新疆博乐市达勒特镇设计报告1

新疆博乐市达勒特镇2011年

棉花膜下滴灌工程

设计说明书

甘肃大禹节水工程设计有限责任公司

二O一一年 十月

设计：

校核：

审核：

技术负责人：

一、工程概况

项目区位于新疆博乐市达勒特镇。其中设计地块2816亩，水源2处，铺设?250主管3063m、?200主管3315m、?160主管11709m、?125主管5558m。该设计说明以一号系统为例进行说明，项目建成后对项目区的高效、节水农业起到积极的示范、推广作用，必将取得经济效益和社会效益的双赢。

二、基本资料

（1） 项目区地理位置

达勒特镇位于博乐市东南方向15公里，该地区交通便捷。 （2）气象资料

博乐市达勒特镇地处阿拉套山和岗吉格山间谷地，博尔塔拉河畔，地势西部高、东部低，高山、中山、低山丘陵和谷地平原呈阶梯状分布。水资源主要有博尔塔拉河、保尔得河、赛里木湖。属大陆性干旱半荒漠和荒漠气候，春季气温冷暖多变，夏季高温，气候炎热，伴有干热风，秋季气爽，冬季长而寒冷，气候属大陆性温带干旱气候；年平均气温7.0℃，年平均降雨量202.4毫米。 三、设计依据及基本原则

(1)设计依据

《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99） 《节水灌溉技术规范》（GB/T 50363-2006） 《微灌工程技术规范》（GB/T 50485-2009）

《低压管道输水灌溉工程技术规范》(井灌区部分)（SL/T 153-95） （2）基本原则

微灌工程规划设计应符合当地水资源开发利用、农村水利、农业及园林绿地等规划要求，并与灌排设施、道路、林带、供电等系统建设和土地整理规划、农业结构调

整及环境保护等规划相协调。

微灌工程规划设计应收集水源、气象、地形、土壤、植物、灌溉试验、能源与设备、社会经济状况与发展规划等方面的基本资料。

滴灌工程规划设计应包括水源工程、首部枢纽和管网规划布置等。

四、工程设计

滴灌系统结构：潜水泵—智能水表—施肥罐—过滤器—田间管网—毛管，干管选用φ250PVC管、φ200PVC管，分干管采用φ160，PVCφ125PVC管，地面支管用φ90PE管。根据棉花种植株行距：0.25+0.55m，灌溉采用滴灌，滴头流量2.0L/h，滴头间距0.3m，壁厚0.2mm,一膜铺设两根毛管，铺设间距0.8m，由地面支管控制灌溉。详见新疆博乐市达勒特镇棉花膜下滴灌工程1号系统平面布置图

（1）首部

首部由潜水泵、施肥罐、过滤器和安全保护及量水控制设施等组成。

① 水泵机组及辅助设备：根据流量、工作压力以及水头损失的计算选型，保障供水。

② 施肥罐：棉花滴灌工程施肥采用随水施肥的方式，根据已建工程选用压差式施肥罐。根据单项工程控制灌溉面积在1000—1500亩之间，单位面积上一次施肥量为10kg/亩，施肥容积为300L。

③ 过滤器：为保证滴灌系统正常运行，必须在管网首部安装砂石+网式过滤组合过滤河水中的砂粒，砂石+网式（100目）过滤器即可满足滴灌工程水质要求。④ 安全保护和量水控制设施

根据首部运行要求，控制设施配套为DN200蝶阀，量水设施配套为DN200水平螺翼式水表，安全保护设施配套为DN200逆止阀、和DN50进排气阀等。

（2）田间管网

滴灌工程田间管网系统由干管、分干管、毛管组成。 输配水管道选型与布置

根据项目区条田布局实际，管网采用梳子型布置，输配水管网由地下管网和地面管网两部分组成。其中：地下管网包括干管、分干管和竖管；地面管网包括地面支管及毛管。干管、分干管和竖管采用PVC管材，地面支管及毛管采用PE管材。毛管、地面支管、相互垂直铺设。毛管沿种植方向平行铺设，采用一膜双管，一条地面支管控制，铺设平均间距为0.8m。

②毛管铺设极限长度

毛管的极限分流孔数Nm=INT{5.446[△h]d4.75/kSqd1.75}0.364 公式（4-1） 式中：Nm—毛管的极限分流孔数； [△h]—毛管的允许水头差2.0（m）； d — 毛管管径(mm),毛管采用Ф16PE管。 K — 水头损失扩大系数，取k=1.15； S — 毛管上分流孔间距（m），S=0.3； qd — 毛管上单孔的设计流量，qd=2L/s 代入上式后，Nm=272个

通过理论计算毛管长度，L= Nm×S=272*0.3=81m，根据项目实施区实际种植情况，确定毛管实际铺设长度控制在50-55m。

（3）管道总体布置

首部装置在蓄水池潜水泵出地扬水管后安装，地下管网布置一条干管，埋深1.7m。地下分干管垂直干管铺设布置，每条分干管设有1个阀门进行控制，便于对轮灌组管理和分化。毛管均设于地面，毛管垂直于地面支管布置，铺设形式为一行双管，铺设限制长度为55m，为了便于冲洗管道和排干秋后管道中的余水，在干管的末端（最低处）布置排水井。

（4）工程运行方案

① 水量平衡计算

C=22h, Ea=5mm/d,Po=0,S=0,A=83.4hm2,η=0.9。

则 Ia= Ea- Po- S=5mm/d。 公式（4-2） ② 设计灌水流量

Q?10*IaA/nt 公式（4-3）

式中：Q --设计灌水流量，m3/h；

Ia--设计灌溉补充强度，mm/d； A--灌溉面积，83.4公顷；

?--灌溉水利用系数；0.9

t--每天灌溉时间，22h。

代入公式（4-3）可得：Q=210(m3/h)

