設計說明書

(一) 棉花膜下滴灌工程設計說明

1、基本資料

1.1 地形：專案區所在地阿克蘇阿瓦提縣豐收三場，地處塔克拉瑪干沙漠北緣，北靠天山中段，南接塔克拉瑪干沙漠大沙漠。

總面積9694畝（地形北高南低，平均坡度小於0.5‰）。

1.2 氣象：該區屬典型的內陸大陸性氣候。

其特點是：冬冷夏熱，晝夜溫差較大；光照充足，熱量豐富；年平均降雨量185.5mm，年蒸發量2046mm。

作物需水高峰期降水年際差別很大，有時幾乎不降水。

1.3 土壤：滴灌規劃地土質為輕壤土，土壤容重1.40g/cm3，田間持水量重量比為24%。地下水埋藏較深，對作物的水量補給可忽略。

1.4 作物及栽培模式：該滴灌專案區種植作物為棉花，主要根系活動深度為25～55cm。

其種植模式為:20—40—20—60cm，其中20cm、40cm分別為棉花膜內窄行與寬行間距， 40cm為膜間行距，株距10cm。種植方向南北、東西方向都有，具體詳細見圖紙。

1.5 水源：渠水，水質良好，流量能夠滿足灌溉的需要。

2、系統規劃及設計引數

2.1 系統工程規劃

2.1.1 水源工程：渠道來水，通過沉澱池的過濾，可滿足灌溉要求(水量平衡計算見設計引數)；水質良好，可用於農田灌溉。

2.1.2 首部樞紐：本工程採用離心水幫浦，電機功率與水幫浦配套；選用「砂石+篩網」組合過濾器和壓差式施肥罐，另配有壓力表、閘閥、水表、空氣閥等。

2.1.3 輸配水管網：

根據業主經濟狀況及對系統材料要求，管網系統選用一次性投入較低的「支管+輔管」的滴灌系統模式。管網沿水流方向依次為主幹管、幹管、分乾管、支管、毛管(含灌水器)。主幹管、幹管、分乾管採用pvc-u管，工作壓力0.

4mpa，鋪設於地下；支管、毛管為pe管，灌溉期鋪設於地面。毛管選用內鑲式滴灌帶，根據土壤質地，採用一膜一管四行模式，滴灌帶間距1.4m。

毛管進口安裝紊流三通。

2.1.4 灌水器：

根據專案區土質、氣候特點、棉花種植模式及毛管布置方式，選用流量較大的灌水器，使滴灌帶的濕潤範圍達到一條滴灌帶所澆灌的四行作物正常生長所需的濕潤寬度和深度。參考新疆屯河節水科技****試驗資料，灌水器流量擬定在2.2l/h左右。

選用滴灌帶型號為wdf16/2.2-100。具體引數見表4.

1。2.2 設計引數

2.2.1 水量平衡計算

由專案區基本資料可知：作物生長期降雨不穩定，有效降雨量p0=0mm/d，根層土壤或地下水補給的水量s=0mm/d。石河子墾區棉花耗水強度ea取6.

0 mm/d，則灌溉補充強度mm/d 。a佳木=67.5hm2，a依希來=134.

5hm2，c=20h/d，η依據《規範》取0.9，可用式(1-2)計算需水流量。

(1-2

才能滿足灌溉要求。

2.2.2 灌水小區設計允許偏差率

(1)設計允許流量偏差率[qv]

按照《規範》3.0.9條規定，灌水器設計允許流量偏差率應不大於20%，本設計在毛管進口用紊流三通，因流量調節器存在一定的調節誤差，取[qv]=20%。

(2)設計允許水頭偏差率

x=0.5，[qv]=20%，按(1-4)式計算。

(1-4

2.2.3 土壤濕潤比p

毛管單行直線布置，按式(1-5)計算土壤濕潤比p，各引數根據滴灌帶

布設方式、作物種植模式及特點、土質情況參見圖4.1取值為：n=0.

1/(0.3×4)=0.083， se=0.

3m，sw=1.0m，st=0.1m，sr=(0.

2+0.4+0.2+0.

6)/4=0.35m

1-5)

2.2.4 設計灌水定m

已知γ=1.4 g/cm3，灌水高峰期取z=0.5m，θmax=90%×24%=21.

6%，θmin=60%×24%=14.4%，p=71.1%，η=0.

