畢業(yè)論文蘋果園滴灌設計

1、摘要本工程位于中國農(nóng)業(yè)大學石羊河生態(tài)與農(nóng)業(yè)節(jié)水試驗站。果園種植作物為蘋果。該設計系統(tǒng)主要采用地下水灌溉，通過收集當?shù)鼗举Y料，擬定規(guī)劃設計參數(shù)，進行水量平衡分析，擬定出比較合理的灌水制度。在此基礎上進行了管網(wǎng)規(guī)劃布置及水力計算，并選擇各個管道的經(jīng)濟管徑，保證了管材使用的經(jīng)濟性。最后，做了工程的概預算，該工程總投資約30583.46元。經(jīng)濟效益顯著，六年的時間即可還本，并且使果園增產(chǎn)15%以上。總體而言，該工程是一套與我國的經(jīng)濟發(fā)展水平相適應的高效節(jié)水灌溉工程。關 鍵 詞：滴灌灌溉，蘋果園，設計說明 AbstractThe project is located in Shiyanghe Expe

2、rimental Station for Water-saving of Agriculture and Ecology, China Agricultural University. The crop of the orchard is apple. This system mainly uses groundwater for irrigation, and by collecting basic information on the local, planning design parameters, doing water balance analysis, it will then

3、develop a more reasonable system for irrigation. On this basis, we will do a planning of the pipe network layout and hydraulic calculation, and choose the economic diameter of each pipe, as far as possible to ensure that the use of the economy. Finally, we do a project budget, which with a total inv

4、estment of 30583.46 Yuan. The economic benefits of the project is significant. It takes less than six year for the project to pay back for the principal and with the project, orchards can yield more than 15%. Overall, the project is an efficient water-saving irrigation project which is adapted to th

5、e level of our economic developement .Key words：Drip irrigation，Apple orchard，Design specification 目錄摘要IABSTRACTII目錄III第一章 緒論1第二章 工程概況22.1當?shù)厮慕?jīng)濟概況22.2蘋果生長概況32.3蘋果樹灌水時期3第三章 滴灌系統(tǒng)設計53.1灌水器選擇和規(guī)劃設計參數(shù)53.2水量平衡計算73.3 管網(wǎng)布置8第四章 灌溉制度94.1 灌水定額94.2 灌水周期94.3 一次灌水延續(xù)時間10第五章 滴灌工作制度115.1 輪灌組數(shù)115.2 輪灌組的劃分方法11第六章 管網(wǎng)水力計

6、算136.1 管材選擇136.2 流量計算及管徑確定136.4 水泵揚程計算16第七章 首部樞紐設計187.1過濾設備187.2施肥器187.3水表197.4壓力表197.5進排氣閥207.6逆止閥207.7鎮(zhèn)墩和閥門20第八章 投資概算218.1 編制概預算依據(jù)218.2 預算內(nèi)容21第九章 效益分析與經(jīng)濟分析239.1 節(jié)水、節(jié)地、生態(tài)環(huán)境效益239.2 增產(chǎn)增收效益239.3 其他效益239.4 節(jié)水灌溉工程經(jīng)濟分析23第十章 施工組織設計2610.1 工程施工2610.2 管網(wǎng)沖洗、系統(tǒng)試運行及管溝回填2810.3 工程驗收2910.4 微灌工程的運行管理29致 謝32參考文獻33第一

7、章 緒論石羊河流域是甘肅省河西內(nèi)陸河流域中人口最多、經(jīng)濟較發(fā)達、水資源開發(fā)利用程度最高、用水矛盾最突出、生態(tài)環(huán)境問題最嚴重的流域之一?，F(xiàn)狀流域水資源已嚴重超載，致使流域的生態(tài)環(huán)境日趨惡化，其危害程度和范圍日益擴大。民勤北部生態(tài)環(huán)境已瀕臨崩潰，荒漠化問題尖銳突出，如果不盡快采取緊急搶救措施，民勤將會在不遠的將來演變?yōu)橛忠粋€“羅布泊”。隨著中國的經(jīng)濟改革和對外開放，工農(nóng)業(yè)均得到了大量的發(fā)展，農(nóng)業(yè)節(jié)水不僅是我國國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展所要求的，也是我國農(nóng)業(yè)資源，尤其是水資源短缺、水土資源配置失衡等嚴峻形勢所決定的。農(nóng)業(yè)節(jié)水對保障國家水安全、糧食安全和生態(tài)安全，推動農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，具有重要的

8、戰(zhàn)略地位和作用。我國農(nóng)業(yè)缺水的問題在很大程度上要依靠節(jié)水予以解決，加強對我國節(jié)水農(nóng)業(yè)技術的研究，以科技創(chuàng)新促進生產(chǎn)力發(fā)展，建立與完善適合我國國情的現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術體系，將成為促進我國節(jié)水農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措之一。農(nóng)業(yè)是用水大戶，農(nóng)業(yè)節(jié)水具有舉足輕重的作用。建立不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)節(jié)水模式，是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。滴灌是蘋果節(jié)水優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的重要灌溉技術。滴灌工程施工、操作簡單易行，適應性強, 特別在干旱缺水地區(qū)極具推廣價值。對于蘋果的種植來說，水分是其重要組成部分。在果樹栽培過程中，適時灌水是保證果樹豐產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)的重要條件。蘋果樹每合成1kg干物質(zhì)要消耗142-50

9、0kg水，畝產(chǎn)1500kg的蘋果園每年每畝需要375-525t水，相當于790mm的降水量，如果加上蒸發(fā)消耗，需要的更多，因此一切有灌水條件的地區(qū)，在生長期中應該及時澆水補充。 當前，對蘋果樹的灌溉主要依賴地下水，在這樣的形式下，對蘋果的田間灌溉采用傳統(tǒng)的漫灌的方式進行，浪費嚴重，蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)較低，效益不高。實施節(jié)水灌溉已經(jīng)成為蘋果種植可持續(xù)發(fā)展的關鍵所。先進的滴灌節(jié)水灌溉系統(tǒng)在節(jié)水方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，有效地提高了水資源的利用率，緩解了用水供需矛盾，是當前實施蘋果園節(jié)水灌溉的一套極為有效的途徑，具有廣闊的應用前景第二章 工程概況2.1當?shù)厮慕?jīng)濟概況2.1.1社會經(jīng)濟狀況流域行政區(qū)劃包括

