经济型喷微灌典型设计讲解 浙江省水利河口研究院 二零一零年三月.

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1 经济型喷微灌典型设计讲解 浙江省水利河口研究院 二零一零年三月

2 前 言 喷微灌是一项集节水、省肥、省劳及保土等多项功能于一体的高效农业节水技术。
前 言 喷微灌是一项集节水、省肥、省劳及保土等多项功能于一体的高效农业节水技术。 该技术在世界各国已经取得了大面积的推广应用，尤其是在现代农业高度发达的国家。 我国的喷微灌技术经历近40年的发展，已经进入了一个加速发展的时期。

3 前 言 浙江省较早就开展喷微灌试点和推广工作，至今已有30多年的历史。
前 言 浙江省较早就开展喷微灌试点和推广工作，至今已有30多年的历史。 近几年，在有关部门重视下，喷微灌技术的研究、推广及应用得到了较快发展。 省水利厅明确提出将喷微灌技术推广应用作为引领传统农业向现代农业变革的重要举措。 2009年，省水利厅正式启动“百万亩喷微灌工程”，将喷微灌技术的推广应用作为推进高效生态农业发展、提升现代农业水平的重要措施，作为水利服务“三农”、实践科学发展观的具体行动，并出台了《浙江省喷微灌技术示范和推广工作指导意见》。

4 汇编说明 “百万亩喷微灌工程”项目实施过程中必然涉及项目设计这一环节，为了节省大家的工作时间，我们将一些典型作物的典型喷微灌模式经重新计算、设计后，整理成册，供各位从事农业节水灌溉的工作者交流。 实例设计过程中充分体现小单元轮灌，主管道变径设计，首部机组移动，管材配件国产化等理念。

5 设计实例介绍 梨树经济型微灌系统设计 山核桃经济型喷灌系统设计 茶叶苗木经济型喷灌系统设计 草莓经济型膜下滴灌系统设计
鲜切花经济型膜下喷水带系统设计 铁皮石斛经济型微灌系统设计 防雨栽培葡萄经济型滴灌系统设计 植料栽培芦笋经济型滴灌系统设计

6 典型设计工作思路 百万亩喷微灌工程布置 典型点现场踏勘及设计资料收集 设计资料核实及设计选型 布置间距与气象要素、布置方式、运行方式的关系
设计喷灌强度与土壤允许喷灌强度、地形地貌的关系 系统初步布置 参数验算及管道设计 调整布置，完成设计

7 喷灌典型工程概况 项目实施区域为农垦场果木队，属于典型的丘陵缓坡地区，整体面积约300亩，园内地势起伏，地面高程介于75.00～93.00 m，最大高差18 m。

8 项目区特点分析及设计选型 丘陵缓坡地带； 作物为果木和茶叶； 水源距离较近且有保证，水源水质一般； 作物需水高峰期为7月；
属季风性气候，灌溉季节风速一般小于三级风。 设计选型：喷灌、首部双重过滤。

9 Ia＝Ea＝kr×Ec＝0.94×6.5＝6.1（mm/d）
设计参数 1. 设计补充灌溉强度 浙江茶树需水临界期日需水强度6.5 mm/d，遮荫率取80％,则： Kr＝Ge/0.85＝0.94 Ia＝Ea＝kr×Ec＝0.94×6.5＝6.1（mm/d） 2. 喷灌雾化指标Wh：3000～4000； 3. 灌溉水利用系数：η=ηG·ηP，ηG取0.95，由 于风速低于3.4m/s，ηP取0.9； 4. 设计保证率：90％； 5. 流量偏差率：20％。

10 灌水器选择与组合间距确定 1. 灌水器的择 2. 喷头组合间距计算
型号 喷嘴直径（mm） 额定工作压力（kpa） 流量 （m3/h） 接管口径 （英寸） 射程 （m） 30PY2H-27° 10.0×4.0 300 7.16 G1，1/2 23.5 350 7.73 24.5 400 8.27 25.5 450 8.77 26.0 500 9.24 26.5 2. 喷头组合间距计算 按风向多变考虑，采用正方形布置，全圆喷洒，对局部边缘区域采用扇形喷洒。根据规范要求，喷头布置间距a及支管布置间距b按a＝b＝1.06R确定，喷头组合间距为： a＝b＝1.06×23.5＝24.91（m） 取a＝b＝25.0 m。

11 有关参数校核 式中： ——设计喷灌强度（mm/h）； Kw——风系数，kw=1； Cp——布置系数，0.88； ——灌溉水利用系数；
1. 系统设计喷灌强度 式中： ——设计喷灌强度（mm/h）； Kw——风系数，kw=1； Cp——布置系数，0.88； ——灌溉水利用系数； ——计算喷灌强度，mm/h。

12 2. 雾化指标校核 Wh＝hp/d＝300×100/10.0＝3000 式中Wh —— 雾化指标； hp —— 喷头工作压力水头，m； d —— 喷头主嘴直径，mm。

13 管道系统布置

14 灌溉制度拟定 最大灌水定额 土壤干容重1.5 g/cm3，田间持水率β田＝25％，计划湿润层深度50 cm，土壤含水量上下限按田间持水量85％和70％计，灌溉水利用系数取0.85，则灌水定额为： 式中：ms —— 最大灌水定额，mm； —— 土壤容重，g/cm3； h —— 计划湿润层深度，cm； β1’—— 适宜土壤含水量上限（重量百分比），％； β2’—— 适宜土壤含水量下限（重量百分比），％。 2. 设计灌水定额：

