【免费下载】小管出流灌溉工程设计

（一） 设计任务.................................................................................................................1（二）设计基本情况...........................................................................................................1（三）气象资料...................................................................................................................1（四）设计依据...................................................................................................................2（五）灌溉制度的确定.......................................................................................................2

（1）灌溉系统设计参数...................................................................................................2 （2）灌水器的选择...........................................................................................................3 （3）灌溉系统的管网布置...............................................................................................3 （4）水量平衡计算...........................................................................................................4 ①设计灌溉用水量...........................................................................................................4 ②设计蓄水容积及数量的确定.......................................................................................4 （5）灌溉制度的设计.......................................................................................................5 ①灌水定额.......................................................................................................................5 ②灌水周期.......................................................................................................................6 ③灌水系统设计流量.......................................................................................................6 ④一次水延续时间...........................................................................................................6 ⑤轮灌组划分...................................................................................................................6 ⑥毛管最大铺设长度.......................................................................................................7 （6）灌溉系统水力计算...................................................................................................8 ①灌溉设计流量...............................................................................................................8 ②管道系统水力计算和管径的计算...............................................................................9 ③管道节点压力的计算.................................................................................................11 （7）首部枢纽设计.........................................................................................................13 （8）低压管道输水灌溉系统的工程量.........................................................................13 （9）运行费用.................................................................................................................14 （10）高效节水项目区作物需水量...............................................................................1611工程设计图....................................................................................................................17

（三）气象资料（一）设计任务需要灌水6次左右。水位最大变化不超过10m。6月 表1-1 芒果的作物系数小管出流灌溉工程设计 3、土壤质地：中壤土、θ田 =22%，r干 =1.4t/m3 。降雨量的60%集中于7月~9月，并收集到历年降雨量资料。习的方法，本设计以山地果树管灌工程设计为例，以课程设计的形的灌溉技术基本依据和节水灌溉的课程要求，灵活运用课程中所学 2、水源：地块右下角有个泵站，从水库中取水，取水过程中，水库为了更好的理解农田节水灌溉技术原理，掌握基本方法，了解 1、地块：矩形地块、长为3640m，宽为1649m，山地、坡度为1:4，其中 4、种植作物：芒果，植株间距3.3m，行间距3.36m。调查知，芒果全年 根据气象站实测资料分析，多年平均年降雨量783.1mm，全年0.87沿着宽度方向有一个400m高差。芒果作物1月（二）、基本情况：0.22月0.23月0.594月0.75月0.87月0.878月0.879月0.8410月0.6611月0.5912月0.2式给出了管灌工程设计的基本资料，进行完整的管灌系统设计工作。1 表1-2 芒果的逐月蒸发蒸腾量 单位：mm

2

芒果芒果1月15.72月24.13月19.426.9作物作物1月2月3月（四)、列出设计依据:（五)、灌溉制度的确定4月5月118.0 139.4 143.7 6月10.3 7月-80.3 8月-76.6 9月123.0 152.8 194.5 154.7 115.2 98.8 91.0 -4月月的灌溉需水量，见表1-3。⑨《农田灌溉水质标准》（GB5084-92） ④《节水灌溉工程技术规范》GB/T50363-2006； ⑩《水利工程水力计算规范》（SL104-95） ②农田小管出流灌溉工程技术规范(GB/T20203-2006)； ①农田水利学、小管出流灌溉技术、节水灌溉新技术；⑦《水利工程基础信息代码编制规定》（SL213-98）⑥《灌溉与排水工程技术管理规程》（SL/T246-1999） 表1-3 芒果灌溉需水量 单位：mm ③《灌溉用塑料管材和管件基本参数及技术条件》（GB/T23241-2009）⑧《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）⑤《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；逐月降水量和计算出来的芒果的逐月蒸发蒸腾量，可以计算逐（1）灌溉系统设计参数44.4 13.2 29.0 10月11月12月5月6月7月8月9月10月62.6 43.3 11月根据设计规范及参照四川省攀枝花市仁和区混撒拉村的实际情12月11.614.83 （2）灌水器的选择

