固定式管道喷灌系统管网工程

　　固定式管道喷灌系统管网工程设计

　　1 项目区基本情况

　　马园灌区位于在固原市原州区头营镇沈家河下游，地理位置东经106°16′，北纬36°10′，地形地貌形态主要表现为剥蚀构造丘陵地形、侵蚀堆积河谷阶地，土壤多为壤土和轻度侵蚀性黄土。灌溉面积5080亩，种植作物为大田蔬菜和马铃薯。

　　2 系统规划设计参数

　　2.1 基本参数

　　(1)喷灌工程设计保证率。根据《喷灌工程技术规范》(GB50085-2007)，以沈家河水库为水源的喷灌工程设计保证率不应低于85%，设计保证率取90%。

　　(2)作物的耗水强度。作物耗水强度一般为3-7mm/d，参考相近地区试验资料，设计耗水强度取5.0mm/d;

　　(3)灌区设计风速。根据当地的水文气象资料，灌区年平均风速2.8m/s左右，设计风速取2.8m/s。

　　(4)喷灌系统灌溉水利用系数。根据《宁夏微灌工程规划设计技术导则》，项目区喷灌灌溉水利用系数为0.85。

　　2.2 系统管网的布置

　　2.2.1 管网布置基本原则

　　(1)根据作物种植要求及采用的灌溉技术，输水管道要适合灌溉形式的要求，不破坏现有渠道灌溉系统。

　　(2)因地制宜，根据加压泵站布设位置和作物种植方向，使管道总长度最短和尽量少穿越其它地物，确保作物用水要求，调水便捷，管理维修方便。

　　(3)输配水管道沿地势较高位置布设，干管沿等高线布置，分干管垂直于等高线布置，支管和分干管垂直。

　　(4)管道的纵剖面应力求平顺，为防止热胀冷缩和冬季冻害，输水干管、分干管及支管均采用地埋式，并在低洼处及管尾修建排水井，以便排除管道中积水。

　　(5)输配水管网各级管道进水口必须设置控制阀。

　　2.2.2 管网布置

　　由于该灌区灌溉面积大，因此布置成干管、分干管、支管3级。支管垂直于分干管基本沿着等高线双向布置，南北走向，田块边界的支管长短不等(最长为130m)，平均长为113m长，共布置1354条支管，总长150.9km，支管间距20.3m，分干管东西走向，共布置23条，总长17.5km。干管基本沿着等高线布置，南北走向，共3条，总长6.18km。干管接总干管，起始端与加压泵站过滤系统出口连接。

　　2.3 各级管道流量计算

　　2.3.1 典型支管设计流量

　　支管流量为所有喷头流量之和，支管间距20.3m，支管平均长度113m，喷头间距为15.3m，每条支管上安装7个喷头。

　　Q支=NQ喷/ηG

　　式中 Q喷-设计工作压力下的喷头流量，m3/h;取2.11 m3/h;

　　N-支管同时工作的喷头数量;

　　ηG-管道系统水利用系数，根据《喷灌工程技术规范》GB/T50085-2007规定在 0.95-0.98范围内，取0.97;

　　Q典支=N Q喷/ηG=(7×2.11)/0.97m3/h=0.004m3/s。

　　2.3.2 分干管设计流量

　　分干管流量为该分干管上的所有支管上同时开启的喷头的流量之和。

　　Q分干=NQ喷/ηG

　　式中 Q喷-设计工作压力下的喷头流量，m3/h;取2.11 m3/h;

　　N-分干管上同时开启的喷头数量;

　　2.4 管网的水压力计算

　　2.4.1 沿程水头损失

　　管道沿程水头损失计算采用《喷灌工程技术规范》【3】GB/T50085-2007中规定的公式计算

　　hf=

　　式中 hf为管路水头损失，m;

　　f为摩阻系数，94800;

　　Q为管道流量，m3/h;

　　d为管内径，mm;

　　b为管径指数，4.77;

　　m为流量指数，1.77;

