【精选】滴灌系统设计示例

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1、滴灌系统设计示例 按照兵团水利局、兵团节水办“关于召开兵团节水灌溉规划设计研讨会的通知”的要求，根据农八师几年来在大田作物膜下滴灌技术上的实践和研究，此次滴灌系统典型设计综合农八师的具体情况做如下简要介绍：一、 基本资料 （一） 地形 农八师垦区地处天山北麓中段，古尔班通古特沙漠南缘。全垦区土地面积 7529 平方公里。垦区地势由东南向西北倾斜。垦区地形由南向北依次为天山山区、山前丘陵区、山前倾斜平原、洪水冲积平原、风成沙漠区。 （二） 土壤 农八师土壤缺氮面积大，全氮含量低于 1%的面积占 78%，碱解氮低于 60ppm 的面积占 76%。土壤普遍缺磷，含量低于 10ppm 的面积占 77.

2、5%。土壤含钾丰富，约在 100ppm 以上。 土壤多系灰漠土、潮土、草甸土，土质多系砾质土、沙质土、粘质土等。根据农八师土壤普查结果，本设计取占范围较广的砂壤土。 （三） 作物 全垦区有效灌溉面积 266 万亩，其中以棉花为主。棉花种植面积占总播种面积的 46.5%。本设计示例选棉花。种植模式采用：一膜两管四行-宽窄行 3060cm,滴灌带间距 90cm；一膜一管四行-（25+30+25）60cm，滴灌带间距 140cm。根据农八师目前棉花种植模式和多年实践，确定如下设计参数。 典型滴灌系统设计基本资料（四） 水源 垦区水资源来源主要为地表水（库水、河水）和地下水。目前垦区滴灌节水工程水源以

3、井水为主,单井流量为 80 立方米/小时，动水位埋深在 40 米左右。 （五） 气象 垦区平均海拔 300-500 米左右，呈典型的温带大陆性气候，冬季长而严寒，夏季短而炎热。年平均气温 7.5-8.2，日照 2318-2732 小时，无霜期 147-191 天，年降雨量 180-270 毫米，年蒸发量 1000-1500 毫米。蒸发强烈，降水稀少，气候十分干燥，光照充足，热资源丰富。 （六） 动力 原有机井泵大多为 250QJ80-60/3 或 250QJ80-40/2，需更换水泵及变压器。但原有高压电线不需更换。 二、 设计内容 按照农八师多数条田的规划布置方式，采用东西长 800 米，南

4、北宽 450 米的条田进行规划设计。种植作物为棉花，种植模式采用宽窄行 6030cm 与 60（25+30+25）cm，一膜两管四行与一膜一管四行，滴灌带间距 0.9 米与 1.4m。作物东西方向种植。耕层土壤为砂壤土。 1. 管道系统 滴灌系统采用如下结构： 水源（井水加压）计量装置（水表、压力表）离心式过滤器（进排气装置）施肥罐（施肥控制装置）网式过滤器（排砂控制装置）分干管（地埋 PVC 管）支管（地面PE 黑管）附管（地面 PE 黑管）滴灌带滴头。 为减少水头沿程损失，降低能耗，管道系统中支管与分干管，滴灌管（带）与支管，干管与分干管按各条田的具体形状，以优化方式采用鱼骨式或梳型两种方

5、式布置，目的是达到操作管理方便，系统投资和运行费用最低的效果。 2. 泵站 根据水力计算结果，选择 250QJ80-80/4 的潜水泵，可满足滴灌系统工作压力和设计流量。 在过滤器出口安装水表、逆止阀，在过滤器和施肥罐的前后分别设置一个压力表，观察其压力变化。 在滴灌系统的最高处设置进排气阀，以调节管网进气和排气，防止停水时管网内产生负压，和开始供水时，管网排气不畅产生气阻，使管网破坏，影响正常供水。 3. 水源 灌溉用水以井水为水源，单井出水量 80m3/h。动水位埋深 40 米。 水量平衡计算 A=Qt/10Ia A (hm2) Q (m3/h) T (t/d) Ia (mm) (%) 3

