微灌工程技术规范[SL103-95]条文说明

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中华人民共和国行业标准
微灌工程技术规范
条文说明
总则 微灌工程规划 微灌技术参数 微灌系统水力计算 设备选择与工程设施 工程施工 设备安装 管道冲洗和系统试运行 工程验收
目次
微灌工程技术规范 条文说明
总则
制定本规范的目的是为了按照国家的技术经济政策 正确合理地进行微灌工程建 设 统一技术要求 提高工程建设质量 微灌工程建设遵循因地制宜 技术先进 经济合理 使用方便 和安全可靠的原则 是为了使规划 设计 施工 安装及验收等有章可循 有法可依 建一处 成一处 发挥效益一处
年来我国微灌技术应用发展的实践证明 微灌技术主要适用于果树 蔬菜 花卉等经济作 物灌溉 也适用于小麦 玉米等粮食作物灌溉 还适用于园林绿地和牧草的灌溉 微灌具有增产 节 水 省工 提高产品质量 对地形适应性强等优点 经济效益和社会效益都很显著 适合我国国情 所 以本规范是针对上述主要服务对象的微灌工程建设而编写的
微灌工程规划
微灌工程是农田水利工程的一部分 因此 在规划设计之前要调查收集水源 气象 地形 土
壤 作物等资料 还应收集当地或条件类似地区的灌溉试验资料 能源及设备状况 乡镇企业的发
展 社会经济状况以及对水利的要求等资料 为微灌工程建设提供科学依据
在进行微灌工程总体规划时要求与农业区划 农田水利规划和农村发展计划相结合 进行
可行性论证和方案比较 以取得较好的经济和社会效益
微灌工程建设比较复杂 要求有精细的设计才能达到预期的目的 因此 本条规定微灌工
程灌溉面积在平原地区大于
山丘地区大于
者 应分为规划和设计两个阶段进行 小
者可合为一个阶段进行
微灌包括滴灌 微喷灌 涌泉灌等多种形式 它们有共同的节水 节能 适合局部灌溉的优
点 但也有各自的特点和适用条件 因此在规划时应根据水源 气象 地形 土壤 作物种植等自然
条件 以及经济 劳力状况 生产管理 技术力量等社会因素 因地制宜地选择微灌形式 可以是一
种 也可以是几种形式组合使用
为了避免因为水量不足 或是由于水位变化太大 在枯水期水泵抽不上水 或是水质不符合
微灌要求等 使微灌工程建成后不能很好地发挥效益 因此 本条规定在进行微灌工程规划时 必
须对水源的水量 水位变化和水质进行分析计算 使工程修建在可靠的基础上
当利用水量丰富的江 河 水库 湖泊为微灌水源时 微灌系统引取的水量占总水量的比重
很小 所以本条规定可以不作水源供水量计算 但这类水源的洪 枯水位变幅较大 不进行水位分
析就可能使微灌泵站在枯水期抽不上水 或在洪水期有被淹没的危险
微灌对水质要求较严格 因此本条提出要对水源水质进行化验分析 以便采取必要的净化处理
措施
利用当地小河 山溪 塘堰作水源时 一般很少有实测水文资料 应深入实地进行调查 并利
用地区性水文手册或图集所提供的经验图表或公式来估算 以便使微灌工程的供水量更加可靠
利用井水 泉水作微灌水源时 可能是单井供水 也可能是群井汇流 其出流量可根据现有
井水出水量调查确定 必要时可作单井抽水试验来确定 利用泉水作微灌水源时 水量有大有小
在调查的基础上再进行实测 使资料更为可靠
微灌灌水器孔径较小 防止物理和化学堵塞是十分重要的问题 本条规定进入微灌系统的
微灌工程技术规范 条文说明
水中不应含有泥沙 杂草 藻类等能够造成物理性堵塞的物质 同时参照了 有关水质标准和我
国的
农田灌溉水质标准 并适当降低了几项能够造成化学堵塞的主要化学物质的含量
微灌用水量是指为满足作物正常生长需要 由水源向灌区提供的水量 微灌用水量大小取
决于设计水文年的降雨量 蒸发量 作物种类和种植面积等因素 我国大田作物灌溉需水量试验资
料较多 而果树 蔬菜的较少 此外 微灌与传统的地面灌溉又有所不同 现有的灌溉试验资料也不
能直接引用 必须加以换算 因此 本条规定在有灌溉试验资料时 应根据试验资料计算微灌用水
量 当无试验资料时 可根据当地的气象资料 按照彭曼法或蒸发皿法计算 求得需水量后 再计算
设计年的微灌用水量
在水量平衡计算时可能遇到两种情况 主要目的是根据来水流量来确定可以灌溉
