沈高、大伦节水灌溉示范项目分区情况表分区灌溉面积(亩)灌溉作物工程内容项目区苗圃微喷灌片95苗圃泵站、管网、微喷灌系统葡萄园滴灌片400葡萄树泵站、管网、滴灌系统蝴蝶兰大棚滴灌片7蝴蝶兰泵站管网、滴箭系统项目区衬砌渠道灌溉2950稻麦两熟泵站、衬砌渠道合计34521.1.4水量平衡计算由于分区作物和节水灌溉形式不同,因此分区用水情况也不同,需分区说明采用不同定额和设计灌溉量,具体见表3。表3 分区用水情况表分区灌溉面积(亩)设计流量(m3/h)水源名称平衡分析项目区 苗圃微喷灌片9530姜溱河的一条支河有保证葡萄园滴灌片400120姜溱河的一
4、条支河有保证蝴蝶兰大棚滴灌片721.4姜溱河的一条支河有保证项目区衬砌渠道灌溉区29503460大伦南、北河有保证合计34523631.41.1.5 灌溉制度见下面分区典型设计。1.1.6 总体布置图工程总体布置图见沈高镇节水灌溉示范区项目规划图(附图2)和大伦镇节水灌溉示范区项目规划图(附图3)。1.2 典型设计1.2.1 项目区工程 项目区位于沈高镇河横村,总建设面积502亩,种植苗圃、葡萄、蝴蝶兰。项目区地势平坦,区内有东西向沈马公路穿过,还有4条南北向的姜溱河的支河分布其中。 1.2.1.1 苗圃微喷灌片(1)基本情况本项目区位于沈马公路以南宁盐公路以西,属平原地带;种植面积约为95亩
5、,主要以种植苗圃为主,灌溉方式拟采用微喷灌。该地区土质:壤粘土。(2)灌水器的选择1)壤粘土的允许喷灌强度s=13mm/h。根据喷灌工程技术规范(GBJ85-85),苗圃的适宜雾化指标为5000。喷头选用正方形布置形式,2)初步选择型号为30PWSH雨鸟喷头,该喷头的工作压力Hp=250kPa,喷头流量qp=0.63m3/h,喷嘴直径1.18mm,射程R=12.2m。3)喷头的组合间距:间距射程比Ka=Kb=0.9,则a=b=0.912.2=10.98m,取10.0m。4)校核:喷头雾化指标:H/D=100250/1.18=78615000组合喷灌强度:mm/h 13mm/h。雾化指标和喷灌强
6、度均满足要求,确定选用20PY2-30型喷头。(3)工程规划布置本系统由泵站一从姜溱河的一条支河提水,经干管进入灌溉管网。干管沿沈马公路北侧东西向布置,长约560m。支管共分四个区,垂直干管南北向布置,共72根支管。在支管上每隔10m设一竖管,高约1.2m,竖管上安装微喷头。干管及支管均采用UPVC管,埋于地面以下0.5m,工程具体布置及管道结构图见附图2、18所示。(4)灌溉制度确定1)设计灌水定额采用公式:式中 m设计灌水定额,mm; 土壤容重,g/cm3,为1.3; z计划湿润层深度,m,取0.3; 适宜土壤含水量上、下限(占干土重量的百分比),分别取田间持水率的100%和80%; 灌水
7、利用系数,取0.9。当地土质为壤粘土,田间持水率取22%(重量百分率),计算得:m =19.1mm,取20 mm2)设计灌水周期灌区种植苗圃,参照喷灌工程设计手册,日需水量Ea=6.5mm,则灌水周期:T=2.77d 即灌水周期为3d。3)喷灌工作制度1、支管在每个位置上的工作时间t=1.17h每天喷灌时间取20小时,所以每天应喷洒的位置数:n=6.3,取n=6。即每天可喷洒6个位置。2、需同时工作的支管数和喷头数项目区共有支管位置N=72。则同时工作的支管数:n=4.0即每次同时工作支管数取4根。3、轮灌工作制度轮灌制度按干管续灌,支管轮灌的方法进行灌溉。每次同时工作的支管数取4根。具体轮灌
8、顺序见表4。表4 轮 灌 顺 序 表轮灌支管轮灌顺序第一组第二组第三组第四组第一天1一区1二区1三区1四区12一区2二区2三区2四区23一区3二区3三区3四区34一区4二区4三区4四区45一区5二区5三区5四区56一区6二区6三区6四区6第二天1一区7二区7三区7四区72一区8二区8三区8四区83一区9二区9三区9四区94一区10二区10三区10四区105一区11一区12二区11四区116一区13一区14二区12四区12第三天1 二区13二区14四区13四区142 二区15二区16四区15四区163 二区17二区18四区17四区184 二区19二区20 二区21二区225 二区23二区24 二
