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節水滴灌工程系統設計

日期:2016-07-08 / 人氣:

  節水滴灌工程系統幹管由水源井兩側沿南北方向布置,幹管上設14條分幹管。分幹管進入大棚内連接豎管後,各分出兩條支管,支管平行分幹管,沿大棚長向布置,支管4條各。垂直支管單向分出60條毛管,毛管間距為0.75m、長度為9m,滴頭間距為0.4m,滴頭23個。額定工作壓力0.1(MPa) ,管 徑12 (mm), 滴頭流量3 (L/h) 。水泵選型 :流量為6.417m3/h,工作水頭48.823m,選擇200QJ7-65/5型潛水泵,電機功率4KW,水管直徑1.5寸。
 
  1. 工程概況
 
  (1)項目區内共有人口2670人,其中農業人口2580人,勞動力801人,土地面積0.85萬畝,耕地面積0.64萬畝,耕地主要以玉米、高梁等為主。經濟收入以農業為主,農業年産值260萬元,人均收入1980元。
 
  (2)項目區屬溫帶大陸性季風氣候,四季分明,多年平均降雨量489.5mm,多年平均蒸發量1900mm,年平均氣溫7.9℃。年最高氣溫24.1℃(七月份平均)年最低氣溫-10.7℃(一月份平均),最大風力9級,風速4.3m/s,無霜期165天,多年平均日照數2782.1小時,最大凍土深1.78m。
 
  2. 工程布置
 
  節水滴灌工程系統幹管由水源井兩側沿南北方向布置,幹管上設14條分幹管。分幹管進入棚内連接豎管後,沿北側牆根布置,在1/4m和3/4m處,各分出兩條支管,支管平行分幹管,沿大棚長向布置,支管4條各1/4棚長。垂直支管單向分出60條毛管,毛管間距為0.75m、長度為9m,每條滴灌帶毛管上滴頭間距為0.4m,布置滴頭23個。
 
  3. 灌溉制度
 
  3.1 灌水定額。
 
  大棚内種植型式是畦田耕作,畦寬0.75m,畦高0.3m,畦間距0.75m,畦上栽植兩行蔬菜間距0.6m,蔬菜株距0.4m,則株行距按0.75×0.4m計算,設計濕潤層深度按Z=0.3m計,土壤容重為γ=1.45g/cm3,灌溉水利用系數為η=0.90,設計濕潤比為P=50%,土壤濕度上下限分别按土壤田間持水率90%和60%計,土壤田間持水率為22%,則max=1980,
 
  min=1320,按(1)式計算:
 
  m=0.1γzP(max-min)/η (1)
 
  經計算灌水定額m=16mm。
 
  3.2 一次灌水工作時間。
 
  一次灌水工作時間t應按(2)式計算:
 
  t=mSeS1/ηq (2)
 
  式中: m——設計灌水定額,m=16mm;
 
  Se——滴頭間距,Se=0.4m;
 
  S1——毛管間距,S1=0.75m;
 
  η——灌溉水利用系數,η=0.90;
 
  q——滴頭流量,q=3L/h;
 
  經計算一次灌水時間t=2小時。
 
  3.3 灌水周期。
 
  灌水周期T應按(3)式計算:
 
  T=m/Ea (3)
 
  式中: m——灌水定額,m=16mm;
 
  Ea——耗水強度,按大棚蔬菜耗水強度低限值計取,Ea=4mm;
 
  則灌水周期T=4天。
 
  3.4 系統工作制度。
 
  允許的最多輪灌組數目按下式計算:
 
  Nmax=C·T/nt
 
  式中:N——允許的輪灌組數目
 
  C——設計系統工作小時數 (h)C=14h
 
  T——設計灌水周期 (d)T=4d
 
  t——一次灌水延續時間 (h)t=2h
 
  n——一條毛管在所轄區移動次數
 
  Nmax=14×4/(1×2)=28(組)
 
