滴灌系统设计(以茶叶为例)

茶叶滴灌系统设计

系统简介：

本设计灌区茶叶种植面积为500亩。首先确定滴灌系统的各个设计参数，继而选用某公司一次成型薄壁滴灌带，内径16mm，壁厚0.31mm。通过计算滴灌的灌水定额、灌水周期、一次灌水延续时间来确定滴灌的灌溉制度；通过水量平衡计算，确定当地水源是否够用。根据设计参数把整个灌区划分为4个轮灌组，进行管网系统的布置，推算各级管道的流量，进行管网水力计算，确定各级管道的直径、长度，并选择水泵型号为D185-67×9。最后设计首部枢纽，进行材料统计和概预算。

第一章基本资料

一、项目概况

项目位于某某市某某县，属贫困地区。项目区位于某某县府城镇的某某村南茶北移示范区，规划滴灌茶叶滴灌面积500亩。

本项目将引进先进的农业生物技术，与小型灌溉工程相结合，建设生态型灌溉工程。从生产技术手段和使用方式两方面对当地的农业生产进行改进，主要建设内容是小型农田生态灌溉工程的建设。

二、地形地质概况

某某省某某市地处中国中部的黄土高原，是中国水土流失较严重的地区，生态环境脆弱，植被土壤中有益微生物缺失，沙土化严重。

某某县位于某某市东北方向，面积1965hm2，东部由北向南与晋东南的沁源、屯留、长子和沁水接壤，西邻古县和浮山。境内山岭起伏，沟壑纵横，地形复杂。整个地势北高南低，东部山峰有安太山、盘秀山等，海拔在1400m以上，西部有大东沟梁、牛头山等，海拔在千米以上。省内第二大河、唯一的一条无污染河流沁河纵贯境内95km。南部沁河谷地，地势较低，有小块平川，海拔在800m左右。

三、作物种植

1、作物名称：茶叶。

2、间距：株距0.4m，行距0.4m，畦距1m。

3、灌溉方式：滴灌。

4、滴灌设计补充强度为4mm/d。

5、茶叶滴灌面积500亩，种植株距0.4m，两行为一畦，行距0.4m，畦与畦距离1m，3畦建一个大棚，棚与棚间距1m，大棚选用简易竹木材料，单棚尺寸为长0.25-0.3m，宽5m，占地0.22亩。选取距离高位蓄水池最远的大棚作为典型地块，此地高程900m。

四、气象资料

某某县位于典型的黄土高原残垣沟壑区，区内生态环境脆弱，年度降雨和年内分配极不均匀，十年九旱，当地农业抵御自然灾害的能力较低。

示范区茶园位于沁河东的谷地，地形东高西低。区内气候温

和，年均气温9.4℃，一月零下6.7℃，七月24.8℃，年降雨量622mm，霜冻期为10月上旬至次年四月中旬，无霜期180天，土壤主要为褐化浅色草甸土。

五、水源资源

某某县有大小河流12条，其中最大的河流沁河发源于某某县西北山麓二郎神沟，北南纵贯流经罗云、和川、城关、冀氏、马壁5乡镇35村，于马壁村南出县。境内全长95km，河床高程942-732m之间，落差210m，平均比降2.21%。东西两侧有23条支流汇入，枯水季节清水流量保持在1.5m3/s以上，流域内植被覆盖密度大，流水含沙量小，平均年含沙量每立方米约6.95kg。项目区没有农田灌溉设施，沁河从项目区横穿而过，正常清水流量约为8.0m3/s。1956-2000年多年平均径流量为22121万m3，50%保证率年径流量17800万m3，75%保证率年径流量11800m3，95%保证率年径流量8210万m3，水量丰富。

茶叶灌区的水源位置在沁河，由于从沁河引水，故水量充足，并且水质情况良好，适于灌溉。

第二章滴灌系统的设计

一、滴灌系统参数的选择与确定

1、滴灌设计日耗水强度的确定

一般取作物全生育期平均作物耗水强度峰值作为滴灌设计耗水强度E a的值。设计耗水强度是指在设计条件下微灌的作物耗水强度，它是确定微灌系统最大输水能力和灌溉制度的依据。

设计耗水强度越大，系统的输水能力也越大，保证程度越高，但系统的投资也越高，反之亦然。

在本设计中，不考虑淋洗水量，滴灌设计灌溉补充强度为

E a=I a=4.6mm/d。

2、滴灌土壤湿润比的确定

滴灌不湿润整个灌溉土地，它由许多湿润土体互相连接起来形成湿润链对作物供水。湿润的部分土体占灌溉土体的百分比成为土壤湿润比。土壤湿润比p值是滴灌设计时的重要参数之一，在确定土壤湿润比时，不仅要考虑作物对水分的要求，还要考虑到工程投资的合理性。因为设计湿润比越大，系统的流量越大，越容易满足作物需水要求，但是系统的投资和运行费用也就越大，反之亦然。根据相关资料，对于宽行作物，在北方干旱和半干旱地区，设计土壤湿润比可取20%-30%，南方地区可取25%-35%。考虑到茶叶是经济作物，故滴灌土壤湿润比取p≥30%。

3、灌水小区流量偏差的确定

在本设计中灌水小区流量偏差取q v=20%。

4、滴灌水利用系数的确定

灌溉水利用系数为满足作物消耗和淋洗的有效水量占灌溉供水量的百分比，它主要与灌水均匀度、由于土壤湿润模式和不定时的降雨可能产生的渗漏损失、过滤冲洗水量损失、管线冲洗损失有关。对于滴灌，水量损失很少，本设计中灌溉水利用系数η取0.9。

5、滴头的选择

滴头是滴灌系统的重要组成部分，其作用是形成水头损失。压力水流进入滴头后，经滴头消能，以稳定均匀的低流量滴入土壤。因此对滴头的基本要求是：

（1）出水量小，均匀而稳定；

（2）且受外界因素影响小；

（3）结构简单，便于制造和安装；

（4）价格低廉，坚固耐用，不易堵塞。

本设计中选用某公司一次成型薄壁滴灌带，内径16mm，壁厚0.31mm。

二、滴灌灌溉制度的确定

1、滴灌灌水定额的确定

（1）最大净灌水定额

设计净灌水定额计算采用联合国组织和美国水土保持局建议的方法：

m max=1000β（F d-W o）zp，式中：

β为土壤中允许消耗的水量占土壤有效水量的比例，取30%；

F d为田间持水量，取30%；

W o为凋萎系数，取10%；

z为微灌土壤计划湿润层厚度，茶叶取0.75m；

p设计土壤湿润比，茶叶取30%。

计算得出茶叶的最大净灌水定额m max=13.5mm/d。