喷灌工程设计

一、西瓜喷灌工程规划设计

宁夏旱作节水高效农业科技园内有198亩的规划区域，拟种植西瓜，实施喷灌节水工程。

（一）基本情况

（1）该规划园区位于同心县，属于是中部干旱带少雨偏旱区，易耕性和质量较好，地势比较平缓，地面坡度较小，可以忽略不计。

（2）园区耕地均为板茬地和荒地，易耕性较差，特别是旱作区。3月下旬土壤解冻至20cm左右时，土壤返墒、墒情和易耕性较好，及时平田整地和机械深耕，耕层深18cm，种植西瓜，行距为0.8m，株距为0.7m，土壤平均干密度为1.32g/cm3,田间持水率为23%。（占干土重的百分比）

（3）同心地区是中部干旱带少雨偏旱区气候，当地可利用水资源很少，人均占有量为64.6m3，亩均仅为6.8m3。同时区域内降雨量年内分布极不均衡，约为200-300毫m，大部分集中在7～9三个月，约占全年总降水量的60%～70%。4～6月为夏粮作物主要生长期，降水却仅占全年的25％，并多以暴雨、冰雹等灾害形式出现。

（4）该规划园区的北方向有一泵站，水质符合喷灌的要求，供应整个规划园区的作物需水。

（二）灌溉制度的制定

(1)设计灌水定额，按照灌水定额的公式计算。

m

设

=0.1ℎγ(β1−β2)/η

式中： m设-设计灌水定额，m3/hm2

γ-土壤的干密度，1.32g/cm3

h-计划湿润层深度，一般40-60cm,这里取40cm β1，β2-适宜土壤含水量的上下限，这里取田间持水量的90%，65%,田间持水量为23%

η-灌溉水利用系数，这里取0.85

计算m=0.1*40*1.32*(0.9-0.65)*23/0.85=35.7mm=357m3/hm2（2）设计灌水周期。

T=m

设

η/Ea

式中：T-设计灌水周期，d

E a-作物的日需水量，mm/d,西瓜的最大日均耗水量出现在结瓜期，此后耗水量持续下降，这里取7.6mm/d ；

计算的T=35.7*0.85/7.6=3.99d，取4天。

（3）一次灌水时间

一次灌水时间按照下式计算

t=m

设/ρ

平均

计算得t=35.7/8.5=4.2h,式中8.5为平均喷灌强度（三）喷灌系统的选型

综合考虑，选择固定式管道喷灌系统，除去喷头以外，其他所有组成部分均固定不动，各级管道埋入地下，固定式管道操作便捷，易于维修管理。

（四）确定灌区的总体布置

灌区地势平坦，公路贯穿东西，园区在南北方向布置，本规划园区内有一人工开挖的景观湖，将西瓜园区分为两部分，上部97亩，下部101亩，景观底部可以开挖一条管道连接两片区域，区域左面有一条河，水位不深，同样可以通过开挖将西瓜区域和大枣区域将结合，避免投资的浪费。整个规划区域共用一块水源。具体的喷灌方案，地下管道，地上喷头的布置见下图。（五）喷头的选型与组合

（1）喷头的选型

查《农业综合节水技术》中沙壤土的允许喷灌强度为ρ允

=15mm/h，要求喷灌系统的平均喷灌强度应该小于土壤的允许喷灌强度。为了节省管道的布置和喷头的数目，同时考虑喷头的喷洒半径，选用DN25型号的喷头（塑料摇臂式喷头），喷头压力250-450kpa,流量3.0-6.0（m3/h），射程15-22m，喷嘴直径7mm （2）计算喷头平均喷灌强度。

土壤的平均喷灌强度为：

ρ

平均=

1000q

式中； q-一个喷头的流量,m3/h

b-支管的间距,m

l-沿支管的喷头间距,m

（3）喷头的间距和支管间距

支管的间距设计为

b=1.42R

设

系数，取0.8，R为喷头的射程，这里取20m，通过计算的支管的间距和喷头的间距都为23m，为正方形布置。则平均喷灌强度ρ平均=1000*4.5/（23*23）=8.5mm/h<ρ允,满足要求。（4）计算同时工作的喷头数和支管数。

同时工作的喷头数N喷可以按照下式计算

N

喷=(

A

)∗(

t

设

)

式中 A-喷灌系统的灌溉面积，m2；

C-喷灌系统每天工作的有效工作小时数，考虑到夜间不工作，所以有效工作小时数为12小时。

喷灌灌溉总面积为198亩，即为132006.6 m2，b,L均为23m，t=4.2h, T设=4d,则N喷=22个

同时工作的支管数N支为

N

支=N

喷

/n

喷

式中 n喷-一根支管上的喷头数

对于97亩的规划区域，因为支管的长度较长，一根支管的喷头取6个，则N支=4

对于101亩的规划区域，支管的长度较短，一根支管的喷头取4个，则N支=6，具体的喷灌轮灌组中同时工作的支管数目和喷头数目灵活取值，但不宜相差太大。

（六）确定支管的轮灌方式

支管的轮灌方式不同，干管中通过的流量也不同，因为景观把一个整体的区域划分为两个了，所以在规划设计中两块地方进行分别灌溉。对97亩的区域，进行分组灌溉，同时工作的支管有四条，因为每一条的支管的长度都不一样，从而导致每一条支管上的喷头的数目都是不一样的。设计中一组灌溉同时有四条支管，理论上每天的工作时间为12小时，一组轮灌的工作时间为4.2小时，拟定每天工作三组轮灌。对于101亩的区域，一组轮灌由6条支管，同样三组轮灌。

（七）编制轮灌顺序

区域支管的编号具体见下图

支管轮灌顺序图

根据上表的数据，可知同时工作的喷头数的最大数目为24个，而每个喷头的设计流量为4.5m3/h,则整个喷灌系统所需要的最大流量为108m3/h，而设计中考虑到平均工作的喷头为22个，系统所需要的流量为99m3/h，工程中考虑最不利的条件，所以在选择水泵的扬程的时候，我们拟定最大流量为108m3/h，选择的水泵流量大于这个流量即可。

（八）管道设计

（1）支管设计。

支管是指直接安装竖管和喷头的管道。支管管径的选择主要依据喷洒均匀的原则。管径选的越大，支管运行时的水头损失就越小。为了保证同一支管上任意各喷头的实际喷水量的偏差不大于20%，国家标准GBJ85-85规定，同一支管上两个喷头的之间的工作压力差在设计工作压力的20%以内，显然，支管在水平的地方上铺设，其首末两端喷头间的压力差值应该最大。这里园区中地势平坦则有.

ℎw≤0.2ℎp

式中

ℎw-同一条支管上相邻两个喷头之间的水头损失，m