6、6 80 20 4 90 4. 运行方案 系统布置两条分干管，两条分干管分别运行，采取轮灌的方式。同时开启的支管做为一个轮灌组，共分四个轮灌组。每个轮灌组有 9 个轮灌小区。先开启一分干的支 1-支 6，每条支管各开一条附管做为一个轮灌小区，一次灌水延续时间为 4.2 小时,一个轮灌组分 9 次灌完。当一个灌水小区灌水结束后，先开下一个小区，然后关闭灌水结束小区，严禁先关后开。 一分干的支 7-支 12 做为一个轮灌组，二分干的支 13-支 18 做为一个轮灌组，二分干的支19-支 24 做为一个轮灌组，其运行方式同一分干的支 1-支 6。 5. 设备投资预算及经济分析 本工程投资预算编制,依

7、据新水基字1992第 11 号和96第 004 号文进行编制。其综合费用、临时费用、其他费用均按兵团水利局水利水电处发新疆兵团 2000 年灌区续建配套及节水灌溉示范项目实施方案编制执行，按示范项目计取。工程投资预算及设备投资预算分析表如下：滴灌工程预算表 单位:万元3、 灌水定额和灌水周期的拟定 (1) 灌水定额。典型设计地块形状及系统布置见附图，设计条田分南、北两个地块。棉花东西播种。水源井位于地块的西头。由水源井沿地边分别向南、北分出一条主干管，在南、北地块的中间分别布置一条分干管，并垂直于主干管。干管和分干管管材选用 PVC 管材，管径为160。支管垂直于分干管，两边布置，便于双向控制

8、，地下埋深 80cm。支、附、毛管铺设在地面，均是鱼骨式布置。支管的间距是由毛管的铺设长度决定的，即毛管最大铺设长度的两倍，经计算为 134m。支管的管材选用 63PE 黑管。附管平行支管布置，由一个球阀控制,便于轮灌组的管理和化分。毛管垂直于附管与支管布置，毛管间距为 0.9m 与1.4m。每两行棉花布置一条毛管或每四行棉花布置一条毛管。毛管选用 16.5mm 的单翼迷宫式滴灌带.首部枢纽装置布置在水泵的旁边,便于操作与管理。为冲洗管道的淤积物和冬季到来之前排干管中的积水，在分干管的末端（较低处）布置了排水井。 五、 滴灌设备选型 滴灌设备包括水泵、过滤装置及干、支、附、滴灌管。机井流量为

9、80m3/h，控制面积 540 亩，根据水量平衡计算及水力计算结果，选潜水泵 250QJ80-80/4。根据机井水质情况, 由于机井中含有一定的泥沙及有机物，采用 4/120 目组合式过滤器。首级过滤器为离心过滤器（LX-400-100 1 件） ，次级过滤器为网式过滤器（WS-16050 4 件并联） 。查性能曲线可知,水头损失为 6-8m。施肥系统选用容量为 150L。 六、 拟定滴灌系统的工作制度 本系统运行时,每次运行一条分干管,并开启分干管上的 6 条支管,因此分 4 个轮灌组；然后每次开启支管上的一条附管，就是经计算确定的一个轮灌小区,使附管上的所有毛管同时供水。 经计算，每条支管

10、上有 9 条（7 条）附管，即 9（7）个轮灌小区。一条附管带 26（22）条或 28（24）条毛管，一个轮灌小区共有 156（132）或 168（144）条毛管。 故典型滴灌系统的轮灌组为 4 个，轮灌小区有 36（28）个。八、 管道设计及水力计算 滴灌带选用单翼迷宫式滴头，当滴头间距 0.3m,滴头流量 q=2.1L/h 时，q=0.502h0.607；当滴头间距 0.3m,滴头流量 q=2.6L/h 时，q=0.653h0.600。 1. 毛管与滴头间距的确定 棉花种植模式为一膜两管四行或一膜两管八行，滴灌带选用新疆天业塑化集团生产的内径为 16mm 的 PE 单翼迷宫式滴灌带，以该产