9、区25二区266 二区27二区28 二区29二区30(5)管道选择1)支管选择由于支管埋于地下,故支管采用UPVC管。为使支管口首末两个喷头工作压力之差应在喷头设计工作压力的20%以内,满足这一要求的支管最小管径计算公式为:式中Q为计算的支管段进口流量,L为管长,F为多孔系数,HP喷头的设计工作压力,为首末喷头处地面高程差,取0.5m,f、m、b为管材参数,对于UPVC管:f=0.948105,m=1.77,b=4.77,支管布置9个喷头,其流量为m3/h,支管长m,F=0.408,计算得:=28mm,取32的UPVC管作为支管,内径为29.9mm,竖管采用30的铝管,其长度取1.2m。2)干
10、管选择由灌溉制度得,干管工作时的最大流量为22.68 m3/h。管径按下式计算:式中:Q管道设计流量,m3/h;适宜流速,本处取=1.4m/s;计算得,=75.8mm,根据实际干管管径取90。 (6)水力计算取最不利工作点作为计算点,即在四区的18号支管位置处。1)支管(四区的18号支管)入口工作压力因最大水头差产生在首末端喷头间,所以应该用末端喷头入口压力为计算基准。支管入口水头应等于喷头工作水头、末端喷头入口与支管入口的高程差、竖管水头与支管水头损失诸项之和。由于喷头入口压力按国家标准规定系指实际入口下200mm处的测管压力,所以竖管的计算长度应为竖直高度减0.2m,选用规格为30的铝管作
11、为立管,内径为25mm,长度为1.2m,计算长度取1.0m。支管入口与末端的地形高差最大为0.5m,因此支管入口的压力水头为:=32.0 m即支管入口压力水头需保证有32.0m。2)干管入口压力干管水头损失由公式:计算得:m,局部水头损失以10%计算,=0.8m。+ =32.0+8.0+0.8=40.8m(7)选择加压水泵及配套动力水泵吸水管、出水管路及首部水头损失取5.0m,地面高程与河平均水位高程差为2.4m,则水泵设计扬程为:H=40.8+5.0+2.4=48.2m根据水泵所需流量22.68m3/h,扬程48.2m,选用1台套IS65-40-250型离心泵,该泵单台套设计流量Q为30m3
12、/h,设计扬程H为53m,配套电机功率15kW,泵站具体布置图见附图8。(8)工程与工程量该区工程量见表5,工程汇总见表6。表5 工程量表名称规格单位数量土 石 方土方(m3)砼(m3)钢筋(t)浆砌石(m3)投工(日)管道埋设UPVC管m64002495625泵房10 m2座13602.440.510.71130总计28552.440.510.71755表6 工程汇总表名 称规 格单 位数 量UPVC管PN632m5800PN690m600铝合金管30m670喷头雨鸟30PWSH个550三通9030个803230个550弯头90个530个80自动空气阀套1闸 阀90个1闸 阀32个72过滤器
13、200目网式过滤器套1压力表300kPa只1水泵IS65-40-250台1电机15kW台1泵房10 m2座11.2.1.2 葡萄园滴灌片(1)基本情况葡萄园滴灌工程位于沈马公路两侧,西姜溱河以东,耕地面积400亩,南北向近似矩形田块。区内种植葡萄,行距2.5m、株距1.2m,项目区地势平坦。该地区土质为粘壤土,干容重1.3g/cm3,田间持水率为22%(重量百分比)。(2)灌水器选择根据葡萄的灌水特点,选择绕树滴灌。滴头选用上海万得凯节水有限公司生产的型号为5812的滴头,主要性能指标为:流量2.0L/h,设计工作压力100 kPa。(3)工程规划布置灌溉系统直接从姜溱河的支河中取水,泵房等首
