喷灌系统的规划设计建筑园林工程_建筑-园林工程.pdf
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1、喷灌系统的规划设计 Revised by Petrel at 2021 第八节喷灌系统的规划设计 喷灌系统是山水源取水,经过水泵加压(自压系统除外),再通过各级压力管 道,送至竖管及喷头而形成一个完整的管道系统。其中固定管道式多是将干、支管均埋入地下。半固定管道式多是将干管铺设在地上,支管位于地面,灌完 一片后移动到另一片,它们的管道设计方法基本一致。机组式喷灌系统则有所 不同,这里重点讲述固定管道式喷灌工程的规划设计。一、喷灌工程规划设计的原则和内容(一)原则 1、管道工程分级 喷灌系统较小时,管道分成两级,干管和支管;有三级管 道时分为干管,分干管和支管;有四级管道时,分总干管、干管、分干
2、管和支 管。最末一级,带有喷头的工作管道,称为支管。连接喷头与支管的管道称竖 管。2、管道布置原则(1)管道布置应使管道总长度尽量短,管径小,造价省,有利于防止水击。(2)山丘区布置喷灌系统时,一般应使干管沿主坡向布置,支管则平行等高线 布置。(3)管道布置应考虑各用水单位的需求,便于用水管理,有利于进行轮灌分 组。(4)平原地区,支管尽量与作物耕作方向一致。(5)充分考虑地块的地形变化,力求使支管长度一致,规格统一。管线纵剖面 应力求平顺,减少折点,尽量避免管线出现驼峰。(6)管线的布置应结合排水系统,道路林带,供电系统及行政村的规划统一规 划,山、水、田、林、路。(二)喷灌工程规划设计的主
3、要内容 1、勘测和收集基本资料:(1)地形图,(2)土壤,(3)气候,(4)水源,农作 物,(6)动力供应,(7)交通,(8)农业生产现状。2、确定喷灌区域 根据水源、地形、土壤、农作物及经济条件,确定喷灌区 域的范围和面积。3、计算喷灌用水量,进行水源工程的规划设计。4、确定喷灌系统类型,对选定的方案进行设计,也可以选两种以上方案进行 比较,确定最优方案。5、计算工程、设备统计表、编制概预算。6、编制工程施工进度计划表。(三)主要设计成果 1、喷灌工程规划设计说明书一份。2、喷灌工程平面布置图,管道、沟渠纵剖面图,管道结构示意图,建筑物设 计图(泵站、泄水井、支墩、镇墩、农桥等)。(四)喷灌
4、工程规划设计类型 1、管道式喷灌工程规划设计,包括固定式和半固定式。2、机组式喷灌工程规划设计,包括定喷机和行喷机。3、自压喷灌工程规划设计。(五)喷灌工程规划设计依据(标准)1、国家标准喷灌工程技术规范GBJ85-85o 2、喷灌工程设计手册水电岀版社。思考题:喷灌工程规划设计的主要内容和主要设计成果。力管道送至竖管及喷头而形成一个完整的管道系统其中固定管道式多是将干支管均埋入地下半固定管道式多是将干管铺设在地上支管位于地面灌完一片后移动到另一片它们的管道设计方法基本一致机组式喷灌系统则有所不同这里重道分成两级干管和支管有三级管道时分为干管分干管和支管有四级管道时分总干管干管分干管和支管最末
5、一级带有喷头的工作管道称为支管连接喷头与支管的管道称竖管管道布置原则管道布置应使管道总长度尽量短管径小造价省有的需求便于用水管理有利于进行轮灌分组原地区支管尽量与作物耕作方向一致充分考虑地块的地形变化力求使支管长度一致规格统一管线纵剖面应力求顺减少折点尽量避免管线出现驼峰管线的布置应结合排水系统道路林带供电系统二、喷灌工程规划设计的基本资料(喷灌工程的勘察设计)(-)地形资料 喷灌系统的规划布置应有实测的地形图,其比例视灌区大小,地形的复杂程 度以及设计阶段要求的不同而定。在规划阶段,5000 亩以上灌区要求 1/5000-1/10000的地形图,5000 亩以下灌区,1/2000-1/500
