农田水利灌溉系统滴灌工程设计

农田水利灌溉系统滴灌工程设计
摘要:本文结合某工程实例，就农田水利灌溉系统滴灌工程的设计进行了探讨，详细介绍了包括水源设计、系统水力计算等有关滴灌工程的主要设计内容，以期指导实践。

关键词:农业；灌溉；滴灌；设计
中图分类号： s611 文献标识码： a 文章编号：
滴灌灌溉属于微灌的一种，是当今世界上最省水、灌溉质量最好的农业灌水技术。

特别是在水资源的日益短缺的我国，大力应用滴灌灌溉显得十分迫切。

滴灌是利用滴头将水和肥料一滴滴均匀而缓慢地滴入作物的根部，借助重力渗透根区湿润土壤和保持最优的土壤含水量的一种灌溉技术。

为了确保农田水利灌溉系统滴灌工程的质量，我们要做好事前的设计。

1基本资料
该设计典型区占地面积7.2hm2，现有旱田区，地形比较平缓。

项目区无地表水资源，但有井为323眼。

典型区利用现有井进行灌溉，出水量为40m3/h。

根据规定，膜下滴灌要在600～1000m3/hm2范围内，因此设计灌溉定额采用900m3/hm2，单次最大灌水定额330m3/hm2。

2设计内容
2.1水源设计
典型区水源为地下水，根据选定典型区面积，采用满足典型区作物的最大耗水期灌水时用水量计算系统最小供水流量:
q=10aia/ηt (1)
式中a为典型区面积，hm2；q为系统最小供水流量，m3/h；ia
为设计供水强度，mm/d，取4mm/d；t为水源每日供水时数，h/d，取20h/d；η为灌溉水利用系数，取0.9。

经计算:
q=16m3/h，满足要求。

2.2管网系统设计
水源→加压提水设备(水泵)→首部装置(含过滤器、施肥设施等)→主干管→分干管→辅管→毛管(滴灌带)。

采用“梳齿”行布置，包括1条总干管，2条分干管；8条支管。

见图1。

图1管网系统设计
2.3灌溉制度
2.3.1灌水定额
典型区灌溉定额为900m3/hm2，单次最大灌水定额330m3/hm2。

2.3.2设计灌水周期
设计灌水周期可按下式计算:
t=(m/ea)η(2)
式中t为设计灌水周期，d；ea为设计耗水强度，mm/d，ea取4；m为设计灌水定额，mm，为32.4mm。

此值为作物需水高峰期的灌水周期。

经计算，典型区灌水周期t=7.29，取7d。

2.3.3一次灌水延续时间
具体公式为:
t=m·se·sr/(ηqd) (3)
式中t为一次灌水延续时间，h；qd为设计滴头流量，l/h，qd 取2.4；se·sr为作物株、行距，l/h，为0.3×1.3。

经计算，典型区一次灌水延续时间为5.3h。

2.3.4轮灌组的数目
根据水源流量和各级管道的经济管径、输水能力和作物的需水要求确定，同时使水源的水量与计划灌溉的面积相协调，一般可由下式计算:
n≤ct/t (4)
式中n为轮灌组的数目；c为系统一天的运行小时数，c取20h；t为灌水时间间隔(周期)，d；t为一次灌水延续时间，h。

经计算，n≤28
根据滴灌系统的布置，为保证系统持续稳定的压力，分散水流，降低管道水头损失，应确定合理的轮灌制度。

典型区面积7.2hm2，共有1条总干管，2条分干管，8条支管。

运行时先开启cd分干管上的4条支管，每条支管只打开一条辅管，同时打开的辅管为一个轮灌组，共8个轮灌组；待cd分干管灌溉结束后开启ab分干管上一侧2条支管，每条支管只打开一条辅管，同时打开的辅管为一个轮灌组，共16个轮灌组，典型区一共划分24个轮灌组。

cd分干管8个轮灌组，每组灌4.2h，ab分干管16个轮灌组，每组灌5.3h，
每天工作20h，连续工作6.0d，使全部地块灌完。

2.4设计流量的确定
2.4.1毛管设计流量
毛管的流量等于毛管上各滴头流量之和，即:
(5)
式中q毛为单侧毛管的总流量；nd为毛管滴头个数；qd为滴头设计流量。

经计算，q毛=432l/h
2.4.2辅管设计流量
辅管流量等于辅管上各毛管的流量和，若辅管两侧毛管长度相同，辅管流量可按下式近似计算:
q辅=2n毛q毛(6)
式中n毛为辅管上单侧毛管条数。