10、武威市的古浪縣、涼州區(qū)、民勤縣全部及天?？h部分，金昌市的永昌縣及金川區(qū)全部，以及張掖市肅南裕固族自治縣和山丹縣的部分地區(qū)、白銀市景泰縣的少部分地區(qū)，流域共涉及4市9縣。流域主要行政區(qū)分屬武威、金昌兩市，武威市是以農(nóng)業(yè)發(fā)展為主的地區(qū)，金昌市是我國著名的有色金屬生產(chǎn)基地。流域內(nèi)交通方便，物產(chǎn)豐富，有色金屬工業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展迅速，是河西內(nèi)陸河流域經(jīng)濟較繁榮的地區(qū)。全流域2003年總人口226.89萬人（含古浪引黃灌區(qū)9.83萬人），農(nóng)業(yè)人口174.57萬人（含引黃灌區(qū)9.63萬人），非農(nóng)業(yè)人口52.32萬人；城鎮(zhèn)人口73.39萬人（含引黃灌區(qū)0.35萬人），農(nóng)村人口153.5萬人，城市化率32.

11、35%；耕地面積556.75萬畝，農(nóng)田灌溉面積449.98萬畝，基本生態(tài)林池灌溉面積26.46萬畝，農(nóng)業(yè)人口人均農(nóng)田灌溉面積2.58萬畝；國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）138.45億元，農(nóng)民人均純收入2476元。流域內(nèi)已基本形成以涼州區(qū)和金川區(qū)為中心的二元城市發(fā)展格局，城鎮(zhèn)人口主要集中于涼州區(qū)、金川區(qū)、河西堡鎮(zhèn)及各縣城關鎮(zhèn)等。2.1.2工程概況該工程位于中國農(nóng)業(yè)大學石羊河農(nóng)業(yè)與生態(tài)節(jié)水試驗站，試驗站地處甘肅省武威市涼州區(qū)東河鄉(xiāng)王景寨村，毗鄰國營大型黃羊河農(nóng)場及市良種繁育場，距武威市區(qū)30公里，面積為23畝，地勢平坦。種植作物為蘋果，株距為4m，行距為5m，種植方向為東西向。2.1.3氣象資料該站屬大陸

12、性溫帶干旱區(qū)，氣候干燥，風沙大，生態(tài)環(huán)境脆弱，多年平均氣溫7.7，極端最高氣溫34、極端最低氣溫-26；平均日照時數(shù)2968h；多年平均降水量163.2mm，多年平均蒸發(fā)量2019.9mm；多年平均風速2.81m/s，45月平均風速達3.13.4m/s，7級以上大風年日數(shù)15.9 d；浮塵、揚塵、沙塵暴等天氣多年平均為14.6次，最多達30多次，多發(fā)生在35月份；無霜期155d；凍土層深度一般在0.81.2m，最大凍土深度1.56m。區(qū)內(nèi)日照時間長，晝夜溫差大，適于多種農(nóng)作物栽培，也利于發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)。2.1.4土壤特性站內(nèi)現(xiàn)有耕地600畝，耕地土壤為綠洲灌耕土，質(zhì)地為沙壤，土層厚度

13、達2-3m，由于風積作用，表層為沙和沙壤土地，下層為壤土，結構疏松，孔隙率52%，田間最大持水率22%25%，容重1.54g/cm3。2.1.5灌溉水源站內(nèi)無任何地表水，生產(chǎn)、生活用水全部為地下水，在果園現(xiàn)有機井1眼，水量較充足，出水量為5060m3/h，靜水位為20m，動水位1314m。2.2蘋果生長概況蘋果是薔薇科蘋果屬植物的果實，該屬約25種，蘋果樹是栽培最廣泛的果樹。蘋果是梨果的一種，由子房和子房外圍的組織發(fā)育而成。蘋果樹多為異花授粉，有24的花座果較為理想。雖然成熟蘋果的大小、形狀、顏色和酸度因品種和環(huán)境條件的不同而差異很大，但通常圓形，直徑50100mm(24吋)，帶紅色或黃色。蘋

14、果樹是落葉喬木樹高可達15m，栽培條件下一般高35m左右。樹干灰褐色，老皮有不規(guī)則的縱裂或片狀剝落，小枝光滑。單葉互生，橢圓至卵圓形，葉緣有鋸齒。傘房花序，花瓣白色，含苞時帶粉紅色，雄蕊20枚，花柱5枚。果實為仁果，顏色及大小因品種而異。喜光，喜微酸性到中性土壤。最適于土層深厚、富含有機質(zhì)、心土為通氣排水良好的沙質(zhì)土壤。水是蘋果樹的重要組成部分。據(jù)測定，蘋果樹每合成1kg干物質(zhì)要消耗142-500kg水，畝產(chǎn)1500kg的蘋果園每年每畝需要375-525t水，相當于560-790mm的降水量，如果再加上蒸發(fā)消耗，需要的更多，因此在有灌水條件的地區(qū)，在生長期中應該及時澆水補充。對沒有澆水條件的地