6、0地形图。对于小地块要求 1/500-1/1000的地形图,对于地势平坦的小块灌区,至少应用平面位置图,包括田块高程,水源位置(水位、高程)等资料。(二)土壤资料 土壤资料包括:(1)土壤质地,(2)田间持水能力,(3)土壤入渗速度,(4)土壤 化学性质。1、土壤质地 土壤质地是指土壤颗粒的机械组成,即按不同粒径的矿物质颗 粒在土壤中所占比例对土壤进行分类。土壤一般分为:砂土、砂壤土、轻壤 土.中壤土.重壤土.粘土、分类方法有颗粒分析法和野外手测法。2、土壤容量 单位体积自然状态下的干土的重量。单位 g/cm其范围在一之 间。主要测试方法有环刀法,参考农田水利学教材。3、田间持水量土壤田间持水
7、量是指在有良好排水条件下的土壤中,排水后 不受重力影响而保持在土壤中的水分含量,常用占干土重的百分数表示。在有条件的地方,可对灌区土壤田间持水量进行野外测定。4、土壤入渗能力土壤入渗能立一般用土壤入渗速度来表示,主要是选定允 许喷灌强度。5、土壤化学性 包括 PH 值,含盐量,有机质含量以及氮、磷、钾等含量。6、土壤最大冻土层深度。(三)气象资料 喷灌工程规划设计应收集的气象资料有:降雨量(年降雨量、典型年日降雨 量),蒸发量(水面、陆面),气温(最高、最低、极端),湿度,日照,无霜期(被 霜期、冬霜期)。喷灌的缺点之一就是受风影响大,所以做喷灌工程设计应特别注意此问题。风速风向是确定喷头布布
8、置形式和管道布置方式的重要依据。风向:一般可分为 8 个方位,即东、南、西、北、东北、西北、东南、西北 八个方向。设计风向是指灌区主要农作物灌水时期内灌水日的主风向。如此季 节没有时显的主风向,应按多风向设计。风速:指喷灌工作日的平均风速。气象站给出的风速为 10 米高处风速,手持 风速仪可测量 2 米处的风速,它们之间换算关系 Uio=式中:Uio 为 10 米高处风速,V?为 2 米高处风速。风力等及与风速关系为:0 级(0-s),1 级一 s),2 级一 s),3 级一 s),4 级一 S)o 当风力等级大于 3 级风时应停止喷灌。(四)水源条件 喷灌所用水源有:河流、水库、池塘、山泉、
9、湖泊、井水等。对水源的调查 内容包括:1)来水量,2)水位,3)水质,4)含砂量等。其资料应有一定的代表 性(长系列水文资料,典型年日来水量资料),特别要注意灌溉季节的水位流量 变化。应用地下水作喷灌工程水源时,应查明灌区地下的情况,包括可供开采的单 井出水量,水质等,要了斛地下水多年平均降深的变化,做到在多年的运行中 保证地下水采力管道送至竖管及喷头而形成一个完整的管道系统其中固定管道式多是将干支管均埋入地下半固定管道式多是将干管铺设在地上支管位于地面灌完一片后移动到另一片它们的管道设计方法基本一致机组式喷灌系统则有所不同这里重道分成两级干管和支管有三级管道时分为干管分干管和支管有四级管道时
10、分总干管干管分干管和支管最末一级带有喷头的工作管道称为支管连接喷头与支管的管道称竖管管道布置原则管道布置应使管道总长度尽量短管径小造价省有的需求便于用水管理有利于进行轮灌分组原地区支管尽量与作物耕作方向一致充分考虑地块的地形变化力求使支管长度一致规格统一管线纵剖面应力求顺减少折点尽量避免管线出现驼峰管线的布置应结合排水系统道路林带供电系统它们补平衡,保护地下水资源。在多泥沙河流上取水时,要特别注意河流的含沙量,重要工程要做沉沙工 程,以保证喷灌工程的正常运行。应用城市污水灌溉时,应对污水进行水质处理。喷灌水源的水质应满足农 田灌溉水质标准GB5084-92o(五)农作物包括:灌区作物种类、种植
11、面积、种植方式、作物布局和结构、复种指数。其中作物耗水资料,作物根系活动层有条件时应作实验,无条件可 查阅相关农田试验站的实验资料或有关书籍农田水利学、作物耗水量 等资料。(六)农业经济概论(1)灌区农业发展规划,水利工程现状,农业机械化程度。(2)灌区农业收入情况,粮食单产,价格、生产费用等。(3)交通条件。(4)行政区划。(5)动力设备情况。三、喷灌工程类型选择 喷灌工程的类型应根据作物种类、经济条件、动力设备条件、地形条件等因 素确定。经济价值高的作物可采用固定管道式喷灌工程,大田作物宜采用半固 定式或机组式喷灌系统,有自然水头的地方尽量采用自压喷灌工程。四、喷灌制度的制定 喷灌制度包括