  灌區内有14棟暖棚,因此确定系統的工作制度為幹管路分7組輪灌,棚内分4組,共28個輪灌組。整個灌區共布置2412條毛管路,根據允許的輪灌組數确定同時工作的平均毛管數最小為87條。這種布置方案方便管理、節省投資并可以保證灌溉均勻。14棟棚規格差異很大,分組原則為同時工作的2條支管路上的毛管數之和接近平均值,以使水泵穩定、高效的運行。
 
  4. 滴灌系統設計
 
  根據地勢及大棚的規格有差異,選取距離水源井最遠且面積最大的14号棚作典型設計。14号棚種植面積為長×寬=180×9.2m,約折合2.5畝。
 
  4.1 灌水器的選擇。
 
  根據本小區的土壤條件和所種的作物為經濟作物,所選迷宮式滴灌帶,灌水器性能參數如下:
 
  額定工作壓力0.1(MPa) ,管 徑12 (mm), 滴頭流量3 (L/h) ,滴頭間距0.4 (m) 。
 
  4.2 管網設計名。
 
  采取枝狀管網,供水幹管路采用P340塑料管,埋于地下1.5m,分幹管在棚内首段連接豎管,在棚縱向1/4和3/4處分别連接支管。出水豎管由兩部分組成,下部仍為P340塑料管,高0.5m,上部鐵管高1.8m,使出水口高出地面0.8m,便于滴灌系統過濾器、施肥罐等安裝檢修。支管為PE管,利用承插式旁通與PE滴灌帶連接。
 
  4.2.1 選徑。
 
  根據公式d=1.13(Q/v)0.5計算
 
  式中:d——管内徑,m
 
  Q——管内流量,m3/s
 
  Q毛=滴頭流量×毛管上滴頭個數,Q毛=0.003×23=0.069m3/h
 
  Q支=∑Q毛=0.069×60=4.14m3/h=0.00115m3/s
 
  Q分幹=Q支=0.00115m3/s,
 
  Q幹=∑Q毛=0.069m3/h×93條=6.417m3/h=0.00178m3/s,   v——經濟流速,1.0~1.5 m/s,取v=1.3m/s
 
  計算得d幹=0.0418m=41.8mm,d分幹=d支=0.0336=33.6mm
 
  選擇公稱外徑d幹=50mm,d分幹=d支=40mm
 
  4.2.2 極限孔數計算。
 
  分幹管進入大棚順北側牆根布置,至大棚90m和135m處,各分出兩條支管,支管平行分幹管,沿大棚長向布置,支管四條各45m;毛管沿大棚短向布置,每條支管設毛管60條,共設毛管240條各9m。
 
  根據實踐經驗棚内滴灌帶短向布置不必考慮極限孔數,按下式計算滴灌毛管的極限孔數。
 
  Nm=INT(5.446[Δh2]d4.75/KSqd1.75)0.364計算。
 
  4.2.3 幹管。
 
  幹管采用50P340管,埋于地下1.5m,由水源井至大棚分出14條分幹管。分幹管在每個大棚處利用40×50×40變徑三通與幹管連接。分幹管順大棚北側牆根布置,在棚内首端連接豎管作為出水口,在大棚1/4和3/4處,分别接40等徑三通和4090°彎頭,然後分别用短接頭接40×40×40等徑三通,接40PE支管。
 
  4.2.4 支管。
 
  沿大棚長向過道布置,采用40PE管,每條支管上接60根12PE毛管。支管與毛管采用承插旁通連接,在支管末端設40死堵。
 
  4.2.5 毛管。
 
  毛管采用12PE管,為減少毛管上分流孔水頭偏差,采用短管滴灌形式,沿大棚寬向
 
  結合作物株行距布置,毛管間距為0.75m,滴頭間距為0.4m。在毛管末端設12PE死堵。
 
  4.2.6 滴頭。
 
  因溫室大棚較長,滴頭較多,為降低工程造價,在滿足各類蔬菜需水量要求的情況下,配置抗阻塞的孔口式滴頭,滴頭間距為0.4m。
 
  4.3 管網水力計算。
 
  4.3.1 毛管水力計算。
 
  毛管設計進口水頭按(4)式計算:
 
  h0=hd+Khf (4)
 
