山地柑橘园滴灌系统设计规范

山地柑橘园滴灌系统流量和压力均衡分配设计规范
1范围
本规范规定了山地柑橘园滴灌系统的流量与压力之间的均衡分配的技术要求。

2 总则
2.0.1 为统一柑橘类作物在山地上的工程设计参数，符合工程需求，提高工程建设质量吸收滴灌科学技术的发展成果和经验，促进节水灌溉事业顺利发展，制定本规范。

2.0.2 本规范适用于山地柑橘园工程设计的系统流量和压力均衡的分配设计原则。

2.0.3 从事滴灌工程设计的设计单位应具有相应的工程设计资质。

承担工程的施工、安装单位应具有相应的工程施工、安装资质。

2.0.4 滴灌工程建设应认真执行国家的技术经济发展政策，因地制宜，充分利用原有水利设施，节省能源，开展综合利用，做到切合实际、技术先进、经济合理和安全可靠。

2.0.5 滴灌工程的设计、施工、安装及验收，除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

3 术语和定义
下列定义和术语使用本标准：
3.1 滴灌系统
滴灌系统是由首部枢纽、管路和滴头（或滴灌带）组成的农用灌溉系统。

3.2 流量
流量，是指单位时间内流经封闭管道或明渠有效截面的流体量。

3.3 压力
压力在此指水在管道内以本身的重量向管道内的壁及底面产生的力作用。

3.4水头
水头指单位重量的流体所具有的能量。

3.5 水锤
水锤是指水输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。

3.6 灌溉定额
灌溉定额是指单位灌溉面积上的一次灌水量或灌水深度。

3.7 土壤容重
土壤容重是指一定容积的土壤（包括土粒及粒间的孔隙）烘干后的重量与同容积水重的比值。

3.8 土壤含水量
土壤含水量是指土壤中所含水分的数量。

一般是指土壤绝对含水量。

3.9 水头损失
水流在运动过程中单位质量液体的机械能的损失称为水头损失。

4 主要符号
（填写相关参数运算符号的文字表达）
流量、速度、加速度
Ｑ——滴灌系统设计流量、流量；
q——灌水器流量；
_
q——灌水器平均流量；
_
△q——灌水器流量平均偏差；
q d——灌水器设计流量、分流孔单孔设计流量；
qυ——灌水器流量偏差率；
［qυ］——灌水器允许流量偏差率；
υ——流速；
g——重力加速度。

压力、水头、水头损失
Ｈ——滴灌系统设计水头；
h max——灌水器最大工作水头；
h min——灌水器最小工作水头；
h d——灌水器设计工作水头；
hυ——灌水器工作水头偏差率；
[hυ]——灌水器允许工作水头偏差率；
h f、h f'——管道沿程水头损失；
hω、h w'——局部水头损失；
△h——过滤器设计进、出口水头差；
△h0——过滤器通过清洁水时进、出口水头差；
△h max——过滤器工作时进、出口允许增加的水头差；
r——降比。

灌溉制度
m——设计灌水定额、流量指数；
γ——土壤容重；
A——灌溉面积；
z——计划湿润土层深度；
P——土壤湿润比；
Ｅa——设计耗水强度；
Ｉa——设计供水强度；
Ｉg——月毛供水强度；
θmax、θ'max——适宜土壤含水率上限、分别为干土重量百分比和土壤体积百分比；θmin、θ'min——适宜土壤含水率下限、分别为干土重量百分比和土壤体积百分比；
Ｔ——设计灌水周期、供水天数；
t——一次灌水延续时间、每日供水时数。

几何特征
d——灌水器出水孔径、管内径、日；
Ｓ——灌水器间距、灌水器流量标准差；
Ｚp——典型毛管进口高程；
Ｚb——水源的水面高程或管道进口的高程；
Ｌ——管道长度；
Ｊ——地面比降；
e——管壁厚度；
Ｄ——管外径。