经计算，典型区q辅=8640l/h
2.4.3支管设计流量
支管设计流量为支管上一次开启的辅管流量之和。

q支=n辅q辅或q支=2n毛q毛(7)
式中n辅为支管上同时工作的辅管数目。

经计算，典型区q支=8640l/h
2.4.4干管设计流量
该干管上各支管流量之和最大的一组，当干管较长时，应逐段取不同的设计流量。

q干=n支q支(8)
式中n支为干管上同时工作的支管数目。

经计算，干管流量:qcd=17280l/h，qdo=34560l/h、q井－
o=34560l/h。

2.5系统水力计算
2.5.1滴灌灌水均匀度
(1)滴灌均匀系数。

水利部行业标准《微灌工程技术规范》规定，灌水器设计允许流量偏差率qv应≤20%，设计灌水均匀度≥0.95。

根据下列公式计算灌水均匀度:
（9）
式中cu为均匀度；qa为灌水器的平均流量；δq为每个灌水器的流量与平均流量之差的绝对值的平均值；qi为每个灌水器的流量；n为灌水器个数，典型区毛管长度54m，灌水器个数为180个，计算典型区cu=0.973＞0.95，满足要求。

(2)滴头工作水头偏差率。

滴头工作水头偏差率hv:
hv=qv{1+0.15(1－x)/xqv}/x (10)
式中qv为灌水器允许流量偏差率，qv取0.2，x为滴头流态指数，x为0.6。

经计算，4个典型区hv=0.34
(3)灌水小区允许水头偏差。

具体公式为:
［δh］=hv·hd (11)
式中hd为设计滴头工作水头，由灌水器压力流量关系式
q=0.528h0.6求得hd=12.5m。

经计算，典型区［δh］=4.25
2.5.2系统水力计算
按最不利的轮灌组计算水头损失，局部水头损失按沿程损失的一定比例估算，干管为0.05支管为0.1，毛管为0.2。

2.5.2.1毛管设计
(1)滴灌带的选型:根据有关设计资料，毛管选用天业生产的压边式16滴灌带。

(2)毛管极限滴头个数的确定。

具体公式为:
(12)
式中nm为毛管的极限分流孔数；δh2为毛管的允许水头差，m，△h2=β2△h，β2应经过技术经济比较确定，对于平地β2可取0.55；δh为灌水小区允许水头差，m；d为毛管内径，mm；k为水头损失扩大系数，一般为1.1～1.2；qd为滴头设计流量，l/h；so 滴头间距，m。

经计算，典型区nm=261，设计毛管滴头数180。

(3)极限长度具体公式为:
lm=nm·s
经计算，典型区lm=78.3，设计毛管长度54m，
(4)毛管沿程水头损失h毛(多孔管)，具体公式为:
(13)
式中f、m、b分别为摩阻系数，流量指数和管径系数；n为出水孔个数；s0为进口至首孔的间距，m。

毛管选用16pe管。

经计算，典型区毛管总水头损失为0.95m，［△h2］=0.55×
4.25=2.34m，h毛＜［△h2］均满足毛管水头偏差要求。

(5)毛管进口压力水头计算。

具体公式为:
(14)
经计算，典型区毛管进口压力水头为13.14m，毛管管径16，滴头间距300mm，工作压力水头20m，滴头流量2.4l/h。

2.5.2.2辅管设计
(1)辅管沿程水头损失计算:
(15)
辅管选用32pe管。

经计算:典型区辅管总水头损失为0.93m，辅管与毛管水头损失之和为1.88m＜［δh］=4.25。

(2)辅管进口工作压力水头计算:
(16)
经计算，典型区辅管进口工作压力水头为14.83m，管径32，工作压力水头20m。

2.5.2.3支管设计
支管沿程水头损失计算:
(17)
式中q为管道流量，l/h；l为管道长度，m；d为管道内径，mm；
支管选用φ63pe管。

经计算，典型区一支管总水头损失1.33m，工作压力水头40m。

2.5.2.4干管设计
根据运行方案，流量确定后，根据经济流速或经济水力坡度预选管径，然后计算系统各部分水头损失，校核各管段承压力，最后确定干管管径。

干管沿程水头损失，具体公式为:
(18)
典型区干管采用φ75pe管。

经计算，典型区干管总水头损失
7.62m，工作压力水头60m。

2.6水泵及动力设备配套
根据设计流量40m3/h和设计水头61.78m选用水源井水泵型号为175qj40－72/6型泵，配套功率22kw。

3结语
滴管系统不仅改善了农田水利的设施，还有利于减轻劳动强度，是值得大力推广的灌溉方法。

为了配合大力引进滴灌灌溉系统，要做好滴管系统主要内容的设计，以确保施工的顺利和设施使用的方便，并确保滴灌系统可以对农田有促进作用。

参考文献
[1] 李福泽、傅林霞.膜下滴灌工程设计[j].农业科技与信
息.2011（08）
[2] 周冬.温室滴灌工程的规划设计与管理[j].内蒙古农业科技.2004（s2）。