山区滴灌施工图设计说明范本

山区滴灌施工图设

计说明

林州市东岗镇万宝山滴灌项目施工图设计总说明

1工程概况

1.1工程概述

林州市万宝山高效节水灌溉工程总灌溉面积约1300亩，种植结构为核桃间种油用牡丹，灌溉水源取用红旗渠三干二支渠输水。工程主要内容包括：调蓄水池工程及田间灌溉工程。

1.2工程等级和建筑物级别

依据相关规范，本次工程总灌溉面积小于0.5万亩，属于小型灌区，工程等级为V等，蓄水池及泵站等主要建筑物级别按照5级进行设计。

2调蓄水池工程

按照业主前期提供的《万宝山调蓄池施工图设计》（以下简称“原设计），项目共规划新建7座调蓄水池，原设计结构型式均采用C25钢筋混凝土。根据前期制定的各蓄水池功能及设计成果，1#、3#、5～7#水池为高位水池，地面式结构，分别经过红旗渠、2#及4#蓄水池进行补水灌溉；2#及4#蓄水池采用半地下式，均布置在红旗渠附近，直接利用红旗渠进行补水灌溉，其中2#池兼做3#池补水调蓄池，4#池兼做5#、6#池补水调蓄池。

接到设计任务时，3#池已开始施工，本次对3#池原设计成果进行复核后，发现其结构稳定性及配筋存在安全隐患。但限于其施工进度较快，主要结构已无法进行调整，故本次对3#池部分配筋进行了调整，并在其外围增设M7.5浆砌石扶壁进行加固，扶壁间距4m，壁厚0.5m，并在池壁及池底长边中部增设二期浇筑C30补偿收缩混凝土，宽1m。

由于2#及4#池属地下式结构，且大部分为石方开挖，考虑到混凝土浇筑后模板一旦取出，池壁与基岩间隙填充较困难，且地下式结构其池壁稳定性要求相对较低，本次将原设计的0.3m厚钢筋混凝土池壁调整为0.5m厚M7.5浆砌石池壁，其中4#

南侧池壁为临空面，本次直接采用M7.5浆砌石重力式挡墙充当池壁，并在其临水侧采用0.15m厚的挂网现浇C25钢筋混凝土进行防渗衬砌，在池壁及池底长边中部增设二期浇筑C30补偿收缩混凝土，宽1m。池底维持原设计0.3m 厚C25钢筋混凝土结构不变。

对于其余4座蓄水池，考虑到正常蓄水后池壁将承受较大的水压力，且均为地面式结构，本次将原设计0.3m厚C25钢筋混凝土池壁调整为C25钢筋混凝土扶壁式挡墙，墙身厚0.3m，扶壁间距4m，厚0.4m，并在池壁及池底长边中部增设二期浇筑C30补偿收缩混凝土，宽1m。池底维持原设计0.3m厚C25钢筋混凝土结构。

新建蓄水池结构设计及配筋详见相关图纸。

3田间灌溉工程

本次田间灌溉工程设计主要包括：灌溉定额及年灌溉用水量、灌溉型式比选及滴灌系统设计三方面内容。

3.1灌溉定额及年灌溉用水量

项目区作物种植类型主要为核桃间种油用牡丹，故灌溉定额计算按照核桃及花卉定额进行确定。由于缺乏项目区气象、土壤基础资料及同类作物灌溉试验资料，核桃及花卉灌溉定额无法进行精确计算，本次经过对国内大量农业研究成果的比较和筛选，并考虑到本次灌溉型式为高效节水灌溉，灌溉设计保证

率不低于95%，初步确定核桃灌溉定额为195mm，花卉灌溉定额为1200mm，灌溉水利用系数均取0.9。

根据本次确定的核桃及花卉灌溉定额，考虑间种的种植方式，项目区综合灌溉定额直接按照两种作物定额的总量计算，为1395mm，年灌溉需水总量约为217万m3。考虑到花卉灌溉定额远大于核桃，微灌设计参数的制定参照花卉进行，详见各蓄水池田间灌溉设计说明。

3.2灌溉型式论证比选

项目区主要种植作物为核桃树间种油用牡丹，属于高产值经济作物，参考类似工程经验，为了控制灌溉用水成本，一般采用微灌型式。本次结合作物类型、现场地形及投资估算，对微喷灌、滴灌、小管出流等常见的微灌型式进行论证比选。