14、部枢纽设备分别布置在该项目区中部、沈马公路北边。南北向布置干管,干管长30m,在干管两边沿沈马公路两侧布置分干管,分干管1、分干管2、分干管3、分干管4长度分别为395m、485m、620m、195m。在分干管上每隔30m设一给水栓,每个给水栓控制一条支管,毛管垂直于支管布置,间距为2.5m;每棵葡萄树周围布设绕树毛管,实施绕树滴灌,具体规划布置及管道结构图见附图2、17、19所示。(4)确定灌溉制度1)设计灌水定额采用公式:式中 m设计灌水定额,mm; 土壤容重,g/cm3,为1.3; z计划湿润层深度,m,取0.6; p设计土壤湿润比,取50%; 适宜土壤含水量上、下限(占干土重量的百分比
15、),分别取田间持水率的100%和80%,当地土质为壤土,田间持水量取22%(重量百分率); 滴灌水利用系数,取0.9。计算得m=8.7 mm 2)设计灌水周期 采用公式:T=葡萄设计耗水强度取3 mm/d,计算得T=2.6 d。 取灌水周期为T=2.5d。3)一次灌水延续时间 采用公式:t= t一次灌水延续时间一次灌水延续时间(h); ab葡萄树冠垂直投影面积,m2,取4m2; q绕树毛管总流量,12 L/h(半径取0.7 m,周长2.2 m,每支绕树毛管安装6个滴头)。 计算得t=2.61h,合2小时40分钟。4)轮灌组划分系统实行轮灌,每天工作时间c为12 小时,轮灌组个数计算公式为:N=
16、计算得N=11.5,即可分为11个轮灌组。每块田由一只给水栓供水,共由54只给水栓,则同时工作的给水栓数目n=5,具体灌溉制度见表7。表7 灌工作制度表时间轮 灌 组第一天早晨给水栓1、14、30、31、50上午给水栓2、15、32、33、51中午给水栓3、16、34、35、52下午给水栓4、17、36、37、53晚上给水栓5、18、38、39、54第二天早晨给水栓6、19、20、40、41上午给水栓7、21、22、42、43中午给水栓8、23、24、44、45下午给水栓9、25、26、46、47晚上给水栓10、11、27、48、49第三天早晨给水栓12、13、28、29上午中午下午晚上(5)
17、系统流量计算1)毛管流量每条绕树毛管安装6个滴头,滴头流量为2L/h,毛管最多连接绕树毛管数为149条。 Q毛=26149=1788L/h=1.788m3/h2)支管流量根据灌溉制度及附图3,每条支管连接12根毛管,支管通过给水栓连接到分干管。则设计流量Q支为:Q支=1.78812=21.456 m3/h3)分干管流量根据灌溉制度,分干管上每次最多同时工作的给水栓数为2个,每个给水栓控制1条支管,则设计流量Q支为:Q分干=1.788212=42.912 m3/h4)干管流量 根据灌溉制度,当给水栓10、11、27、48、49同时工作时,干管流量处于最大,其设计流量Q干为:Q干=84.96 m3
18、/h。(6)管道管径及水力计算设计中所选滴头为可调滴头,该滴头在2.0 L/h流量下,工作压力为100kPa,则确定本设计毛管末端压力为10m。1)绕树毛管绕树毛管用于安装滴头并与毛管相连,选用12的PE管。2)毛管为使毛管首末两个灌水器工作压力之差满足灌水器设计工作压力的20%以内,需满足以下公式:式中Q为计算的毛管段进口流量,L为管长,F为多孔系数,HP喷头的设计工作压力,为首末喷头处地面高程差,取0.1m,f、m、b为管材参数,对于UPVC管:f=0.948105,m=1.77,b=4.77,其流量为m3/h,毛管长m, F=0.408,计算得:=25.8mm,选择32的PE管,其内径为
19、30mm。计算毛管水头损失公式为:计算得,h毛=1.9m。3)支管由灌溉制度得,支管工作时的最大流量为21.456 m3/h。管径按下式计算:式中:Q管道设计流量,m3/h;适宜流速,本处取=1.4m/s;计算得,=71.8mm,根据实际支管管径取 PN375,其内径为74.5mm。计算支管水头损失公式为:其中:Q=21.456 m3/h, L=30m,D=74.5mm;f、m、b为管材参数,对于UPVC管:f=0.948105,m=1.77,b=4.77,F为多孔系数取0.408。计算得,h支=0.5m。4)分干管由灌溉制度得,分干管工作时的最大流量为42.912 m3/h。管径按下式计算:
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