丁东良鄢陵县自动化节水灌溉系统

鄢陵县自动化节水灌溉系统设计方案河南省松山机电设备有限公司二Ο一Ο年四月目录第一部分项目建设内容及技术设计方案第二部分管网及机井供水系统第三部分自动化节水灌溉远程控制系统第四部分项目组织和管理第一部分项目建设内容及技术设计方案1.1项目背景我国是一个农业大国，农业的发达程度直接影响到整个国家的发展水平，加快农业现代化步伐一直是我国经济发展的战略重点。

新形势下各级政府把与农村和农民问题密切相关的基地项目建设放在十分重要的位置，力图通过政府支持和政策导向，调整优化农业产业结构，提高农业综合生产能力，实现农业的持续、稳定、协调发展。

简要描述该地的经济状况。

项目区建设将以现代农业高新技术为技术平台，大力培育农业龙头企业，实现以项目区为中心，技术和运作模式不断向周边地区渗透，以点带面，为农业结构调整、妥善解决“三农”问题，推进产业化发展，实现农业现代化起到积极的示范带动作用。

1.2项目建设原则（1）根据《河南省“十五”水利发展纲要》、参照《水利经济计算规范》、《节水灌溉技术标准选编》，并结合当地水利区划、农业区划及当地政府、群众意见，对项目区进行规划设计。

（2）结合项目区实际情况，因地制宜进行规划，以达到节约投资的目的，尽量少占耕地，降低运行费用，方便管理和经济效益较高。

在规划布局时，以单井为单位进行管网工程布置，部分机井相距较近，可将管道串联，互为备用，地形条件许可情况下，把灌区布置在井的四周，使管道输水顺利，减小管长和管径，降低投资；管网布置上要考虑减小对机耕的影响。

同时，还应考虑风向影响，尽量使支管垂直风向布置，以及输水与配水管的布置应利于轮灌，使多数喷洒支管长度相同。

（3）结合当地交通便利，地势平坦，地下水埋深较深，肥力基础好，透水性好的特点，以高效农业开发为重点，以提高水资源利用率及产出率为中心，以增加农民收入为目的，以保护生态环境和水资源平衡为目标。

（4）在项目区建设内容上，注意近期与远期相结合，节水与农业现代化相结合，与“十五”节水规划相结合，采用的节水形式要因地制宜，注重实效，操作方便，运行可靠，群众宜接受。

1.3项目建设内容根据项目区的地形、土壤、农作物、种植结构和耕作方式，项目区工程主要采用固定式喷灌节水灌溉形式。

建设面积为210亩，工程形式布置如平面布置图。

1.4 喷灌工程技术设计对于大田作物小麦等区域选择喷灌系统。

1.4.1 设计依据及相关技术参数确定1.4.1.1 设计依据《喷灌工程技术规范》GB/T50085-2007；《泵站设计规范》GB/T 50265-97；《机井技术规范》SL/256-2000；《节水灌溉技术规范》SL/207-98。

5.4.1.2 参数确定1) 管道系统水利用系数根据《喷灌工程技术规范》（GB/T50085-2007），管道系统水利用系数取98.0G =η。

2) 田间喷洒水利用系数根据《喷灌工程技术规范》（GB/T50085-2007）及项目区气候条件，确定85.0p =η。

3) 灌溉水利用系数P G ηηη= （1-9）式中：η—灌溉水利用系数G η—管道系统水利用系数；P η—田间喷洒水利用系数。

由式1-9计算可得=η0.833。

1.4.2 喷头选型和布置间距按照国家标准《喷灌工程技术规范》的规定，选择喷头和确定组合间距。

1、喷头的选择喷头拟采用ZY-2H 型金属摇臂式喷头。

其性能参数如下：喷嘴直径6.0×3.1 mm 工作压力300kpa喷头射程 18.5m 喷头流量 2.97m 3/h2、喷头间距的确定除了考虑为施工安装的方便，还应考虑风力的影响，所以初步确定喷头间距α＝18m ，支管间距b ＝18m 。