况选用如下设计参数：

qd=40L/h。

①日耗水强度：e=3mm/d; ②土壤设计湿润比：P=40%； ③灌水有效利用系数：Ƞ=0.90。

插入毛管中，稳流器出水口接ф4PE小管。

支管。毛管长度80m，毛管间距3.36m。

力为0.05MPa—0.4MPa，设计工作水头Hd=10m，出水流量

短边，分干管垂直主干管，主支管垂直分干管，分支管又垂直于主

一个灌水器，小管出口位于果树的环沟，环沟一般位于果树树冠的

由ф4PE管和40L/h稳流器两部分组成，稳流器插入毛管后，水流

过稳流器ф4PE流到果树树冠2/3处的沟环内。稳流器额定工作压

2/3直径处，安装方式用专用打孔器在毛管打孔ф4，将稳流器直接

壁厚2.4mm，公称压力0.6Mpa的PE63级乙烯管。

b.管道分为干管、支管和毛管三级，主干管平行于矩形地块的a.毛管与灌水器的布置：每一列树布置一条毛管，每棵树安装根据土壤类型和种植作物种类，拟选用小管灌水器。该灌水器

c.管材的选择：灌水器间距3.3m。干管采用PE80级乙烯管，公

公称压力为1.0MPa，外径90mm，壁厚8.2mm；毛管为管径为32mm，

（3）灌溉系统的管网布置

称压力1.0Mpa，外径125mm，壁厚9.2mm；支管选用PE63级乙烯管，

4

一个。

的依据。

象条件等。

(4)水量平衡计算

①设计灌溉用水量

其内径65mm，公称压力0.3MPa.

②设计蓄水容积及数量的确定

e.控制调节和保护装置的布置：在各支管进口均设置闸阀、水 各年灌溉用水量不同，因此需要选择一个典型年作为规划设计 灌溉用水量是指为满足作物正常生长需要，有水源向灌区提供

（设计典型年的选择和计算方法可参考有关工程水文书籍）

的水量。它取决于灌溉面积、作物生长情况、土壤、水文地质和气

表各一个，在总干进口设水表一块，网式过滤器和离心式过滤器各

与塑料软管连接，连接方式为快速接头式。以出水口为中心，塑料

软管长度（80m）为半径在全圆范围内灌溉。塑料软管为涂塑软管，

蓄水池起调节作用，其容积按下式计算，

d.出水口与软管的布置:出水口通过三通与支管连接，出水口端

管灌工程一般采用降雨频率75%~90%的水位年作为设计典型年。

Vh2Q2h1Q1

式中，V为蓄水池容积，m3；h1为入池管道工作时间；Q1为入池流量，

5

均取Q2＝50 m3/h。

（5）灌溉制度的确定

为0.010527万元/m3。

① 灌水定额:

z—计划湿润土层深度，m；

现有蓄水池的入池流量多数在20

m3/h；h2为出池管道工作时间；Q2为出池管道流量，m3/h，。取

本专项区共有灌溉系统12个，需要新建蓄水池12个。

p—微灌设计土壤湿润比，%；

m=0.1rZP(θmax-θmin)/Ƞ

单个蓄水池工程总投资2.52万元（500m3），单位水量的投资

m3，按上式计算，其容积满足要求；为了减小入池流量，使单个供

考虑灌溉系统每天工作14小时，即取h2＝14h，其灌溉用水流量平

水水源同时控制更多的蓄水池，新建蓄水池的容积均要求达到500

h1＝24小时，即向蓄水池供水的提水本站或渠道全天24小时工作；

θmin—适宜土壤含水率下限（占干土重量的百分比，%）；

θmax—适宜土壤含水率上限（占干土重量的百分比，%）；

式中：m—设计灌水定额，mm；

m3，其入池流量可减小到8m3/h。

θ—田间持水量，%。

Ƞ—灌溉水利用系数；

r—土壤容重，g/cm3；

m3/h左右，其容积为200

6

水周期，d。

则N=21.87。

② 灌水周期：③ 一次水延续时间： T=(m/Ea)Ƞ

量的90%和70%,田间持水量为22%。

经计算：m=18.48mm=12.32 m3/h。 t=mSeSr/(Ƞqd) 经计算：T=6.16d，根据实际情况取6d。

式中：t—一次灌水延续时间，h；

Se—设计灌水间距，=3.3m；

qd—灌水器流量，qd=40L/h；

系统允许的最大轮灌组数为：N≤cT/t

经计算：果树一次灌水延续时间为t=3.84h。

式中：C—系统日最大运行时数，h；其他符合意义同前。取C=14，

式中：m—设计灌水定额，mm；e—设计耗水强度，mm/d；T—设计灌

Ƞ—灌溉水利用系数。

n—灌水器个数，n=1；

m—设计灌水定额，mm；

Sr—毛管间距，=3.36m；

④ 轮灌组划分

取r=1.4 g/cm3，z=60cm，p=40%，ŋ =0.90，、分别取田间持水

7

完全部系统。工作日期第四天98765432110轮灌组编号第三天第二天第一天⑥毛管最大铺设长度计算750亩地块的轮灌顺序见表1-1表1-1 750亩轮灌顺序表灌水支管主支10主支6主支1主支7主支2主支8主支3主支9主支4主支5a.允许水头差ΔHs的确定流态指数x=0.5，设计水头hd=10m，则毛管允许水头差为：分10个组轮灌，每组灌1条支管，每天灌三个轮灌组，则4天可灌hmin= hd (1-0.35qv)1/x=10(1-0.350.2)1/0.5=8.65(m)灌水时间3.84h3.84h3.84h3.84h3.84h3.84h3.84h3.84h3.84h3.84hhmax=hd (1+0.65qv)1/x=10(1+0.650.2)1/0.5=12.77(m)设计灌水器均匀度Cu=95%，设计流量偏差率qv=0.2，灌水器的根据地块果树的种植情况和地块尺寸，整个系统共有10条支管，8Nm=INT(KSqd ①灌溉设计流量（6）灌溉系统水力计算 D—毛管直径，mm；式中：Q毛—毛管的设计流量 S—灌水器间距（m），S=3.3m； K—水头损失扩大系数，K=1.1；式中：Nm—毛管允许出水口数目，个； a.一条毛管上的流量：Q毛qiNdqdb. 