11、品的参数进行设计。一膜两管模式：一根毛管灌两行棉花，滴灌带间距 0.9m，滴头间距 0.3m，滴5 头流量 2.1L/h，流态指数 X=0.607；一膜一管模式：一根毛管灌四行棉花，滴灌带间距1.4m，滴头间距 0.3m，滴头流量 2.6L/h,流态指数 X=0.600。 2. 毛管极限长度的校核 毛管的极限孔数（毛管按均匀地形坡计算）： Nm=INT(5.466h2d4.75)/( kSqd1.75)0.364 十、 管网结构设计 因塑料管的线胀系数很大,为使管线在温度变化时可自由伸缩,初步拟定干管上每 100m 设置一个双括管(即伸缩节)。 在直径大于 50mm 的管道末端、转弯、分岔和阀

12、门处应设镇墩，干管每隔 200m 设一镇墩 6060cm。为保证系统管网的正常运行，需在管路上安装控制和保护装置。 管道埋深根据地面荷载和机耕要求,干管埋深 60cm,为控制各分干管的运行,分干管首部设控制闸阀,尾部设泄水阀,各闸阀均砌阀门井保护。 十一、 绘制技施设计图 滴灌系统工程平面图、管系结构示意图及阀门井示意图详见图 1-图 3。 十二、 主要设备与投资预算 典型示范区 540 亩滴灌工程总投资 27.8679 万元。其中建筑工程费用 3.5751 万元，设备费23.0391 万元，临时工程费用 0.0715 万元，其他工程费用 0.9063 万元，预备费用 0.2759 万元。节水

13、灌溉材料设备、规格、数量及价格见表六。项目主要设备选型表、临时工程费及其他工程费详见预算：表一至表五。一膜一管膜式的投资预算及材料表见表七至表十二。 十三、 工程效益分析与技术指标计算 1、 工程年增效益（B） 项目区棉花单产由滴灌前的 83 公斤（皮棉） ，提高到 107 公斤，提高 28%。540 亩棉花净增 12960 公斤。按现行价每公斤 10 元计，可增收129600 元。 2、 滴灌工程年费用（C）的计算 （1） 能耗费（C1 ） 取棉花多年平均累计灌水次数为 12 次，每次平均灌水定额 15m3/亩，灌溉定额约 200 m3/亩，灌溉系统水利用率 0.95,每 kwh 的电价为

14、0.5 元，经计算后为： C1=540200300.5800.95=21316（元） （2） 维修费（C2 ） 地埋管道及管件的年平均修理费为投资的 1%,水泵及首部装置的年平均修理费为投资的 5%则 C2=631221%+621315%=3737.77（元） （3） 微灌工程年折旧费（C3 ）的计算 地埋管材管件(20 年折旧) D1=k1/n=63956/20=3197.8（元） 地面管材管件（6 年折旧）D2=K2/6=49946/6=8324（元） 首部装置(15 年折旧) D3=k2/n=24339/15=1622.6（元） 机泵仪表(10 年折旧) D4=k3/n=11350/10

15、=1135（元） 毛管 (当年折旧)D5=k4/n=80800/1=80800（元） 则 C3=3197.8+8324+1622.6+1135+80800=95079.4（元）（4） 微灌工程年管理费（C4） 由于滴灌面积较大，需水量大，灌水时间长，管理任务重，系统需有 2 名专职人员进行管理。从每年的 4 月下旬至 9 月初共 4 个月的时间。按当地工资水平，管理人员的月工资以300 元/人计,则系统年管理费 (C4)应为 C4=43002=2400（元） 7 据上述分析计算，该滴灌工程年费用（C）为：C=C1+C2+C3+C4 =21316+3737.77+95079.4+2400=122

16、533 元 3、 工程经济效益费用比（R） R=(1+i)n 1/i(1+i)n(B-C)/K 若取年利率 i=10%，经济计算期 n=15 年，则： R0.9m=(1+0.1)15 1/0.1(1+0.1)15(129600-122533)/278679 =0.19 R1.4m=(1+0.1)15 1/0.1(1+0.1)15(129600-94232)/244638 =1.1 4、 还本年限（T）静态法 T0.9m=K0.9m /M=278679/129600=2.15 年2.5 年 T1.4m=K1.4m /M=244638/129600=1.9 年2 年 5、 工程技术指标计算 本项目实施后，可使灌溉水的利用率由目前的 40%提高到 90%以上，与地