15、區(qū)要想法攔蓄自然降水和注意保墑，以便能保證高額豐產(chǎn)。2.3蘋果樹灌水時期不同蘋果對水分的虧缺反應不同，即對干旱的忍耐能力或適應性有差異。蘋果的需水特性主要受遺傳性決定；由吸收水分的能力和對水分消耗量的多少兩方面來支配。蘋果屬于中性植物，不同生長期對水份的要求不同。（1）發(fā)芽前后至開花期，此時澆水可促進新梢生長，加大葉面積，增強光合作用，保證開花坐果。北方果區(qū)春旱，此期間灌水尤為重要。（2) 新梢生長和幼果膨大期灌水，這時果樹的生理機能最旺盛，稱為需水臨界期。水分不足時葉片中翁多幼果中的水分，造成落果。嚴重干旱時葉片還會向根組織搶水，影響根的吸收作用，致使果樹生長弱、產(chǎn)量低。（3) 果實迅速膨大

16、期灌水，生理落果后留下來的果實迅速膨大，花芽大量分化，灌水可滿足果實肥大對水的要求，促進花芽分化，為連年豐產(chǎn)創(chuàng)造條件。但這次澆水要掌握“需澆不過量，小水看情況，只促葉功能，不促枝旺長”，因為澆水過多反而會促進枝梢生長，影響花芽分化。（4) 果實前后及休眠期，秋施基肥后應立即澆水，以便根系盡早恢復吸收功能。落葉后澆水能有效地保持土壤溫度，對安全越冬甚為有利。第三章 滴灌系統(tǒng)設計3.1灌水器選擇和規(guī)劃設計參數(shù)滴頭的選擇是滴灌系統(tǒng)設計首要工作，也是關鍵性工作，選擇是否恰當直接影響到工程的投資和灌水質(zhì)量。滴頭選擇主要依據(jù)作物種類和作物種植模式、土壤性質(zhì)等因素綜合考慮。不同作物對灌水的要求不同，相同作物

17、不同的種植模式對灌水的要求也不同。對于果樹來說，其株間行距大，所以需要雙排布置毛管。表3-1滴頭選擇參考表土壤質(zhì)地滴頭選擇流量（L/H）滴頭間距（m）砂土2.1-3.20.3壤土1.5-2.10.3-0.5粘土1.0-1.50.4-0.5數(shù)據(jù)來源：微灌工程技術規(guī)范(GB/T 504852009)試驗站蘋果園的土壤主要是沙壤土，由上圖可知，應選擇滴頭流量大于3.2 L/H，滴頭間距0.3-0.5 m。所以本工程采用北京市綠源塑料有限責任公司生產(chǎn)的壓力補償式滴頭。其產(chǎn)品性能如下：滴頭工作水頭為10m，滴灌毛管進水口壓力0.1MPa；滴頭間距0.5m；滴頭流量為4L/h；滴灌土壤濕潤比微灌時被濕潤的

18、土體占計劃濕潤總土體的百分比稱為土體濕潤比。在實際應用中，常以地面以下20-30cm處的濕潤面積占總灌水面積的百分比表示。各種土壤和作物恰當?shù)淖钚駶櫛冗€沒有明確的結論。對于蘋果這樣的寬行距作物，合理的設計目標應是至少達到根系水平截面面積的1/3，至多2/3。根據(jù)微灌工程技術規(guī)范GB/T 50485-2009建議，設計土壤濕潤比取值范圍為30%-50%。表3-2 微灌設計土壤濕潤比（） 作 物 滴灌 微噴灌 作 物 滴灌微噴灌果 樹蘋果、瓜類2540305040604070蔬菜糧、棉、油等作物6090609070100100數(shù)據(jù)來源：微灌工程技術規(guī)范(GB/T 504852009)式中：P滴灌

19、設計土壤濕潤比，；為毛管間距，=5m；為濕潤帶寬度，根據(jù)微灌工程技術規(guī)范P98頁，本工程取1.5m由于25%<30%<40%,符合規(guī)范要求。設計耗水強度應采用設計年灌溉季節(jié)月平均耗水強度峰值，并應由當?shù)卦囼炠Y料確定，在無實測資料時可通過計算或由下表選取。表3-3 設計耗水強度（mm/d） 作 物滴灌微噴灌作 物滴灌微噴灌 果 樹 蘋果、瓜類蔬菜（保護地）3536234647 -蔬菜（露地）糧、棉、油等作物474658 58數(shù)據(jù)來源：微灌工程技術規(guī)范(GB/T 504852009)根據(jù)以上數(shù)據(jù)確定設計耗水強度為Ea =5mmd。對蘋果樹的田間實測，90的根系在150cm深度內(nèi)，而果樹

20、的計劃濕潤層深度為0.5-1.2。根據(jù)蘋果樹的根系狀況以及土壤和地下水的情況，而且滴灌的計劃濕潤層深度不能太深，因此確定計劃濕潤層深度為0.8m。 土壤田間持水量及適宜土壤含水量上、下限。土壤的田間持水量取為30，適宜土壤含水量上、下限分別為田間持水量的90和65。灌溉水利用系數(shù)：根據(jù)微灌工程技術規(guī)范要求：灌溉水的利用系數(shù)應不低于90%，因此取=95。設計系統(tǒng)日工作小時數(shù)應根據(jù)當?shù)厮春娃r(nóng)業(yè)技術條件確定，不宜大于20h。因此，取t=20h依據(jù)微灌工程技術規(guī)范，確定設計允許流量偏差率為20。3.2水量平衡計算根據(jù)微灌面積和灌溉設計補充強度，計算滴灌系統(tǒng)所需的最小供水流量，根據(jù)微灌工程技術規(guī)范(S

21、L103-95)： （m3/h） 式中：設計區(qū)灌溉面積，hm2。Ia設計供水強度，mm/d；Ia =Ea-P0；Ea設計耗水強度，取5.0mm/d；系統(tǒng)日最大運行時數(shù)，h，系統(tǒng)設計時應留出一段非運行時間用于系統(tǒng)檢修和其他預想不到的停機故障等。我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，日最大運行小時數(shù)不大于20h，但根據(jù)國內(nèi)外實際操作經(jīng)驗，為降低系統(tǒng)投資，日最大運行時間可以達到20h。灌溉水利用系數(shù)，取為0.95。P0有效降雨量，由地區(qū)相關資料知，多年平均降水量163.2mm；只有滲入到作物根系層內(nèi)并為作物所吸收利用的降雨才能稱為有效降雨，本文依據(jù)氣象站的降雨資料，采用美國水土保持站（USDA Soil Conserv

