节水滴灌工程系统设计(2)

　　4.滴灌系统设计
　　根据地势及大棚的规格有差异，选取距离水源井最远且面积最大的14号棚作典型设计。14号棚种植面积为长×宽=180×9.2m，约折合2.5亩。
　　4.1灌水器的选择。
　　根据本小区的土壤条件和所种的作物为经济作物，所选迷宫式滴灌带，灌水器性能参数如下：
　　额定工作压力0.1（MPa），管径12（mm），滴头流量3（L/h），滴头间距0.4（m）。
　　4.2管网设计名。
　　采取枝状管网，供水干管路采用P340塑料管，埋于地下1.5m，分干管在棚内首段连接竖管，在棚纵向1/4和3/4处分别连接支管。出水竖管由两部分组成，下部仍为P340塑料管，高0.5m，上部铁管高1.8m，使出水口高出地面0.8m，便于滴灌系统过滤器、施肥罐等安装检修。支管为PE管，利用承插式旁通与PE滴灌带连接。
　　4.2.1选径。
　　根据公式d=1.13（Q/v）0.5计算
　　式中：d--管内径，m
　　Q--管内流量，m3/s
　　Q毛=滴头流量×毛管上滴头个数，Q毛=0.003×23=0.069m3/h
　　Q支=∑Q毛=0.069×60=4.14m3/h=0.00115m3/s
　　Q分干=Q支=0.00115m3/s，
　　Q干=∑Q毛=0.069m3/h×93条=6.417m3/h=0.00178m3/s，v--经济流速，1.0～1.5m/s，取v=1.3m/s
　　计算得d干=0.0418m=41.8mm，d分干=d支=0.0336=33.6mm
　　选择公称外径d干=50mm，d分干=d支=40mm
　　4.2.2极限孔数计算。
　　分干管进入大棚顺北侧墙根布置，至大棚90m和135m处，各分出两条支管，支管平行分干管，沿大棚长向布置，支管四条各45m；毛管沿大棚短向布置，每条支管设毛管60条，共设毛管240条各9m。
　　根据实践经验棚内滴灌带短向布置不必考虑极限孔数，按下式计算滴灌毛管的极限孔数。
　　Nm=INT（5.446[Δh2]d4.75/KSqd1.75）0.364计算。
　　4.2.3干管。
　　干管采用50P340管，埋于地下1.5m，由水源井至大棚分出14条分干管。分干管在每个大棚处利用40×50×40变径三通与干管连接。分干管顺大棚北侧墙根布置，在棚内首端连接竖管作为出水口，在大棚1/4和3/4处，分别接40等径三通和4090°弯头，然后分别用短接头接40×40×40等径三通，接40PE支管。
　　4.2.4支管。
　　沿大棚长向过道布置，采用40PE管，每条支管上接60根12PE毛管。支管与毛管采用承插旁通连接，在支管末端设40死堵。
　　4.2.5毛管。
　　毛管采用12PE管，为减少毛管上分流孔水头偏差，采用短管滴灌形式，沿大棚宽向
　　结合作物株行距布置，毛管间距为0.75m，滴头间距为0.4m。在毛管末端设12PE死堵。
　　4.2.6滴头。
　　因温室大棚较长，滴头较多，为降低工程造价，在满足各类蔬菜需水量要求的情况下，配置抗阻塞的孔口式滴头，滴头间距为0.4m。
　　4.3管网水力计算。
　　4.3.1毛管水力计算。
　　毛管设计进口水头按（4）式计算：
　　h0=hd+Khf（4）
　　式中h0--设计毛管进口水头（m）；
　　hd--滴头设计水头，hd=10m；
　　K--水头损失扩大系数，取K=1.1；
　　hf--毛管沿程水头损失按5）式计算；
　　hf=（fSqdm/db）[（N+0.48）m+1/（m+1）-（Nm（1-S0/S））]（5）
　　f--水头损失计算的函数，取f=0.6；
　　m--水头损失计算的指数，取m=1.7；
　　b--水头损失计算的指数，取b=4.7；
　　S--毛管上分流孔间距，S=0.4m；
　　qd--毛管上单孔设计流量，qd=3L/h；
　　d--毛管内径，d=12mm；
　　N--分流孔总数，N=23；
　　S0--毛管进口至第一个分流孔的间距，S0=0.2m；
　　经计算，hf毛=0.023m，h0毛=10.025m。
　　4.3.2支管水力计算。
　　按（4）和（5）式计算，式中：hd=10.025m、qd=69L/h、d=35.8mm、N=60、S0=0.375m，S=0.75m，其它符号意义相同，经计算支管沿程水头损失hf支=0.700m，支管进口水头h0支=10.795m。
　　4.3.3干管水力计算。
　　选择干管进口至分干管末端最后一个出水口，管线最长进行计算。按（6）式计算：
　　hf=fLQm/db（6）
　　f--沿程水头损失系数，硬塑料管f=94800，铸铁管f=625000；
　　L--管路长度，m；
　　Q--管内设计流量，m3/h；
　　d--管内径，mm；
　　m--水头损失计算指数，m=1.77；
　　b--水头损失计算指数，b=4.77；
　　干管hf=94800×120×6.4171.77/44.44.77=4.24m
　　分干管hf=94800×140×4.141.77/35.84.77=6.35
　　竖管hf=625000×2.3×4.141.9/35.85.1=0.25m
　　4.3.4系统工作水头。
　　H=hd+∑hf+hj+hsg+△Z（7）
　　式中H--干管设计进口水头；
　　hd--分干管末端工作水头，hd=h0支=10.795m；
　　∑hf--沿程水头损失，∑hf=4.24+6.35+0.25=10.84m；
　　hj--局部水头损失，取hj=20%∑hf=2.168m；
　　hsg--施肥罐、过滤器的水头损失，hsg=1.5m；
　　△Z--典型点与动水位高差，△Z=100.16-76.64=23.52m。
　　经计算H=10.795+10.84+2.168+1.5+23.52=48.823m。
　　4.4首部枢纽。
　　4.4.1过滤设施。
　　灌溉水源为地下水，腐化物较少，为防止水泥沙等杂质堵塞管路和滴头，故在棚内出水口上设40×120目筛网过滤器。
　　4.4.2施肥设施。
　　结合滴灌时施肥和农药，在棚内首部设置10L注塞式施肥罐。
　　4.4.3控制设施。
　　本系统通过阀门来控制系统压力和流量，在水泵出口和施肥罐处各安装塑料阀门，以便控制流量和肥料的施用量。
　　5.水泵选型
　　根据计算所得流量为6.417m3/h，工作水头48.823m，选择200QJ7-65/5型潜水泵，电机功率4KW，水管直径1.5吋。
　　[文章编号]1619-2737（2013）11-10-820
　　[作者简介]李强（1964.7-），男，职称：助理工程师，工作单位：阜新蒙古族自治县佛寺镇水利站。

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