毛管允许出水口数目和最大长度的计算 qd—毛管上灌水器的设计流量，L/h。尺寸，实际取Lm=40m，以满足灌水均匀性要求。经计算：Nm=12，即毛管最大允许长度：Lm=12×3.3=40m。根据地块12*200(L/h)=2.4m3/h5.533D4.75h毛1.75 qd—滴头设计流量Δh支=0.45ΔHs=1.84m)0.364n Nd—毛管上滴头的个数则：Δh毛=0.55ΔHs=2.26mΔHs=Hmax-Hmin=12.77-8.65=4.12(m)i1以毛管上最多（100/3.3）12个喷头计算，毛管进口流量为9 b.干、支管流量干管流量与支管相同。式中：F—多孔出流系数；ni1 a.管道水头损失的计算 ②灌溉系统水力计算和管径的确定 一条分支管上的流量：Q支N毛Q毛 一条干管上的总流量：Q干N支Q支式中：N支—干管上同时工作的支管数目Q1.75支管水头损失，h支1.10.505F4.75Ld水头损失较支管大，确定支管和毛管水头损失计算公式如下，其中条毛管，因此支管上最大流量为：15*6=90m3/h，逐条支管灌溉因此Q1.75干管水头损失，h干1.10.505F4.75LdQ1.75毛管水头损失，h毛1.20.505F4.75Ld 一条主支管上的总流量：Q主支Q分支毛管和支管均为塑料管，且均为多孔管出流，考虑到毛管局部选取该地块右上角处最右端分支管上末端的毛管的末端为最不 每条支管控制一个灌水单元区，每条支管布置（50/3.36）15利点，进行水头损失的计算。式中：N毛—支管上毛管的条数10 b.管道水力计算F式中：N—出口数目； D=X=0.5。N(Q—流量,L/h；4QQ=1.13VV式中：D—管道内径，mmL—管道长度,m； V—管内流速，m/sd—管道内径,mm。 Q—设计流量，m3/s c.各管道流量的推求过程其中，多孔出流系数F用下式计算11m1)1xm12N6N2N1x则750亩地块水头损失计算如下表2-1所示：分干管m—流量指数，取1.77；主干h毛、h支、h干分别为毛管、支管和干管的水头损失，m；管主支管表2-1 750亩水头损失计算表分支管毛管 X—进口端口至第一个出水口的距离与孔口间距之比，一般取 11FXmNL(m)Q(m3/h)水头损失（m）D(mm)1.773.389106.670.560.380⑨管道节点压力的计算要求每个支管0.5110001.77106.670.562500.573.61.779200.535.280.39773.65.881.778.50.50.4510.527.20.981.77800.368总水头损失41.4726.99572.340.0160.046(m)156324计算过程中，若压力不符合要求，应首先调整管道的布置，若仍然毛管（支管首端处）尾端压力和最后一条毛管（支管末端）尾端压管道节点压力计算主要指支管首端和末端、每条支管上第一条力。要求节点压力小于支管的允许压力1.0MPa，要求支管上每个出无法满足压力要求，可设置减压阀（型号为Y42X，既能减动压，又能减静压），或增设水泵加压，直至满足水泵要求为止。故管道水力管道水力计算（见附表一）。管道水力计算与管道布置同时进行，在水口处的节点压力大于0.02MPa，小于0.3MPa。管灌系统（300亩）计算与管道布置同时完成，管道布置结果见附图（管道布置平面图）。12匀。