1、小管出流

小管出流常见于果园或苗圃等灌水定额较大的高效节水灌溉项目，但由于项目区不但种植核桃树，另外还间种大量油用牡丹，花卉对水分较为敏感，一般需要精确控制灌溉水量，采用滴灌或微喷灌方式更有利于控制流量及水量。且核桃树对水分的敏感性较低，其灌溉周期较长，可直接随牡丹进行高频灌溉，故本次不再考虑小管出流灌溉方式。

2、微喷灌及滴灌

微喷灌及滴灌可用于花卉、果树、苗圃、草坪等需要精确控制灌水量的高效节水灌溉项目，适用范围较广。但微喷灌属于面状灌溉型式，容易受到地形、风向、风速等外部因素的影响，由于项目区位于山区，喷洒均匀度难以控制，故本次确定项目区高效节水灌溉型式采用滴灌。3.3滴灌系统设计

滴灌系统设计主要结合项目区实际地形及业主建议，按照“高水高配、低水低配”的原则，以7座新建调蓄池为水源，分为7个独立的滴灌系统，根据各水源分配地块地形情况，分别进行灌溉周期、轮灌编组及系统工作制度等具体设计。

3.3.1系统布置原则

结合项目区实际地形及各调蓄池地块分配，本次田间滴灌系统运行流程为“蓄水池出水口—首部枢纽（过滤、施肥、逆止阀、压力表等）—灌溉管网”。灌溉管网采用“干管—支干管—支管—分支管”四级固定管道铺设，在分支管上安装滴灌带，经过对固定管道的位置调节，使毛管始终平行于等高线布置。

3.3.2基本参数计算

鉴于核桃树灌溉周期较长，可直接随牡丹进行高频灌溉，本次灌溉基本参数计算均以油用牡丹为主要作物进行选定。

1、毛管选择

毛管初选采用重力式低压内嵌贴片式滴灌带，工作压力0.05～0.15mpa，管径初选为Φ16mm，壁厚0.3mm，铺设行距1m，1根滴灌带控制2行牡丹，滴头间距0.3m，流量为1～2L/h。

2、最大净灌水定额计算

最大净灌水定额用下式计算：

m max=0.001γzp（θmax-θmin）

式中 m max—最大净灌水定额，mm；

γ—土壤容重（g/cm3），按华北平原砂壤土，取1.4g/cm3；

z—土壤计划湿润土层深度（cm），牡丹为深根花卉，取60cm；

p—设计土壤湿润比（%），按密植型植物滴灌，取80%；

θ—适宜土壤含水率上限（重量百分比，%），取田间持水量的90%；

θ—适宜土壤含水率下限（重量百分比，%），取田间持水量的80%。

将以上资料代入得：m max=14.8mm。

3、灌溉周期计算

根据微灌规范及相关资料数据，牡丹设计耗水强度E a=5mm/d，因此，高峰期灌水时间间隔为：

T=m max/E a=14.8/5=2.96d ，取T=3d。

4、一次灌水延续时间计算

一次灌水延续时间t按下式计算：

t=m max S e S l/q d/η

式中 t—一次灌水延续时间，h；

m max—最大净灌水定额，取计算数值14.8mm；

S e—滴头间距，根据各蓄水池分配地块高差，1#、2#及4#池取0.3m，其余取0.5m；

S l—毛管间距，本次毛管布置间距均取1m；

q d—滴头流量，根据各蓄水池分配地块高差，1#、2#及4#池取1L/h，其余取1.8L/h；

η—灌溉水利用系数，取设计值0.9。

计算可得，1#、2#及4#池一次灌水延续时间t=4.93h，其余均为4.56h，本次均取5h。

5、毛管极限长度计算

首先计算灌水器允许水头差

a

h

h

Hs

min

max

-

=

?

a

v

h

q

hχ

1

max

)

65

.

1(+

=

a

v

h

q

hχ

1

min

)

35

.

.