喷头在支管上的布置形式为正方形布置。

3、对所选喷头进行验算：1）喷灌强度：参照《喷灌工程设计手册》公式(10—2)2Rq 1000πρ⨯=s （1-10） 式中：ρs — 无风情况下单喷头全圆喷洒的设计灌溉程度(mm/h)；q — 喷头流量 (m 3 / h)；R — 喷头射程 ( m )；经计算：ρs =2.76（mm/h ）。

参照《喷灌工程设计手册》公式(10—3)计算：s w k C ρρρ⨯⨯==6.8（mm/h ） （1-11）式中：ρ—设计喷灌程度( mm / h)；C p —布置系数；K w —风系数。

参照《喷灌工程设计手册》表(1—11)，(1—12)，项目区允许喷灌强度为 15 mm / h ，得出：ρ < [ρ]，满足要求。

2）雾化指标：d h W ph = （1-12）式中：W h —喷灌的雾化指标；H p —喷头工作压力水头（m ）；d —喷头主喷嘴直径（m ）。

经计算W h =5100≥4000～5000，满足《喷灌工程技术规范》。

1.4.3 灌溉制度1、灌水定额：设计灌水定额由下式计算：ηββγ/)(h 100m 21-= （1-13） 式中：m ——设计毛灌水定额（mm ）;γ——土壤容重（kg/cm 3）;H ——计划湿润层深度（cm ）;β1——适宜土壤含水量上限;β2——适宜土壤含水量下限;β——田间持水量（重量比%）。

根据有关资料，取大田作物喷灌计划湿润层深度h=50cm ，项目区土壤容重γ=1.4×10-3kg/cm 3，田间持水量为25%（占干土重的百分数），适宜土壤含水率上、下限分别取田间持水量的90%和70%，即βmax =22.5%，βmin =17.5%，喷灌水的综合利用系数η=0.85,计算得设计灌水定额为41.2mm （合27.5m 3/亩）灌水水深。

取m =42mm （合28m 3/亩）。

2、灌水周期大田作物需水高峰时期的需水强度E P 为6.0mm/d ，灌水周期可由下式计算：pE m T = （1-14）式中：T ——设计灌水周期（d ）；m ——设计净灌水定额（mm ）；E P ——作物临界期日均需水强度(mm/d)。

设计灌水定额为42mm ，计算得作物灌水周期为7d 。

3、工作制度1）设计日喷灌时间η⨯⨯⨯⨯=T Q t d 1000S m 式中：t d —设计日灌溉时间（h ）m —设计灌水定额（mm ）S —系统控制面积，m 2Q —系统流量（m 3/s ）T —设计灌水天数（d ）η—喷洒水利用系数（0.85）代入数据，计算得出t d =13h 。

2）喷头在一个工作点上喷洒的时间η1000q abm t = （1-15） 式中：t —喷头在工作点上喷洒的时间（h ）；m —设计灌水定额（mm ）；a —喷灌沿支管的布置间距（m ）；b —支管的布置间距（m ）；q －喷头流量（m 3/h ）；η—喷洒水利用系数。

由上式计算得:t=5.4（h ）。

3）喷头每日可喷洒的工作点数t t n d d =（1-16）式中：n d —一天喷洒的工作点数（次）；t d —设计日灌水时间（h ）；t —一个位置工作时间（h ）。

经计算n d =2.4，则取n d =2（次）。

4）同时工作喷头数T n N n d pp = （1-17）式中：n p —同时工作喷头数（个）；N p —灌区喷头总数（个）；n d —每日喷洒的工作点数（h ）；T —设计灌水周期（d ）。

经计算知，同时工作喷头数为=p n 12个。

1.4.4取水工程规划布置1、单井控制面积mQtT A η= （1-18） 式中：A —单井控制灌溉面积（亩）；Q —单井出水量（m 3/h ）；T —灌水周期（d ）； η—灌溉水利用系数t —每天灌水时间（h ）；m—灌水定额（m3/亩）。