22、ation Service ）推薦的公式（Smith，1992）計算有效降雨量P0 ，計算公式如下： P0=Pt(125-0.2 Pt)/125 Pt<250mmP0=125+0.1Pt Pt250mm式中，Pt為氣象站測定的一次降雨的總降雨量根據(jù)以上公式得：P0=0.33mm/d則m3/h，水井的供水流量80m3/h，因為<80m3/h，則該水源滿足滴灌系統(tǒng)的要求。3.3 管網(wǎng)布置采用雙排布置的方法，在每棵樹下面設置8個滴頭，滴頭間距0.5m，排間距2.0m。1-毛管 2-果樹 3-滴頭 4-支管第四章 灌溉制度4.1 灌水定額設計灌水定額應根據(jù)當?shù)卦囼炠Y料按下式計算確定： 式中

23、， 設計灌水定額，單位：mm；灌溉水利用系數(shù)，單位：%，取=95% 土壤田間持水率，單位：%，取=30%P 土壤濕潤比，單位：%； p=30%H 計劃土壤濕潤層深度，單位：mm；取H=800mm適應土壤含水量上限，取田間持水量的90%；適應土壤含水量下限，取田間持水量的65%；mm4.2 灌水周期滴灌的灌水周期用以下公式計算：式中，T灌水周期，d； e作物需水旺盛期日平均耗水量，mm/d；其中，e值的大小可以根據(jù)當?shù)氐喂嘣囼炠Y料或群眾灌水經(jīng)驗確定，亦可根據(jù)下式估算：式中，遮陰率（%），即在垂直陽光照耀下，作物的陰影面積和總面積之比，對于果園，幼樹期A為20%-40%，成年果樹A為60%-80%

24、；取平均值A=40%； 作物需水旺盛期最大蒸騰量，mm/d。根據(jù)微灌工程技術規(guī)范(SL103-95)，取=10mm/d；，所以T=4d4.3 一次灌水延續(xù)時間滴灌的一次灌水延續(xù)時間與作物設計灌溉強度、灌水周期、計劃濕潤土層深度、濕潤比和滴頭流量、間距以及滴灌帶鋪設間距有關。計算公式如下：式中：t1 一次灌水延續(xù)時間，單位h。n 一棵樹下安裝的滴頭個數(shù)；n=8；果樹行距，單位m。=5m；果樹株間距，單位m。=4m；q 滴頭流量，單位Lh。q=4L/h。灌水時間根據(jù)目前實踐經(jīng)驗，一般在灌水高峰期一個輪管組灌水延續(xù)時間在310小時較適宜； 所以，t1=12h 第五章 滴灌工作制度本工程為了較少投資，

25、提高設備利用率，增加灌溉面積，所以采用輪灌制度。輪灌一般是將支管分成若干組，由干管輪流向各組支管供水，而支管內(nèi)部則同時向毛管供水。5.1 輪灌組數(shù)滴灌系統(tǒng)工作制度由隨機、續(xù)灌、輪灌灌溉3種配水方式。隨機供水灌溉只適用于一個系統(tǒng)多個承包戶、種植多種作物的形式。全系統(tǒng)續(xù)灌要求系統(tǒng)內(nèi)全部管道同時供水，對設計灌區(qū)內(nèi)所有作物同時灌水，因而系統(tǒng)流量大增加工程投資，供水時間短設備利用率低，只適用于較小的滴灌系統(tǒng)。滴灌系統(tǒng)一般采用輪灌配水方式，其灌水方式是以同時開啟數(shù)條(對)毛管為一個基本灌水單元，運行時他們按輪灌分組依次輪流受水；對于基本灌水單元上游的各級管道一般是上以級管道向下一級管道配水時下一級管道輪流

26、受水。按作物需水要求，滴灌系統(tǒng)劃分的輪灌組數(shù)目如：式中：N允許的輪灌組最大數(shù)目，取整數(shù)；其他字母定義，參考前面公式由于T=4d，t1=12h 所以輪灌組數(shù)不能超過7。5.2 輪灌組的劃分方法通常在支管的進口安裝閘閥和流量調(diào)節(jié)裝置，使支管所管轄的面積成為一個灌水單元，稱為灌水小區(qū)。一個輪灌組可包括一條或若干條支管，也就是支管分組供水，支管內(nèi)部同時供水。要求每個輪灌組的流量大小既不能超過井的出水量，又不能明顯小于井的出水量。每個輪灌組的流量要相差無幾，以防流量變化過大導致管道損壞。此次設計，由于地形和流量的影響，劃分輪灌組5個，在三天內(nèi)完成灌溉。流量均為3.6m3/h左右。表 5-4 輪灌組劃分表

27、輪灌組編號支管名稱流量（m3/h）總流量（m3/h）支13.503.50支23.833.83支33.623.62支4支52.780.863.64支63.463.46五個輪灌組的總流量為18.05 m3/h 第六章 管網(wǎng)水力計算6.1 管材選擇用于管道輸水的灌溉管材較多，按管道材質(zhì)可分為塑料管材，金屬管材，水泥管材和其他材料管四類。管材選擇技術要求： 能承受設計要求得工作壓力。管材允許工作壓力應為管道最大正常工作壓力的1.4倍。當管道可能產(chǎn)生較大水擊壓力時，管材的允許工作壓力應不小于水擊時的最大壓力。 管壁要均勻一致，壁厚誤差應不大于5%。 地埋暗管在農(nóng)業(yè)機具車輛等外荷載的作用下管材的徑向變形率