蓄水池过流量250 m3/h，因此，初定流量满足需要。 ③ 土壤湿润比

P?nSeSwStSr 公式（4-4）

毛管（Φ16PE管）与棉花布置见图设计图纸，依据上式计算土壤湿润比P，式中：P—土壤湿润比％；

Se—滴头间距，m； St—作物间距，m； Sw—湿润宽度，m；

Sr—作物窄行与宽行的平均值，m； N—一棵作物所占有的灌水器数目， 代入得：P=62.5% ④ 设计最大灌水定额m

?=1.45g/cm3 ,z按棉花生长情况取0.5

p=62.5%，

?min?90%?25%?22.55，

?min?65%?25%?16.25%， ??0.9

计算灌水定额，根据mmax?0.001p?dz?(?1??2) 公式（4-5）

式中：m max --最大净灌水定额，m3/亩；

?d--土壤干容重，g/cm3；

z--土壤湿润层深，60cm； P—湿润比，71%；

?1--适宜土壤含水量上限，％，一般取田间持水率的80～100％； ?2--适宜土壤含水量下限，％，一般取田间持水率的60～80％。

经计算得到m=28.32mm，项目区净灌水定额为18.89m3

/亩。 ⑤ 设计灌水周期T

m max=28.32㎜,Ia=5㎜/d,?=0.9 计算:

T=mmax/Ia=28.32/5=5.66天，取5天 公式（4-6） 此值为棉花需水高峰期的灌水周期。 ⑥ 一次灌水延续时间t

设计灌水定额m=5*5/0.9=27.78mm, Se=0.3, St=0.8, qd =2L/h est

t?msq?3.33(h/组).取3.5hd

公式（4-7）

式中：t---次灌水延续，h；

Se---为滴头间距，m； St---作物间距，m; qd---滴头设计流量，L/h。 ⑦ 灌溉制度

根据设计计算得作物灌溉制度见下表。

项目实施作物灌溉制度汇总表

表4—1

作物 灌溉 灌水定额 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 合计 名称 方式 葡萄 滴灌 定额(m3/亩) 40 45 45 45 45 100 320 （5）水力计算和管径确定 依据《微管工程技术规范》，对多孔的滴管带，采用下列公式计算： ①各级管道的进口流量，采用下式计算：

nQ=

?qi1 i=1、2、3……n 公式（4-8）

式中：Q — 各级管道的进口流量（L/h）；

qi — 第i个下一级管道灌水器或出水口的流量（L/h）； n — 下一级管道上灌水器或出水口的数量 ② 各级管道的管径确定

各级管道的管径通常采用经济流速计算，公式为：

D=1000(4Q/3600)/(3.14V)≈18.8Q/V 公式（4-9） 式中：D — 管道内径，mm； Q — 管道设计流量，m3/h； V — 经济流速，m/s，1.0～1.5m/s。

各级管道流量及管径计算表

表4-2

设计管径 下级管道流量 所包含下级 计算管径 管道名称 材质 流量（m3/h） （mm） （m3/h） 管道数量 （mm） 干管 PVC 250 230 80 14 232.79 干管 PVC 200 150 80 2 188.00 分干管 PVC 160 80 40 5 137.30 分干管 PVC 125 40 40 12 108.54 竖管 PVC 110 40 0.318 70 97.08 毛管 PE 16 0.333 0.003 166 10.70 （6）水头损失计算和水泵选型 ① 水头损失计算

沿程损失采用公式hm

b

f=f×Q×L/D

公式（4-10）

f——沿程水头损失摩阻系数,0.000915； m——流量指数，1.77； D——管道内径，m； b——管径指数，4.77； ② 管道局部水头损失计算

各级管道及毛管水头损失按照沿程水头损失的10%计算，根据选择的系统工 作制度和管径，产生水泵出口压力最大时各级管道水头损失见下表6-8。

产生首部出口压力最大时各级管道水头损失计算表

表4-3

公称管径 管道内径 管道长度 管道流量 沿程水头损失 局部水头损失 各级管道 （m） （m） （m） （m3/s） （m） （m） 干管 0.250 0.2364 1210 0.064 8.27 0.83 干管 0.200 0.1908 103 0.042 0.92 0.09 分干管 0.160 0.1526 442 0.022 3.76 0.38 分干管 0.125 0.1192 105 0.011 0.85 0.09 支管 0.090 0.0872 48 0.011 0.58 0.06 毛管 0.016 0.0156 47 0.0001 0.48 0.05 各级管段沿程水头损失合计（m） 14.86 1.50 系统水头损失 合计（m） 16.36 总干管进口压力水头（m） 10+16.36=26.36 首部水头损失（m） 15 地形落差（m） 3 出口压力水头（m） 38.36 如表计算，产生首部出口压力最大时系统的最不利水头损失为16.36m，考虑首部水头损失和总干管进口压力水头，首部出口压力水头为38.36m。

③ 水泵选型

选用离心泵，水泵扬程为： H泵=39m

经计算，需采用300QJ230-40/2型潜水泵。 （7）棉花河水滴灌土建工程设计

滴灌系统的土建工程包括：干管和分干管管槽、阀门井、排水井、镇墩和支墩等。 ①?? 干管和分干管管槽

根据项目区建设条件，管槽开挖采用人工开挖，管槽断面选用梯形断面。根据项目区历年来平均最大冻土深度1.7m和管网中干管的直径，确定管槽开挖深度为1.90m，开挖上口宽为0.8m，下口宽为0.6m。

②?? 阀门井

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