的面积 如需调蓄 也可以确定蓄水工程的规模
微灌技术参数
目前我国微灌技术主要用于水资源缺乏地区对果树和蔬菜等作物进行灌溉 这些作物的
经济价值较高 而且有些对水分的敏感性强 一旦缺水就会明显影响产量和质量 需要有较高的灌
溉保证率 因此本条规定微灌工程设计保证率不低于
土壤湿润比是指在计划湿润土层内 土壤含水率由适宜下限达到上限时的土体占灌溉面积
内总土体的比例 由于各种作物对水的反应不同 种植形式不同 要求的土壤湿润比也不同 同时
由于灌水器湿润土壤的形式和范围不同 考虑到各地水源和气候条件的差异 并参考了美国加利福
尼亚州 年出版的
和日本 年颁布的土地改良工程规划指南中滴灌
分册等资料 提出了微灌设计土壤湿润比的取值范围
设计耗水强度取值的大小直接影响灌水周期的长短 并影响作物的产量 计算时段越短
平均耗水强度越高 考虑到微灌技术主要用于缺水地区 采用灌溉季节月平均日耗水量峰值作为
设计参数较适宜 但考虑到各地自然和经济条件的差异 故本条规定了设计耗水强度的取值范围
微灌系统的输配水管网水量损失基本可以忽略 滴灌的水量损失主要发生于灌水器的流
量变化使部分水量渗漏到根系活动层以下 而微喷灌除灌水器流量变化外 还存在飘移损失 故水
的利用系数比滴灌低
微灌是频繁的灌水方法 允许土壤含水率上 下限之差不宜过大 灌水周期不宜太长
可取田间持水率的
可取田间持水率的
不同作物不同生育阶段的计划湿润土层深度不一样 根据各地灌溉试验资料得到的需水高峰
期计划湿润土层深度 对微灌也是适用的 特在表
中列出 以便使用本规范时查用
考虑到系统的检修 过滤器冲洗需要留出时间和目前农村的农事操作习惯 灌溉季节内系
统的平均日运行时间不宜大于
灌水器的额定工作水头一般为灌水器运行最佳工作水头 应作为微灌系统设计取值的依
据 但是有些灌水器 如微管滴头没有给出明确的额定工作水头 设计时必须根据技术与经济要求
确定 微灌设计用的地形图一般为
考虑到地形误差范围对计算水头变化的影响
因此灌水器设计工作水头的取值不宜过低
灌水小区的灌水器流量变化率和工作水头变化率公式
及式
是 年水利电力出版社出版的 微灌工程技术指南 所编入的公式 经数年使用证明比
较方便实用 故列入本规范 但是第
条中流量偏差率只是水力计算指标 它不包括其他因素
微灌工程技术规范 条文说明
引起的灌水器流量变化
作物种类
苹果 梨
葡萄 柑桔 香蕉 甘蔗 棉花 花生
需水临界期
果实膨大期 果实膨大期 果实膨大期 果实膨大期 孕蕾期 伸长期 花铃期 花针期
表
部分作物计划湿润土层深度表
计划湿润土层深度
作物种类
烟草 茶叶 小麦 玉米 黄瓜 蕃茄 西瓜
需水临界期
现蕾期
抽穗灌浆期 抽雄期 结瓜期 结果期 结瓜期
计划湿润土层深度
用 克里斯琴森均匀系数表示灌水均匀度是国际上通用的习惯 本规范也同样采用
影响微灌均匀度的因素有灌水器流道或孔口的制造偏差和堵塞 水力摩阻损失和地形变化引
起的灌水器工作水头差异等 研究表明 灌水器的堵塞和制造偏差常常是影响均匀度最主要的因
素 因而设计均匀度不必采用很高的值 考虑到我国的具体条件 本条规定设计微灌均匀系数不低
于
过滤器设计进口与出口水头差包括通过洁净水设计流量时过滤器阻力水头损失与过滤器
部分被堵塞增加的阻力水头损失之和 用公式
确定比较合理 根据我国微灌实践经验 允
许增加的最大阻力水头损失
不大于
比较适合
微灌系统水力计算
微灌用聚乙烯管一般为半软管 以往国内外都采用哈赞
威廉姆
公式计
算沿程水头损失 近十余年来 国内一些单位用国产微灌管道进行水力试验 发现试验结果与该式
计算的结果有较大误差 对于直径小的管道误差更大 如内径为
的毛管 哈威公式计算结果
比试验值偏小达
而采用勃拉休斯
公式计算的结果与国产管道试验资料基本吻合
所以对于直径大于
的微灌用聚乙烯
管道 本规范规定用勃氏公式计算沿程水头损失
直径大于
的聚乙烯管道中 主要用作支 毛管 属多孔出流管 管内水流状态除末端管道
可能处于层流外 其余均处于紊流过渡区 层流区流速小且管段短 其沿程水头损失仅占全管长的
水头损失 左右 用紊流过渡区的公式计算全管长的沿程水头损失 层流段所造成的误差仅占整