  式中 h0——設計毛管進口水頭(m);
 
  hd——滴頭設計水頭,hd=10m;
 
  K——水頭損失擴大系數,取K=1.1;
 
  hf——毛管沿程水頭損失按5)式計算;
 
  hf=(fSqdm/db)[(N+0.48)m+1/(m+1)-(Nm(1-S0/S))] (5)
 
  f——水頭損失計算的函數,取f=0.6;
 
  m——水頭損失計算的指數,取m=1.7;
 
  b——水頭損失計算的指數,取b=4.7;
 
  S——毛管上分流孔間距,S=0.4m;
 
  qd——毛管上單孔設計流量,qd=3L/h;
 
  d——毛管内徑,d=12mm;
 
  N——分流孔總數,N=23;
 
  S0——毛管進口至第一個分流孔的間距,S0=0.2m;
 
  經計算,hf毛=0.023m,h0毛=10.025m。
 
  4.3.2 支管水力計算。
 
  按(4)和(5)式計算,式中:hd=10.025m、qd=69L/h、d=35.8mm、N=60、S0=0.375m,S=0.75m,其它符号意義相同,經計算支管沿程水頭損失hf支=0.700m,支管進口水頭h0支=10.795m。
 
  4.3.3 幹管水力計算。
 
  選擇幹管進口至分幹管末端最後一個出水口,管線最長進行計算。按(6)式計算:
 
  hf=fLQm/db (6)
 
  f——沿程水頭損失系數,硬塑料管f=94800,鑄鐵管f=625000;
 
  L——管路長度,m;
 
  Q——管内設計流量,m3/h;
 
  d——管内徑,mm;
 
  m——水頭損失計算指數,m=1.77;
 
  b——水頭損失計算指數,b=4.77;
 
  幹管hf=94800×120×6.4171.77/44.44.77=4.24m
 
  分幹管hf=94800×140×4.141.77/35.84.77=6.35
 
  豎管hf=625000×2.3×4.141.9/35.85.1=0.25m
 
  4.3.4 系統工作水頭。
 
  H=hd+∑hf+hj+hsg+△Z (7)
 
  式中 H——幹管設計進口水頭;
 
  hd——分幹管末端工作水頭,hd=h0支=10.795m;
 
  ∑hf——沿程水頭損失,∑hf=4.24+6.35+0.25=10.84m;
 
  hj——局部水頭損失,取hj=20%∑hf=2.168m;
 
  hsg——施肥罐、過濾器的水頭損失,hsg=1.5m;
 
  △Z——典型點與動水位高差,△Z=100.16-76.64=23.52m。
 
  經計算H=10.795+10.84+2.168+1.5+23.52=48.823m。
 
  4.4 首部樞紐。
 
  4.4.1 過濾設施。
 
  灌溉水源為地下水,腐化物較少,為防止水泥沙等雜質堵塞管路和滴頭,故在棚内出水口上設40×120目篩網過濾器。
 
  4.4.2 施肥設施。
 
  結合滴灌時施肥和農藥,在棚内首部設置10L注塞式施肥罐。
 
  4.4.3 控制設施。
 
  本系統通過閥門來控制系統壓力和流量,在水泵出口和施肥罐處各安裝塑料閥門,以便控制流量和肥料的施用量。
 
  5. 水泵選型
 
  根據計算所得流量為6.417m3/h,工作水頭48.823m,選擇200QJ7-65/5型潛水泵,電機功率4KW,水管直徑1.5寸。
撥打電話:13326341656(微信)

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