　　L为管段长度，m;

　　2.4.2 局部水头损失

　　管线局部水头损失可按沿程水头损失的10%-15%考虑，设计取10%。

　　2.4.3 等距等流量多喷头(孔)支管的沿程水头损失采用《喷灌工程技术规范》GB/T50085-2007 规定的公式计算。

　　hfz/ = F hfZ

　　F=[N(1/(m+1)+1/2N+(m-1)0.5/6N2)-1+X]/(N-1+X)

　　式中 hfz/ --多喷头支管沿程水头损失，m;

　　N—喷头或孔口数;8个(最长支管段所带喷头数);

　　X—多孔支管首孔位置系数，即支管入口至第一个喷头的距离与喷头间距之比，取0.5;

　　F—多口系数，0.39。

　　2.4.4 支管入口压力水头。本设计中因最大水头产生在支管首末端喷头间，所以用末端喷头入口压力作为计算基础。因为马铃薯、大田蔬菜株高为0.5m以上，故竖管选用内径为32mm，高度为2.6m的PVC管。根据GBJ85-85，末端的喷头工作压力水头为300KPa，支管入口与末端的地形高差最大为0.22m，喷头的工作水头以竖管上距喷头进口0.2m处的压力水头计，因此支管入口的压力水头为：

　　H支=30+(2.6-0.2)+0.22+(94800×2.4×2.111.77/324.77)+(94800×113×14.771.77/874.77)=33.38m

　　即支管入口的压力水头需保证有32.38m。

　　2.4.5 加压喷灌系统设计水头按《喷灌工程技术规范》GB/T50085-2007 规定的公式计算。

　　H=Zd-Zs+hs+hp+hf+hj

　　式中 H—喷灌系统设计水头，m;

　　Zd—典型喷点地面高程，m;

　　Zs—水源地面高程，m;

　　hs—典型喷点竖管高度，m;

　　hp—典型喷点喷头工作压力水头，m;

　　hf—水源至典型喷点喷头进口处之间的管道沿程水头损失，m;

　　hj—水源至典型喷点喷头进口处之间的管道局部水头损失，m;

　　2.4.6 最不利轮灌组，危险点水力计算

　　典型喷点水压计算：典型喷点选择二干管出口处喷点，位于灌区北边，最高处，且距水源较远。Zd=1610.0m，Zs=1630.0m，hs=2.6m。

　　hp取30m，经计算hf=14.4m，hj=1.44m。

　　H=1610-1630.0+2.6+30+14.4+1.44=28.44m。

　　3 综合评价

　　通过对马园灌区为例进行喷灌系统进行分析、技术与设计计算，可以为该地区节水灌溉系统设计提供依据，对加快宁夏中部干旱带社会经济发展提供动力。

　　3.1 提供了一条解决干旱缺水区农村脱贫的有效途径

　　当地气候干燥，水资源缺乏，节水灌溉的实施有效地解决当地用水量的问题，大幅度地提高了单位土地的生产能力，作物产量得到提高，使农民改变了传统旱作农业的落后观念和种植模式，对优势产业的发展和增加农民收入发挥了重要作用。

　　3.2 提供了一个促进农业生产技术集成的方式

　　在高效节水灌溉工程发展农业生产中，实现了节水灌溉技术与特色作物高产技术的集成，提高了水资源的利用效率，增加了农业生产能力，促使了旱作农业技术向着工程化与现代农业科技相结合的方式转变，实现了农业由粗放经营向集约经营的转变。

　　3.3 增强了农业生态经济系统抵抗外界风险的能力

　　高效节水工程的实施，既对水资源进行高效、集约的永续利用，而且对项目区水资源的利用统一配置和调度，使水资源的供给能力相对稳定，增强了农业生态经济系统的稳定性和抵抗外界风险的能力。

全固定式喷灌系统图

施工安装图

施工安装图

竣工图