15 灌溉制度拟定 3. 设计灌水周期 4. 一个工作位置的灌水时间 七月份茶叶的日耗水强度取ETd＝Ia=6.1 mm/d，则灌水周期为
T＝m/ETd=4.6（d） 取灌水周期T＝4天，则m＝4×6.1＝24.4(mm) 4. 一个工作位置的灌水时间

16 喷灌工作制度拟定 1. 一天工作位置数 2.同时工作喷头数 则每次同时工作喷头数21个左右。

17 编制轮灌顺序和设计流量 轮灌顺序 干管号 支管号 同时工作喷头数（个） 流量 （m3/h） 第一天 1 干管AB 支1—支6 25
179.00 2 支7—支11 26 186.16 3 支12—支15-1 20 164.68 第二天 4 支15-2—支18-1 23 5 支18-2—支21-1 6 支21-2—支23 第三天 7 干管ABCD 支24—支28 19 136.04 8 支29—支33 17 121.72 9 干管ABEF 支34—支38 143.20 第四天 10 支39—支42 16 114.56 11 干管ABGH 支43—支46 12 支47—支50 14 100.24

18 管道设计及水力计算 1. 管道设计 （1）支管设计 按《喷灌工程技术规范》（GB/T ）要求，同一支管上任意两个喷头之间的水头差应不超过喷头压力水头的20%。最大水头差是在支管上首末两个喷头之间。管径的计算公式为： 式中F —— 多口系数； f —— 摩阻系数； Q —— 管道流量，L/h； D —— 管道内径，mm； L —— 管长，m； m —— 流量指数； b —— 管径指数； △z —— 地形高差，m； qv —— 流量偏差率。 多口系数计算公式为： 经计算： 当孔口数N＝5，N＝4时，选φ75PE管，内径63mm，公称压力0.4MPa； 当孔口数N≤3时，选φ63PE管，内径53 mm，公称压力0.4 MPa。

19 （2）干管设计 干管拟采用PVC管，干管与支管连接处设镇墩和专用给水栓，给水栓底座通过渐缩管与干管上三通所用的法兰连接，干管与水源连接处设阀门井。先用经验公式法初选管径，待进行水力计算后调整管径，经验公式： 经计算： AB段干管取φ180 PVC管，内径162 mm，公称压力0.6 MPa； 其他干管取φ160 PVC管，内径144 mm，公称压力0.6 MPa。

20 2. 管网水力计算 （1）管道水头损失计算公式 从水池出水口到最后一根支管入口的水头损失即为管网的水头损失，它在各轮灌顺序是不相同的，需一一计算，现按沿程水头损失和局部水头损失分别计算。沿程水头损失按下式计算： 局部水头损失一般按hj=ξv2/2g计算。事实上，在喷灌系统中，经长期实践证明，局部水头损失一般为沿程水头损失的10～15％，本设计取局部水头损失为沿程水头损失的15％。

21 （2）水利计算 选三个最不利轮灌组进行水力计算和分析，支管、干管统一选用塑料管材，管道直径采用变径设计方案，选择距水源最远的典型点和灌水量最大的二个工作组进行水力计算，计算结果见下表： 轮灌组 管段名称 管径 （mm） 流量 （m3/h） 沿程hf （m） 局损hj 合计 第2组 干管AB 180 186.16 9.8 1.47 11.27 支7～支11 63 第5组 17.10 2.56 19.66 支18-2～支21-1 75 第8组 121.72 15.81 2.37 18.18 干管BC 160 干管CD 支29～支33 50

22 （3）干管入口压力水头 干管入口水头压力按下式计算：
式中H干 —— 干管入口压力水头，m； hs —— 喷点的竖管高度，m； hfs —— 竖管水头损失，m； ∑hf —— 沿程水头损失之和，m； ∑hj—— 局部水头损失之和，m； z —— 地形高差，m。 经计算有： H2= 30＋2＋0.155＋11.27＋9.5=52.93 m H5=30＋2＋0.155＋19.66＋12.5=64.32 m H8 =30＋2＋0.155＋18.18＋28=78.34 m

23 首部枢纽设计和动力选型 1．首部枢纽 ①泵站 根据本灌区苗木和茶叶喷灌用水需要，需新建泵站1座，位于沼液池旁，泵房采用矩形一层砖结构，建筑面积为20 m2，站内安装1台水泵及配电盘1台套。 ②过滤系统 配套过滤系统分为二级，第一级为泵房进水口三层钢过滤网，采用0.5cm、80目滤网；第二级为泵站首端设4〃迭片过滤器1只。 ③首端控制设备 泵站设置控制闸阀1只、水表及压力表各1只。

24 在喷灌工作制度及轮灌编组确定之后，系统工作的最大喷头数为26个，则系统的设计流量为：
2. 设计扬程和设计流量 （1）设计流量 在喷灌工作制度及轮灌编组确定之后，系统工作的最大喷头数为26个，则系统的设计流量为： （2）设计扬程 水泵设计扬程为： = =83.34（m）

25 3. 水泵及动力机选配 根据设计流量和设计扬程，可选择型号为IS150－100－315B的喷灌用离心泵，其性能如表所示。选择型号为Y280S-2的电动机与之配套，其功率为75.0 kw，转速为2970 r/min。 型号 流量Q(m3/h) 转n (r/min) 扬程H (m) 效率η （%） 电动机功率(kw) IS B 115 2900 110 72 75 176 97 220 90

26 谢 谢！