9，按(1-7)式計算灌水定額m

(1-7)

2.2.5 設計灌水週期t

m=39.76mm，ia=5.0mm/d， η=0.9，按(1-8)式計算t。

1-8）

設計引數彙總見表4.2。

2.3 設計灌溉制度

根據土壤性質、棉花不同生長階段需水特性及系統設計引數，結合棉花滴灌灌溉經驗，制定棉花滴灌灌溉制度如表4.3所示。

具體灌溉次數及水量根據當年氣候、土壤墒情、作物播期及長勢參考表4.3而定。

3、灌水小區的水力設計

3.1 灌水小區允許水頭偏差

本設計選擇在毛管進口用φ16*16*16的紊流三通調節流量，根據《規範》4.3.5條，小區允許的水頭偏差全部分配給毛管。

初定灌水器設計流量及相應工作水頭為： qd=2.2l/h，hd=10.0m。將[hv]=0.41， hd=2.0m代入(4-10)式計算毛管允許水頭偏差：

4-10)

3.2 毛管極限孔數和極限長度計算

3.2.1毛管極限孔數nm計算：

=4.1m， d=16mm， k=1.1， se=0.

3m，qd=2.2l/h，按式(4-14)計算： (4-14

3.2.2毛管極限長度lm：

s==0.3m， =268，按式(4-22)計算：

4-22)

4、系統管網布置及工作制度的確定

專案區規劃地坡度小於0.5‰，設計時按平坡處理。在平坡情況下，一般最經濟的布置是毛管在支管(輔管)兩側雙向布置，支管在分乾管兩側雙向布置。

規劃地由三塊條田組成，各條田編號及尺寸參見系統平面布置圖(4-ⅰ-4-1)。作物種植種植方向佳木鎮畝條田為南北向，依希來鄉南北、東西方向都有，具體詳細見圖紙。毛管沿作物種植方向布設。

支管、毛管垂直布設。水源如圖所示。

4.1管網布置

4.1.1 毛管長度和支管列數的布置：

二塊條田沿著作物種植方向的長度分別如圖所示,經試算，一對毛管流量int(ln/0.3)×2×2.2=0.

8—1.179 m3/h。支管流量如圖所示。

4.1.2 支管長度和分乾管的布置：根據「支管+毛管」模式大田管網布設經驗，支管管徑一般用de50，適宜鋪設長度為de50支管33.5～44.8m。

4.1.3主幹管和幹管的布置：

根據各條田位置，主幹管應從水源沿南北方向順著地邊鋪設。各條田的分乾管可直接與主幹管垂直相連。具體如圖所示

4.2流量調節器的選擇

設計考慮在毛管進口設定流量調節器，每塊條田成對毛管的流量稍有差別，其範圍在0.8—1.179 m3/h,選用額定流量1200l/h的流量調節器與每塊條田的成對毛管流量均較接近，其引數見表4.

5。4.3 系統工作制度的設計

4.3.1設計引數的核定

(1)灌水器流量：系統設計在毛管進口安裝1200l/h的流量調節器。三塊條田中毛管的進口流量均採用1200l/h作為平均流量，由此可計算得各條田毛管出水孔的平均流量為：

(2)一次灌水延續時間t：m=39.76mm， =0.3m， =1.2m，佳木條田=2.0l/h，代入式（1-9）計算一次灌水執行時間t。

1-94.3.2 輪灌組的劃分

根據上述管網布置，按(1-11)式計算系統允許最大輪灌組數為：n=int(ct/t)=26(組)。實際將系統劃分為二十五個輪灌組。

每兩天執行七個輪灌組，7天可完成一次輪灌。詳見系統執行方案圖.

4.4 各級管道流量的推算

按輪灌組的劃分，計算流量,以最不利計算出水頭.管網水損計算表所示。

5、系統管網水力計算

5.1流量調節器進口最低壓力的確定

系統所選流量調節器額定流量1200l/h，在10～30m水頭之間流量穩定，因此設計典型毛管流量調節器入口壓力為100kpa，即10m水頭。

5.2 毛管和輔管水頭損失計算

毛管、支管沿程水頭損失按多孔管水頭損失公式計算。區域性水頭損失按管道沿程水頭損失的10%計算。

5.2.1毛管的水頭損失h毛

k=1.1，f=0.505，m=1.

75，b=4.75，d=16mm，qd=2.79l/h， se=0.

3m，so=0.15m，n=216，按(4-28)式計算得：

4-28)

5.2.2毛管進口壓力h0毛

平坡情況下，當毛管上出水孔數268時，平均摩損比r=0.73。毛管的滴頭平均流量為2.0l/h，對應壓力為7.93m，按(4-29)計算毛管進口壓力h0毛：

4-29)

毛管末端壓力為9.34-2.25=7.09m。

5.2.3輔管沿程水頭損失h輔

按式(4-28)計算支管沿程水頭損失。式中q=1200l/h，n=6，sl=1.2，so=0.6。

m4-28)

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