28、（即徑向變形率與外徑的比值）不得大于5%。 滿足運輸和施工的要求，能承受一定的局部沉陷應力。 管材內(nèi)壁光滑，內(nèi)外壁無可見裂縫，耐土壤化學侵蝕，耐老化，使用壽命滿足設計年限要求。 管材與管材、管材與管件連接方便。連接處應滿足工作壓力、抗彎折、抗?jié)B漏、強度、剛度及安全等方面的要求。 移動管道要輕便、易快速拆卸、耐碰撞、耐摩擦、不易被扎破及抗老化性能好等。 當輸送的水流有特殊要求時，還應考慮對管材的特殊需要。如灌溉與飲水結合的管道，要符合輸送飲用水的要求。根據(jù)本工程要求，選擇用聚氯乙烯硬塑料管。6.2 流量計算及管徑確定由于輪灌組3為本區(qū)域最大的輪灌組，所以以它為研究對象。其最長的毛管上面有60個滴

29、頭最大毛管流量：L/h 支管最大流量：m3/h干管最大流量： m3/h管徑的確定：（1）管徑確定應滿足的約束條件管網(wǎng)任意處工作應不大于該處的公稱壓力。 管道流速應不小于不淤流速，不大于最大允許流速。設計管徑必須是已生產(chǎn)的管徑規(guī)格。樹狀管網(wǎng)各級管道管徑應由上到下逐級逐段變小。在井灌區(qū)和一些小面積的管道灌溉工程中多采用計算工作量較小的經(jīng)濟流速法。（2）確定各級管道管徑由于選取的成型的壓力補償式滴灌管，所以毛管管徑已定。支管及其上級管道的管徑運用經(jīng)濟管徑法進行確定，其公式如下：其中，D管道管徑，mm;Q管道流量，m3/h干管管徑：mm支管道直徑支管名稱流量（m3/h）管徑（mm）支13.5024.3

30、2支23.8325.44支33.6223.25支42.7821.67支50.8612.05支63.4624.18根據(jù)表格分析得：干管選用32mm1.6mm PE管，為了維修方便和減小水頭損失，支管5同其它支管一樣都選用32mm*1.6mm的PE管。管網(wǎng)水力計算是在管網(wǎng)布置和各級管道流量已經(jīng)確定的前提和滿足的約束條件下，根據(jù)擬定的管徑、流量、長度、管道長度和管件等計算水頭損失。確定首端工作壓力，再根據(jù)機井動水位埋深、進出水泵管道水頭損失等，計算水泵設計揚程，從而選擇適宜機泵，管網(wǎng)水力計算一般按以下步驟進行： 確定管網(wǎng)水力計算的控制點管網(wǎng)水力計算的控制點是指管網(wǎng)運行時所需最大揚程的出流點，即最不利

31、灌水點，一般應選取離管網(wǎng)首端較遠且地面高程較高的地點。 確定管網(wǎng)水力計算的線路對于不同的輪灌組，計算的線路長度和走向不同，應確定各輪灌組的水力計算線路。通過計算比較，加以確定。本設計采用支管2線路進行計算。 確定管段流量管段流量計算方法是將給水栓作為節(jié)點，根據(jù)各節(jié)點流量計各個管段流量，自控制點沿線路向上逐級推算各管段設計流量。 各管段管徑及水頭損失計算根據(jù)地形情況和管網(wǎng)布置形式，選出管道系統(tǒng)的最不利點進行管網(wǎng)水頭損失計算。在本地塊中，通過查圖可知，由于本地塊較小，各輪灌組離水源的距離相差不大，因此，以水頭損失最大的輪灌組進行系統(tǒng)水頭損失計算。 毛管水頭損失計算由于采用壓力補償式滴頭，允許水頭變

32、化在1040m范圍內(nèi)，仍可滿足均勻度80%的要求，根據(jù)廠家提供的鋪設長度要求，不再進行毛管損失計算，毛管進水口處要求水頭為10m水柱高。 支管水頭損失計算實際管道往往有許多管段組成，在各管段之間還有各種形式的管件連接等，水流在流動過程中，流向或過水斷面發(fā)生變化，從而引起能量的轉(zhuǎn)化并伴隨著有能量的損失，由此產(chǎn)生了局部水頭損失。局部水頭損失一般以流速水頭損失系數(shù)來表示。管道的總局部水頭損失等于管道上各局部水頭損失之和，在實際工程設計中為簡化計算，總局部水頭損失通常按沿程水頭損失的10%15%考慮。根據(jù)下式計算支管水頭損失：.查表得式中各參數(shù)： m=1.75，b =4.75；本設計中，局部水頭損失按

33、沿程水頭損失的10%計算，即支管沿程損失支管名稱管徑（mm）流量（m3/h） 管長（m） 沿程水頭損失（m）支1323.5040.02.13支2323.8360.33.76支3323.6249.42.79支4322.7831.21.11支5320.8646.50.21支6323.4646.52.43局部水頭損失：m。支管水頭損失：m支管進水口壓力：m 干管水頭損失計算根據(jù)下式計算干管水頭損失：.查表得式中各參數(shù):m=1.75，b =4.75；局部水頭損失取沿程水頭損失的10%，即干管流量 m3/h，干管管徑為32mm1.6mm PE管， mm,mmm干管總水頭損失為m干管進入口壓力為m6.4

34、水泵揚程計算確定最不利輪灌組由于輪灌組2的支管沿程損失比較大，管道曲折，故確定第2輪灌組為最不利輪灌組。系統(tǒng)總揚程計算由最不利輪灌組推求的總水頭就是系統(tǒng)總揚程，由下式確定：式中：H系統(tǒng)總揚程，m； 干管進口所要求的工作水頭，m； 干管進口至水源的水頭損失，包括水泵吸水管，水泵出口至干管進口管段、閥門、接頭、肥料注入器、過濾器、和檢測儀表的水頭損失，假定m； z1干管進口處地面高程，m； z2水源動水位平均高程，m。代入數(shù)據(jù)，得H=16.97+8+20=44.97（m）水泵選型根據(jù)系統(tǒng)總揚程H=44.97m，流量Q=3.83m3/h,查水泵性能表，選用150QJ5（7級）型潛水電泵，其工作參數(shù)Q