1(-

=

式中Hs

?——灌水小区中灌水器允许最大水头差，m；

max

h——灌水小区中灌水器允许最大水头，m；

min

h——灌水小区中灌水器允许最小水头，m；

v

q——允许流量偏差率，取20%；

χ——灌水器流态指数，取0.6；

a

h——

灌水器设计水头， 1#、2#及4#池取最不利下限值5m，其余

取10m。

计算可得，1#、2#及4#池控制灌溉面积内单个灌水小区灌水器允许最大水头差为1.7m，支、毛管允许水头差按照1:1比例分配，则单个灌水小区内毛管允许最大水头差ΔH毛为0.85m；其余4座调蓄池控制灌溉面积内单个灌水小区灌水器允许最大水头差为3.4m，支、毛管允许水头差按照1:1比例分配，则单个灌水小区内毛管允许最大水头差ΔH毛为1.7m。

毛管极限长度按照下式计算：

S

KSq

D

H

INT

L

a

m

364

.

75

.

1

75

.

4

毛)

446

.

5

(

?

=

式中

m

L——毛管允许极限长度，m；

毛

H

?——

毛管允许最大水头差，1#、2#及4#池取0.85m，其余取

1.7m。

D——毛管内径，取Φ16mm；

K——毛管局部损失加大系数，取1.3；

S——滴头间距，1#、2#及4#池取0.3m，其余取0.5m；

a

q——滴头设计流量，1#、2#及4#池取1L/h，其余取1.8L/h。

计算可得，1#、2#及4#池控制灌溉面积内单个灌水小区毛管允许极限长度为89.14m，其余4座调蓄池控制灌溉面积内单个灌水小区毛管允许极限长度为112m，由于毛管需要平行于等高线布置，结合现场地形，如直接按照极限长度布置，施工较困难，且将导致毛管水头差过大，不利于后期运行管理，本次尽量采用“丰”字形双向布置毛管，单侧毛管不大于本次计算的毛管极限长度。

3.3.3管网水力计算及系统工作制度制定

由于山区地形较复杂，且各蓄水池控制面积不一致，本次按照7个独立的系统进行管网布置及水力计算。

（1）1#调蓄池滴灌系统

1、管网水力计算

1#池控制灌溉面积为27.7hm2，利用5条干管进行灌溉，本次对5条干管控制面积内最不利的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。计算成果见附表1～6。

从表中能够看出，除4干管2支管计算结果略低于灌水器设计最低压力0.05mpa外，其余均大于0.05mpa，考虑到自流灌溉时灌水器工作压力主要受地面高差控制，不必要为满足小范围地块工作压力而扩大整个系统的管径，1#池控制灌溉面积内滴灌管道系统基本满足设计要求，只需在施工时现场避开局部较高地块即可。对于分支管出口压力大于0.15mpa，有可能对灌水器产生破坏的情况，本次经过在分支管出口设置节流阀的方式将毛管入口压力调节至0.15mpa以下。

2、系统工作制度制定

按计算得出的高峰期灌水定额m max=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，1#池控制灌溉面积为27.7hm2，则高峰期单次灌水总量为4560m3；按设计轮灌周期3d，日运行时间取22h，则系统设计流量应不低于69m3/h。一次灌水延续时间为5h，故系统最大轮灌组数Nmax=22×3/5=13组，3天轮灌一遍。考虑到夏季需要适时浇水的情况，轮灌周期调整为2d，一次灌水延续时间取3.4h，则轮灌组数仍为13组，不影响管道水力计算。如需要继续缩短轮灌周期，可维持本次设计轮灌组数，根据相应比例调整一次灌水延续时间即可。

根据现场地形，本次共布置灌溉小区78个，单个小区面积约0.36hm2，一次轮灌同时开启6个小区，单个小区毛管长度3600m，灌水器1 个，则一个轮灌组流量约为72m3/h，与总量复核基本一致，本次1#池系统设计流量取72m3/h。

（2）2#调蓄池滴灌系统

1、管网水力计算

2#池控制灌溉面积为3hm2，利用1条干管进行灌溉，本次对1条干管控制面积内最不利处的支干管、支管及分支管进行水力计算，其余固定管道均参照最不利管道水力计算结果进行布置。计算成果见附表7。

从表中能够看出，固定管网末端分支管出口工作压力均大于0.05mpa，满足灌水器工作水头要求，2#池控制灌溉面积内滴灌管道系统满足设计要求。

2、系统工作制度制定

按计算得出的高峰期灌水定额m max=14.8mm，灌溉水利用系数取0.9，2#池控制灌溉面积为3hm2，则高峰期单次灌水总量约为495m3；设计轮灌周期取3d，日平均运行时间取12h，则系统设计流量应不低于13.75m3/h。一次灌水延续时间为5h，故系统最大轮灌组数Nmax=12×3/5=7组，3天轮灌一遍。考虑到