个管段的 左右 因此 本条对于直径大于
的管道 不分流态 统一用勃氏公式计算 已有
足够的精度 对于直径小于
的细管道 主要用作消能调压和微管滴头 全管道内为同一流
态 必须区分流态才能得到满意的结果 因此表
中对于直径等于或小于
的管道 按雷诺
数划分为两种流态 表中数据为山东省水利科学研究院试验成果
微灌系统中的支 毛管一般可视为等间距 等流量分流管 以往国内外采用下列公式来计算
全管长的沿程水头损失
微灌工程技术规范 条文说明
式中
多孔系数
流量指数 摩阻系数
管内径
管径指数
多孔管总孔数
孔距
管进口至首孔的距离
多孔管沿程水头损失
无旁孔分流管沿程水头损失
本规范采用的多孔系数公式为
沿程水头损失公式可写成
式中 当
单孔设计流量 时 多孔管沿程水头损失公式可为
当
时 设想将管道进口向上游延长
使成全等距等量多孔管 可由前式计算沿程损
失 再减去延长的
段的水头损失 即得出规范中列出的一般性公式 该式适用于孔数不少
于 个的多孔管 一般都是满足的 因此本条采用公式使多孔管沿程水头损失计算式由二个简化
成一个 与原式相比的计算误差仅在
以内
以往国内外微灌设计中未注意到此点 规定了此条以后 当系统采用相同的灌水器设计流
量时 正文中的式
可表达为
一般地形条件下 允许水头偏差在支 毛管间的最优分配 尚无解析式表达 在水平地形条
件下 美国
和
认为按 和 将允许水头偏差分配给支管和毛管是经济
的 实际上 由于经济的分配比例还受到地形管材价格 灌水小区形状等的影响 新疆水利科学研
究所等单位提出的公式更全面合理 且经验证符合国内情况 故本条规范予以采用
计算极限孔数 可以指导管网布置 也可验证毛管是否满足水头偏差要求 在有坡地形条
件下毛管极限孔数需试算确定 可采用附录 中列出的山西水利科学研究所提出的极限孔数计算
式
管道在压力流状态下 一处水力状态发生变化 如人工调节阀门 将使全系统水力状态产
生相应变化 近处影响更甚 因此 采用人工操作的调压装置 不仅管理麻烦 而且多个调压装置间
的相互影响 通过人工调节很难实现设计目标 因此规定在系统中不宜采用人工调节的调压装置
微灌工程技术规范 条文说明
微灌用聚乙烯管道
的弹性模量不到聚氯乙烯
管道的
相同流速下造成的
水锤压力不到 管材的一半 而且聚乙烯材料的断裂伸长率亦在
以上 埋入地下的管
道 爆破前荷载将向周围土壤转移 裸露于地面的只是毛管 上面有众多出水口 水锤压力对其基
本没有危害 实践中尚未见到聚乙烯管因水锤压力爆裂的报道 因此 对此种管道可不做水锤压力
验算 当关阀历时大于 倍水锤相长时 一般水锤压力不会超过正常压力的 倍 故可不验算
关阀水锤
塑料管的强度将随承压时间而衰减 因此 不能以新管道的试验压力作为长期使用条件下
承受冲击荷载的依据 美国塑料管道学会规定 在任何时候的总压力即运行压力加上水锤压力不
应超过系统额定压力的 倍 本规范予以引用
设备选择与工程设施
微灌工程设计选用的灌水器是否合适 直接影响到工程投资 灌水质量和管理工作难易 一般密植行种作物 要求条带湿润土壤 选用多出水口毛管或滴灌带比较合适 对于果树等植物 选 用多孔出水毛管 细流灌水器和微喷灌水器均能满足微灌要求
轻质土壤宜选用流量较大的滴头或微喷灌水器 以增大灌溉水的横向扩散范围 粘性土壤宜选 用流量较小的灌水器 以避免产生地表径流
干旱地区选用滴水或渗水灌水器 目的是减少地面蒸发损失 灌水器的制造质量用制造偏差 系数 表示 并按下列公式计算
式中
灌水器制造偏差系数
灌水器流量标准差
所测灌水器个数
所测灌水器的平均流量
微灌工程经常使用的水质净化处理装置有旋流水砂分离器 叠片式 筛网式过滤器和砂过
滤器 选择过滤器种类主要根据灌水器的孔径和水源水质条件 如选择筛网过滤器时 一般按灌水
器出水孔径的
来确定相应筛网目数和砂过滤器的清污能力 除此之外 选择水处理装
置时还要考虑这些装置本身的除污能力和特性 旋流水砂分离器能清除水中粒径大于
以上
的大比重颗粒 但不能清除水中的固体有机物 筛网过滤器的清污能力与筛网目数有关 目的
筛网能清除
以上的固体颗粒 但是很容易被大粒径的砂粒和水生藻类堵塞 从而降低过滤能