35、=5 m3/h，揚程H=36157m。水泵性能表見表6-1。表6-1 水泵性能表型號級數(shù)流量Q揚程H（m）轉(zhuǎn)速n（r/min）功率（kW）效率（%）泵最大外徑（mm）（m3/h）（L/s）軸功率電動機功率150QJ5551.3936.029000.981.550133750.01.362.2964.01.742.21179.02.163.01393.02.543.015108.02.944.013317122.03.324.019136.03.715.022157.04.235.0第七章 首部樞紐設計首部樞紐設計的主要任務是正確選擇和合理配置有關設備和設施，以保證滴灌系統(tǒng)實現(xiàn)設計目標。首部樞紐

36、包括水泵、動力機、肥料和化學藥品注入設備、過濾設備、控制閥、進排氣閥、壓力及流量量測儀表等。其作用是從水源取水增壓并將其處理成符合微灌要求的水流送到系統(tǒng)中去。在選擇設備時，其設備容量必須滿足系統(tǒng)過水能力，使水流經(jīng)過各設備時的水頭損失比較小。在布置上必須把易繡金屬件和肥料（農(nóng)藥）注入器放在過濾裝置上游，以確保進入管網(wǎng)的水質(zhì)滿足微灌要求。7.1過濾設備選擇過濾設備主要考慮水質(zhì)和經(jīng)濟兩個因素。篩網(wǎng)式過濾器是最普遍使用的過濾器，但含有機污物較多的水源使用砂過濾器能得到更好的過濾效果。含沙量大的水源可采用旋流式水砂分離器，但在開泵與停泵的工作瞬間，由于水流失穩(wěn)，影響過濾效果，因此下游必須配置篩網(wǎng)或砂過濾

37、器。篩網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸或過濾器的砂料型號應滿足灌水器對水質(zhì)過濾的要求，對于滴灌，過濾器濾孔的有效尺寸應小于灌水器流道直徑的1/7。另外過濾器的過流能力要與水泵流量相適應。對水源的過濾要因地制宜，既考慮經(jīng)濟效益，又要滿足灌溉用水標準。本地區(qū)地下水水質(zhì)符合國家規(guī)定灌溉用水標準，但水體多砂，為了防止系統(tǒng)堵塞，本系統(tǒng)采用組合式過濾系統(tǒng)，即選用離心與網(wǎng)式組合的過濾站。必須注意：（1）因為不同的灌水方式對應不同過濾精度的過濾器，對滴灌，選用120目過濾精度的過濾站；（2）在過濾設備進水口前應安裝一段與進水口等徑的直通管，長度是進水口直徑的10-15倍，以保證進水水流平穩(wěn)；（3）當過濾網(wǎng)上積聚了一定的污物后，過

38、濾器進、出水口之間的壓力降會急劇增加，當壓力降超過0.07MPa時，需要將網(wǎng)芯抽出，進行沖洗；（4）篩網(wǎng)過濾器規(guī)定進水方向必須由網(wǎng)芯外表面進入網(wǎng)芯內(nèi)表面，切不可反向使用；（5）過濾設備安裝在輸配水管道之前。7.2施肥器微灌系統(tǒng)中向壓力管道內(nèi)注入可溶性肥料或農(nóng)藥溶液的設備及裝置稱為施肥（藥）裝置。根據(jù)節(jié)水灌溉工程實用手冊第六章，節(jié)水灌溉工程常用材料設備，常用的施肥裝置有以下幾種。壓差式化肥罐的工作原理是利用管道的壓力差，使管道水流入裝有固體肥料的化肥罐，然后再注入滴灌系統(tǒng)的管道。這是最簡單而且最省錢的方法，不足之處就是由于肥料濃度的準確性受化肥罐體積和加水比例的影響難以控制，因此肥料的濃度經(jīng)常發(fā)

39、生變化，從而導致施肥不均勻；同時化肥罐體積有限，添加化肥次數(shù)頻繁。在自壓微灌系統(tǒng)中，使用開敞式肥料箱非常方便，只需把肥料箱放置于自壓水源的正常水位下部適當?shù)奈恢蒙?，將肥料箱供水管與水源連接，將輸液管及閥門與微灌主管道連接，打開肥料箱供水閥，水進入肥料箱可將化肥溶解成肥液，關閉供水管閥門，打開肥料箱輸液閥，化肥箱中的肥液就自動的隨水流輸送到灌溉管網(wǎng)及各個灌水器。文丘里施肥器是根據(jù)瓶頸結構突減管內(nèi)壓力減小的水力學的文丘里管原理，使化肥罐中的肥料可以持續(xù)性地進入滴灌系統(tǒng)并保持濃度不變，但需要補充壓力損失。因此，如果主管壓力不夠，需要連一個壓力泵。注射泵是使用活塞泵產(chǎn)生高壓，能注入溶液或液化肥料。干管

40、水壓決定了注肥的速度，注射泵需水力或電力驅(qū)動注肥，優(yōu)點是肥液濃度穩(wěn)定不變、施肥質(zhì)量好、效率高，缺點是需用另加注入泵、造價高。為了確保滴灌系統(tǒng)施肥時運行正常并防止水源污染，必須注意以下三點：（1）化肥或農(nóng)藥的注入一定要放在水源與過濾器之間，肥液先經(jīng)過過濾器之后再進入灌溉管道，使未溶解化肥和其他雜質(zhì)被清除掉，以免堵塞管道及灌水器。（2）施肥和施農(nóng)藥后必須利用清水把殘留在系統(tǒng)內(nèi)的肥液或農(nóng)藥全部沖洗干凈，防止設備被腐蝕。（3）在化肥或農(nóng)藥輸液管出口處與水源之間一定要安裝逆止閥，防止肥液或農(nóng)藥流進水源，更嚴禁直接把化肥或農(nóng)藥加進水源而造成環(huán)境污染。參照節(jié)水灌溉工程實用手冊提供的型號，本設計選用型號為SF