1)Δ的计算

的地面高程，m。

一条和最后一条毛管的压力。

毛管2（位于支管末端）尾端压力：

2)水泵的工作压力

H=H0+∑hf+∑hj+Δ

毛管1(支管进水口处第一条毛管)尾端压力: h毛尾1=h支尾+（z毛首1-z毛末1）-h毛11所在干管尾端压力：h干尾=z干首-10-h干-z干末支管尾端压力：h支尾=h干尾+（z支尾-z支末）-h支

管道节点压力计算是逐条支管进行的，其计算公式如下，并且要求同一支管上第一条毛管的第一个灌水器的水头与最末

h毛尾2=h支尾+（z毛首2-z毛末2）-h毛21

该地为平地，所以不存在着水头差的值，即Δ=0。

式中：z干首、z干末为所在干管首（进水口处）末端的地面高程，

一条毛管的最后一个灌水器的水头的差值，不超过灌水器设计工作

由干管首端开始，逐条支管推算其首末端压力，推算每条支管上第

z支末为支管首、末端的地面高程，m;z毛首1、z毛末1为毛管首、末端

压力的20%（已知灌水器的工作压力为），以求滴头的滴水量比较均

m；h干、h支、h毛1、h毛2为干管、支管、毛管的水头损失，m;z支尾、

m;10为蓄水池深度（4m）与过滤器等水利枢纽水头损失（6m）之和，

13

编号（7）首部枢纽设计三10二一闸阀、进排气阀、水表等。（8）小管出流系统的工程量式中H0--灌水器工作水头（m水柱）2闸阀水表逆止阀泵房面积新蓄水池水源工程首部枢纽工程名 称水泵(SLS65-200(Ⅰ))输水管（镀锌焊接钢管）40m2DN125DN125198765432121施肥罐压力表空气阀网式过滤器田间管网工程离心式过滤器Δ--典型点高程与水源水面的高程，m。∑hj-首部到典型点之间管路局部水头损失之和，m；∑hf--首部到典型点之间管路沿程水头损失之和，m；本系统采用无圧取水方式，直接从蓄水池中取水。首部设置施PE63管（0.6MPa）LXL DN125规格型号φ125（1.0MPa）M单位只只只台座个415111111数量镀锌焊接钢管（1.0MPa）4″3″φ90200LDN25φ1251.0MPa个套套只只mm1111112431970肥罐、离心式过滤器（一级过滤器）和筛网式过滤器（二级过滤器），143LDPE管（0.4MPa）φ32m292474PE小管φ4m26595钢法兰Dn125个166四通3*φ125×90个　17四通φ125只2四通2*φ125×2*φ90只08钢三通2*φ125×90只89钢三通φ125只410三通2*φ90×125只010支管弯头φ90只011稳流器个886312Pe堵头φ90只1613PE堵头φ32只36614旁通φ4只886315旁通φ3236616泄水阀DN50只117球阀DN63只1618DN125弯头个1019减压阀个1320Pe63接头φ32个366四其它1管道镇墩C15砼m3182安装费套 750亩小管出流管道工程量统计主干管： 1条，1000m分干管： 1条，200m主支管： 26条，920m/条15天。

（9）运行费用

量计算模型如下:

灌水器：44100个

毛管：1800条，80m/条

分支管： 300条，8.5m/条

式中：ETc——作物实际蒸发蒸腾量；

1）灌水过程中，只同时开启一条支管灌水；

芒果全生育期中逐月的蒸发蒸腾量，见表1-2。作物蒸发蒸腾

——需水系数，一般取=0.7。

ETCKCET0ET0——水面蒸发量，20cm口径蒸发皿；

果期，为保证芒果的座果和幼果发育，这段时间需要适度灌水。另

Kc——作物系数；

利开花；在花芽分化和开花期适度干旱，有利于提高芒果产量，果

芒果和葡萄的灌溉制度。芒果在花芽萌动期需要灌水，保证芒果顺

根据芒果各发育阶段的需水情况，以及当地降雨量情况，确定

一时期降水量占全年中降水量的6.6%-11.9%，为芒果花芽分化至幼

2）根据当地生产实践和相关试验结果，葡萄树适宜的灌水周期

守、安全，实际灌水过程中可适当延长灌水周期，但也不宜超过10

实生长发育期需要充足的水分，仁和区旱季为11月至翌年5月，这

可以达到15天。本项目设计是依据规范确定灌水周期，该值偏于保

16

甲序号Ⅴ程ⅣⅢⅡⅠ3）工程投资概算定高效节水项目区节水灌溉制度如表1-3所示。 a.费率：W=rQH=1.4×52×90=6552(kW·h) B.电费=6552×0.5×1.05×1.1=3439.8（元）外在芒果的膨大期适度灌水，可有效保证芒果品质。综上所述，确总投资建安工程费194.73184.04装工程备及安装静态总投资价差预备费基本预计费工程部分投资建设期还贷利息管灌系统总预算表10.09一至五部分合计设备购置费212.89212.89独立费用63.09工程或费用名称第五部分 独立费第一部分 建安工程第四部分 施工临时工第三部分 金属结构设第二部分 机电设备安 单位：万元17合计494.25494.25470.7163.09223.58494.25184.0423.54 （10）高效节水项目区作物需水量实施高效节水灌溉项目之后，项目区通过整治渠道、渠道输水管道化，可显著提高渠系水利用系数，减小输水损失。另外，高效节水灌溉工程的建设（低压管道输水灌溉、微喷灌、微灌（滴灌和小管出流）），可显著提高田间水利用系数。实施高效节水灌溉项目之后，项目区灌溉水利用系数可由0.5提高到0.82。 181920