灌区单井出水量为35m3/h。

每天灌水时间t按13h计，灌水周期T为7d，灌溉水有效利用系数η为0.85，则单井控制灌溉面积A=96.7亩。

2、机井数量喷灌区面积为210亩，单井控制面积96.7亩，则喷灌区需井数为：n=A总/A （1-19）式中：n—总井数(眼)；A总—灌区总面积(亩)；A—单井控制面积(亩)。

计算可得喷灌区所需机井2.眼便可满足要求。

3、管材选用对于田间灌溉系统，根据铺设技术简易，施工工期短，质量标准易保证，造价低廉等原则，干、支管均选用低压UPVC塑料硬管，各种管件采用厂家定型配套产品。

4、管径选择（1）支管管径管网最不利的运行状态为：位于干管尾部、距离井口最远的支管同时工作，故其支管流量为：Q支=nq s =12*2.97（m3/h）（1-20）式中：n—同时工作喷头个数，（个）；q s—单个喷头额定流量，（m3/h）。

根据《喷灌工程技术规范》，支管能量损失应满足j f p w h h 2H .0h +=≤的条件，若暂时按支管局部水头损失h j =10%h f 估算，则h f =0.182H p ，通过沿程水头损失计算式b m f dQ FfL h =经变形后，可得到支管管径计算表达为：LF 182H .0fQ d b pm =支 （1-21） 式中：d 支—支管管径（mm ）；b —管径指数，取b=4.77；f —摩阻系数，f=0.948×105；m —流量指数，m=1.77；H p —喷头工作水头（m ），H p =30m ；Q —支管流量（m 3/h ）；F —多口系数，查表得F=0.397；L —支管长度（m ），L=63m 。

将上述有关数据代入上式可得： d 支=36.33（mm ）。

则支管选用φ50UPVC 管。

（2）干管管径干管管径按下式选取：Q D 13＝ （1-22）式中：D —干管的经济管径（mm ）;干管Q1—干管设计流量（m 3/h ），取水泵出水流量Q ＝64m 3/h 计算；由上式计算可得：D=104mm 。

则干管选用管径为Φ110mm ，工作压力为1.0MPa 级UPVC 管。

5、管网水力计算1） 干、支管沿程水头损失计算沿程水头损失计算按《低压管道输水灌溉工程技术规范》（井灌区部分）中的公式计算，如下：b mf dLfQ h = （1-23） 式中：f h ——沿程水头损失(m)；L ——管道计算长度(m)；f ——沿程水头损失摩阻系数；Q ——流量(m 3/h)；m ——流量指数；b ——管径指数；d ——管径（mm ）。

各种管材的f 、m 、b 值见表1-3。

表1-3 各种管材的f 、m 、b 值2） 干、支管局部水头损失计算干、支管局部水头损失根据《低压管道输水灌溉工程技术规范》（井灌区部分）中的公式计算，如下：gv h j 22δ= （1-24） 式中：j h ——局部水头损失(m)；δ——局部水头损失系数；v ——管中流速(m 3/s)；g ——重力加速度，为9.8m/s 2。

根据经验，局部水头损失为沿程水头损失的10%左右，为简化计算，可取 。

3） 喷灌系统设计水头根据《喷灌工程技术规范》规定，设计水头按下式计算：H=Z d -Z s +h s +h p +∑h f +∑h j （1-25）式中：H —喷灌系统设计水头（m ）;Z d —典型喷点的地面高程（m ）；Z s —水源水面高程（m ），(动水位××m);H s —典型喷点的竖管高度（m ）；H p —典型喷点的工作压力水头（m ）;∑h f —由水泵进水管至典型喷点喷头进口处之间管道的沿程水头损失（m ）；∑h j —由水泵进水管到典型喷点喷头进口处之间管道的局部水头损失（m ）；喷灌系统设计水头H 即为水泵设计扬程。