41、G-150×16的壓差式施肥器。7.3水表水表可以累計管道中流過的總水量。根據(jù)需要可以安設于首部，也可以安設于任何一條干支管上，如在首部安設水表，最好設于施肥器之前，以防肥液腐蝕水表。在選擇水表時，應根據(jù)滴灌系統(tǒng)設計流量，選擇接近額定流量的水表。選擇水表時在同樣口徑和工作壓力下，應用水頭損失小的水表。LXS型旋翼式水表結構簡單、耐用、造價低廉，所以得到了廣泛的推廣使用。其公稱直徑從15mm至150mm，流量參數(shù)從3m3/h至100m3/h。對本設計，在各分干管進口處選用LXS-25型號，額定流量為3.5m3/h，最大流量為7m3/h.。7.4壓力表在過濾器和壓差式施肥器的前后各安設一

42、個壓力表，可以觀察其壓力差，通過壓力差的大小判定施肥量的大小和過濾器是否需要進行清洗。在本滴灌系統(tǒng)中，每條支管上都設置壓力調(diào)節(jié)器，以保證分干管提供的壓力滿足支管進口要求。為了抽測某些滴頭或某一部分系統(tǒng)的運行情況，還需要有一種便于攜帶和能夠臨時安設于毛管上的測壓表。7.5進排氣閥進排氣閥一般設置在滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)的高處或局部高處，在首部樞紐應在過濾器頂部和下游管上各設一個，其作用為在系統(tǒng)開啟沖水時排出空氣，以免管網(wǎng)排氣不暢產(chǎn)生氣阻，使管網(wǎng)破壞，影響正常供水；系統(tǒng)關閉管道排水時向管網(wǎng)補氣，以防止負壓產(chǎn)生。進排氣閥的選用，目前可按“四比一”法進行，即進排氣閥全開直徑不小管道的內(nèi)徑的1/4。7.6逆止閥為

43、防止水泵突然停機，使管網(wǎng)中的運動水流倒流產(chǎn)生水錘對管網(wǎng)的破壞，故在水泵出口處、施肥器上游布置逆止閥。7.7鎮(zhèn)墩和閥門鎮(zhèn)墩是指用混凝土、漿砌石等砌體定位管道，借以承受管中由于水流方向改變等原因引起的推力，以及直管中由于自重和溫度變形產(chǎn)生的推、拉力。三通、彎頭、變徑接頭、堵頭、閥門等處也需要設置鎮(zhèn)墩。鎮(zhèn)墩設置要考慮所受力的大小和方向，并使之安全的傳遞給地基。第八章 投資概算8.1 編制概預算依據(jù)根據(jù)水利工程設計概（估）算編制規(guī)定 水利工程施工機械臺時費定額規(guī)定編制依據(jù)。工程預算由工程施工費、設備、材料購置費、其它費用（包括前期工作費、竣工驗收費、業(yè)主監(jiān)理費）、不可預見費等組成。在計算中，以元為單位

44、，取整數(shù)。8.2 預算內(nèi)容項目包括機泵工程、泵房、農(nóng)田水利工程等。 機械設備：推土機、挖土機、壓路機、運輸汽車、打孔器等，費用大概在2000元左右。 主要材料：水泵、管材、首部樞紐、附屬設備、電線等。見表8-1表8-1 系統(tǒng)設備、材料清單及經(jīng)費預算序號品種規(guī)格單位單價（元）計算數(shù)量訂購數(shù)量金額（元）備注1PE管D=32（mm）m2.47294308760.76計算量加5%后為訂購數(shù)量2PE管D=16（mm）m1.04036423842383接頭D=32（mm）件31.001371444459.354異徑接頭32mm×16mm件25.00671755堵頭D=16（mm）件3.3.102

45、107353.16等徑三通32×32×32件16.25697.2790°等徑彎頭32mm×32mm件1134448滴頭16（mm）件0.42451247371989.59逆止閥件300.0022600.0010閥門2英寸只17.006711911進排氣閥2英寸只50.002315012施肥灌30L個410.001141013過濾器11/2"網(wǎng)式個150.001115014水表2英寸只120.001112015壓力表5kg/c只30.00113016水電泵150QJ5臺3000.00113000合計16695.9116695.91能耗費根據(jù)實際運

46、行情況和當?shù)剞r(nóng)用電價格，可以粗略地根據(jù)水泵配套電機功率及年運用小時數(shù)進行估算。計算式為：式中C年運行電費，元；N配套電機功率，kW；T年運行小時數(shù)，h；f電價，元/ （kW·h）。計算結果詳見表8-2，共計1102.71元。維修費維修費包括水井、控制室、機電及微灌設備的歲修、大修和日常維護等費用，按微灌工程設備投資的比例進行計算，結果見表8-2，共計300.2元管理費管理費包括人員工資和辦公費用等，考慮到工程的面積等問題，管理費按4000元計。表8-2 工程投資表項目投資（元）折舊費維修費備注年限費用（元）維修費率（%）費用（元）首部樞紐1225.9510255.9561.3管材與泵

47、16195.91151153.33218.9土建工程（控制室）20002050220.0其他用工180020年運行費1102.71前期工作費1600不可預見費900合計23721.861459.2300.21102.71項目總投資K=23721.86+1459.2+300.2+1102.71+4000=30583.46元平均每畝地投資1329.7元年管理運行費用C=1459.2+300.2+1102.2+4000=6861.6元第九章 效益分析與經(jīng)濟分析9.1 節(jié)水、節(jié)地、生態(tài)環(huán)境效益項目建成后，由于采用了較先進的節(jié)水灌溉技術并配置了有效的農(nóng)業(yè)節(jié)水措施，減少了作物的蒸騰蒸發(fā)及渠道的無效蒸發(fā)，提