数、系数、指数
ε——灌溉水、蓄水利用系数；
Ｃu——灌水均匀系数；
Ｃv——灌水器制造偏差系数；
f——摩阻系数；
δ——局部阻力系数；
b——管径指数；
Ｎ——灌水器或出水孔总数；
n——测点数、同时工作的灌水器个数；
Ｋ——塘堰复蓄次数；
Re——雷诺数；
μ——水的动力粘滞系数；
x——流态指数；
a——管道价格与管径关系中之指数；
Ｅs——塑料管材弹性模量；
β1——允许水头偏差分配给支管的比例；
β2——允许水头偏差分配给毛管的比例；
n1——支管上单侧毛管的根数；
Ｃ——单位管长价格、水锤波传播速度。

5 技术参数（公式、参数均以选择山地地形、柑橘作物的条件为准）
5.1 基本参数
填写关于滴灌系统所需的各种水压、流量、地形落差；迷宫式滴灌带与补偿滴头流量、水压之间的参数差异。

5.2 质量控制参数
此项列表填写滴灌系统应用的面积大小、落差高度，与其适用的流量与压力搭配规则，系数需搭配计算的公式
5.3 设计参数
5.3.1 按照灌溉定额来制定各种参数，如最大灌水定额、土壤含水量的上下限、土壤容重、适宜土壤含水量的上下限。

5.3.2 灌水周期和灌水次数相关参数公式也应填写
5.4 工作参数
此项包含工作灌水时间的参数（时、日单位时间内的灌水周期）
6 管道水力的计算
6.1 设计流量和设计水头
列举设计流量、设计水头的计算公式，及公式中所提及的符号解释；如有取值范围的参数，则需列表列出
6.2 水头损失计算
列举单及多水头损失的计算公式，及公式中所提及的符号解释；如有取值范围的参数，则需列表列出 水在管道内流动会产生机械能的损耗，即水头损失。

水头损失可分为沿程摩阻力损失和局部阻力损失两种类型。

沿程水头损失为水流过一定管道距离后由于水分子的内部摩檫而引起的损失；局部水头损失为水流经过各种管件、阀门等设备时因流态的变化而产生的损失。

沿程水头损失与局部水头损失之和即为管道的总水头损失。

（1）沿程水头损失的计算
很多计算沿程水头损失的经验公式。

对于硬质塑料管道（PVC ），目前常用的计算公式如下： H f = 9.48×104×（Q1.77/d4.77）×L
式中：Hf 为沿程水头损失（m ）；L 、Q 、d 分别为管道长度（m ）、流量（m3/h ）和管道内径（mm ）。

（2）局部水头损失的计算
局部水头损失计算公式为：
Hj =ξ v2/2g
式中：Hj 为局部水头损失（m ）；ξ为局部阻力损失系数，与管件、阀门的类型与大小有 关；v 、g 分别为管道中水的流速（m/s ）和重力加速度（9.81m/s2）。

对于较大的灌溉系统，如真正按照公式计算各个管件、阀门处的局部水头损失，工作量将十分庞杂。

因此在实际设计工作中，一般先计算出沿程水头损失Hf ，然后取局部水头损失Hj = 10% Hf 即可满足设计要求。

6.3 水锤压力计算
列举水锤出现的情况，涉及水锤时的相关计算公式和参数。

a. 钢管中水锤波传播速度α值：
式中 1425—声波在水中的传播速度（m/s ）；
ε—水的弹性模量，ε=2.1×104（kg/cm 2）；
E —管壁的弹性模量，E 钢=2.1×106（kg/cm 2）；
D —压力管道的内径（mm ）；
δ—管壁厚度（mm ）。

b. 水锤波在水管中传播来回一次所需时间：
式中 L —压力钢管总长度（m ）；
α—水锤波传播速度（m/s ）。

c. 压力水管特性常数：
gH V 2αρ=
gHTs
LV
=σα
L
t r 2=
式中ρ、ζ—钢管特性常数；
H—水电站的静水头（m）；
V—钢管中水流流速（m/s）；
Ts—导叶关闭时间Ts=5s 。

管中的液体流速一旦改变，就会产一种冲击压力即所谓的水锤。

管线越长，液体移动的速度越快，压力冲击就越大。

水锤的产生起因于打开或关闭阀门，启动或停止泵浦，或管中空气的移动。