12、:(1)灌溉定额,(2)灌水定额,(3)灌水次数,(4)灌水周期 等。灌溉定额指各次灌水定额之和,灌水定额指一次灌水时,单位面积上的灌 水量。(-)设计灌水定额 设计灌水定额按下式计算 加=0.1 刃(0max-&min)/式中:m 设计灌水定额,(mm);H 为喷灌土壤计划湿润层深度,(cm),对于大 田作物可取 4060cm;r 为土壤干容量,(g/cnf);%“土壤含水量上限(取田间 持水率),乞 un 为土壤含水量下限(取田间持水率的 60%),为喷洒水利用系数(一般取。若用 mo 表示米 3/亩的灌水定额,m 表示 mm 灌水定额,10 mm 水深相当于亩的灌水量(二)设计灌水周期
13、设计灌水周期指两次灌水的时间的间隔,以天数表示。设计灌水周期可用下 式确定:式中:T 为设计灌水周期,(d);m 为设计灌水定额,(mm);喷洒水利用系 数;E 为作物临界耗水期日平均耗水量,(mm/d)o(三)喷灌制度确定方法 1、水量平衡法 力管道送至竖管及喷头而形成一个完整的管道系统其中固定管道式多是将干支管均埋入地下半固定管道式多是将干管铺设在地上支管位于地面灌完一片后移动到另一片它们的管道设计方法基本一致机组式喷灌系统则有所不同这里重道分成两级干管和支管有三级管道时分为干管分干管和支管有四级管道时分总干管干管分干管和支管最末一级带有喷头的工作管道称为支管连接喷头与支管的管道称竖管管道
14、布置原则管道布置应使管道总长度尽量短管径小造价省有的需求便于用水管理有利于进行轮灌分组原地区支管尽量与作物耕作方向一致充分考虑地块的地形变化力求使支管长度一致规格统一管线纵剖面应力求顺减少折点尽量避免管线出现驼峰管线的布置应结合排水系统道路林带供电系统1)播前灌水定额 式中:mo 为播前灌灌水定额,(mm);久为播前土壤含水量。2)生育期内以农田水学利中水量平衡法来制定生育内的灌水定额和灌水次数-Wo=Wr+K+M-ET 式中:Wi、W()为时段初和时段 t时的土壤计算湿润层的储水量,(mm);为 山于讣划湿润层增加而增加的水量,(mm);Po 为保存在土壤讣划湿润层内的有 效雨量,(mm);
15、K 为时段 t内的地下水补给量 M 为时段 t内的灌溉水量,(mm);ET 为时段 t内的作物田间需水量,(mm)o n 3)全生育期 M 二M1=工加/=1 2、彭曼公式法 1)参作物需水量计算 参照作物是指土壤水分充分、地面完全覆盖、生长正 常、高矮整齐的开阔(地块长宽大于 200m)的矮草地(草高 8-15cm),以苜蓿草为 代表作物,计算 ET()2)实际需水量的计算 ET=Kc(ETo)式中:心为作物系数。叶面蒸滕量+棵间蒸发量=腾发量=作物田间需水量?水田:田间需水量+渗漏量=田间耗水量?山于水田不同土壤渗漏量大小差别很大,为了使不同土质田块水稻需水具有可 比性,因此水稻的田间需水
16、量不包括渗漏量,如讣入渗漏量,则称为田间耗水 量。五、喷灌工作制度 喷灌工作制度是指喷灌工程运行中,喷头在固定位置的喷灌时间,同时工作 的喷头数以及喷头轮灌组的划分等内容。1、喷头在一个位置(工作点)的喷灌时间按下式确定 abm 1000 2、同时工作的喷头数和支管数 同时工作的喷头数可按下式计算 N宀 1 TCq 式中:Ni 为同时工作的喷头数;A 为喷灌工程控制面积,(n*);C 为一天中喷灌 工程有效工作的时间(2024h)同时工作的支管数 N吕 z N 力管道送至竖管及喷头而形成一个完整的管道系统其中固定管道式多是将干支管均埋入地下半固定管道式多是将干管铺设在地上支管位于地面灌完一片后
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