48、高了灌溉水利用系數(shù)，減少渠道占地，提高了土地利用率，節(jié)約了灌溉用水量，減緩了對地下的超采。9.2 增產(chǎn)增收效益項目區(qū)的項目實施后，采取了科學灌溉，科學施肥，科學管理，可增產(chǎn)約15%。9.3 其他效益項目實施后，緩解水資源緊張狀況，提高土地利用率，節(jié)省勞動力，降低勞動強度，提高群眾生活水平。節(jié)約和保護了地下水資源，同時具有明顯的降塵抑沙作用，使人民的生活環(huán)境得到進一步改善，達到水資源的可持續(xù)利用，促進了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且為工業(yè)和城鄉(xiāng)建設的發(fā)展創(chuàng)造條件，從而促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。9.4 節(jié)水灌溉工程經(jīng)濟分析（1）效益計算項目區(qū)實施蘋果園滴灌灌溉節(jié)水灌溉面積23畝，將帶來節(jié)水、節(jié)電、節(jié)地、增產(chǎn)、增

49、收等一系列經(jīng)濟效益，同時還會產(chǎn)生巨大的社會環(huán)境效益。 節(jié)水：節(jié)水灌溉工程建成后，節(jié)水工程每畝節(jié)水68.8m3，則23畝灌溉面積可節(jié)水1582.4m3。按0.20.3元/m3計算，可產(chǎn)生大約474.7元的經(jīng)濟效益，并且可以進一步利用本流域有限的水資源，使其發(fā)揮更大的作用。 節(jié)電節(jié)水灌溉每畝可節(jié)電約6度，則23畝可節(jié)電約138度，按0.5元/度的單價計算，可產(chǎn)生大約69元的經(jīng)濟效益。 節(jié)地與土渠相比，管道灌溉可節(jié)約5%左右；23畝可節(jié)約1.15畝，按每畝出產(chǎn)蘋果2600kg，每千克1.0元計算，則可產(chǎn)生大約2990元的經(jīng)濟效益。 增產(chǎn)增收項目建成后，改善了供水條件，改善了灌溉現(xiàn)狀，約比原來提高產(chǎn)量

50、15%，按畝產(chǎn)量2600kg計算，則23畝地可以增產(chǎn)8970kg，則可產(chǎn)生大約8970元的經(jīng)濟效益。 綜合效益通過以上四項計算，23畝蘋果園灌溉面積節(jié)水灌溉的綜合增產(chǎn)效益為12503.7元，每畝約543.6元。與此同時，該節(jié)水灌溉工程有利于減緩該流域水資源的進一步緊張，有利于促進水資源的可持續(xù)利用，可帶來巨大的社會環(huán)境效益。（2）經(jīng)濟分析經(jīng)濟效益分析是根據(jù)工程的投資費用、運行費用和各項效益，評價工程的經(jīng)濟合理性，農(nóng)田水利工程經(jīng)濟效益的分析方法有靜態(tài)分析法和動態(tài)分析法兩種，其中靜態(tài)分析法在投資、運行費和效益的分析中，不考慮貨幣的實際價值，計算較簡便，一般在工程規(guī)模小，投資少、工期短、回收年限短的

51、工程中常用此法。、（1）投資回收年限計算： 靜態(tài)分析法分析：總投資K=3.09萬元，工程折舊年限10年，年運行費6861.6元，年平均增長效益12503.7元。還本年限采用下式計算：式中： K工程投資；B多年平均增長效益；C工程多年平均管理運行費。根據(jù)第八章工程概預算的計算結果得：年總效益系數(shù)按下式計算：按以上計算，還本年限為6年，總效益系數(shù)0.19，工程效益系數(shù)顯著。 按動態(tài)分析法計算此法需計算年效益和年運行費現(xiàn)值。根據(jù)公式（選自微灌工程技術指南P221頁），取年利率i=12%。=30583.46%=3670.01 所以，T=5.9（2）效益費用比：益本比又稱效益費用比，是將每年純效益之和與

52、總投資進行比較，又稱效益系數(shù)。要求效益系數(shù)不得小于0.12。按靜態(tài)法計算計算公式為：式中：K微灌工程總投資，元； B微灌工程總凈效益，元； C微灌工程總年運行費，元。代入數(shù)據(jù)，得滿足要求。 按動態(tài)法計算假定本工程的使用年限n=10年，貼現(xiàn)率i=7%，查微灌工程技術指南P333頁復利因子表得i(1+i)/(1+i)n-1=0.14233，故由微灌工程技術指南P222頁公式得益本比，通過以上分析：節(jié)水灌溉效益費用比最低值為1，根據(jù)我國實際情況，既要考慮投資回報率，又要利于節(jié)水灌溉事業(yè)的發(fā)展，故一般要求效益費用比大于1.2，該項目區(qū)灌溉工程效益費用比為1.3，完全滿足節(jié)水灌溉設計的標準要求?？梢钥闯鲈擁椖繀^(qū)節(jié)水灌溉工程經(jīng)濟效益顯著，所以本滴灌工程從經(jīng)濟分析上看是可行的。第十章 施工組織設計施工組織設計是研究施工條件、選擇施工方案，對工程施工全過程實施組織和管理的指導性文件，是編制工程投資估算、設計概算和招標文件的主要依據(jù)。10.1 工程施工微灌系統(tǒng)施工的任務在于嚴格按照規(guī)劃設計的要求，保質(zhì)保量地予以實施，以保證微灌系統(tǒng)能正常運行。系統(tǒng)施工必須按照設計要求和施工程序（熟悉設計圖紙和有關技術資料、測量放線，管槽開挖、管道