1、附 件 ：典型工程设计二一七年四月内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案1典型工程设计1.1 典型设计说明根据现有农田改造与新增农田灌溉不同、水源类型与单井出水量不同、耕地地形条件不同，选择不同的典型设计。地下水滴灌典型设计，选择坡耕地与平原耕地两种耕地类型和单井出水量及控制灌溉面积不同的四个组合类型。喷灌选择单机控制面积 300 亩、500 亩两种控制灌溉面积和小型扬水站地表水水源、地下水水源两种水源类型组合的四个类型。畦田地面灌溉选择一种类型。实施方案共选择了滴灌、喷灌灌溉两种节水灌溉方式下的 8 个典型设计。8 个典型区的主要指标详见表 1.1-1。表 1
2、.1-1 内蒙古“四个千万亩”典型工程设计类型耕地类型 水源类型 节水灌溉方 式 典型类型 典型工程设计类型类型 类型 方式 编号单井出水量或单机供水量（m 3/h）单井或单机控制面积（亩）坡耕地 1 32 1812 32 1513 50 220地下水 滴灌4 80 3205 （63+63）120 500地下水6 80 3007 120 500平原耕地地表水喷灌8 70 3001.2 滴灌典型设计1.2.1 水源工程设计滴灌工程水源工程设计包括水源井设计和井房设计。（1）更新水源井设计更新机井依据机井技术规范（GB/T50625-2010）并参考周边机井的设计进行。新打机井为混凝土管井和钢管井
3、，混凝土管井主要分布在赤峰市和通辽市，新打水源井的原因是更新和重新布局调整。设计混凝土管井的内径为 300mm，壁厚内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案250mm，下管深度为 60m，其中沉淀管 5m，滤水管 40m，井壁实管 15m。根据项目区水文地质情况，单井出水量分别为 50 m3/h 和 80m3/h。（2）井房设计由于原有机电井和现有可利用机电井没有井房，本次设计为了保护配电设备、水泵和滴灌工程首部系统的正常工作，每眼机电井建一个机井管理房，单个井房建筑面积 12m2，地面以上尺寸为：长宽高 434.3m，基础采用砖砌体和混凝土圈梁结构，地上墙体采用
4、砖砌体结构，井房内采用 C15 混凝土地面，房顶采用蓝色彩钢板。1.2.2 滴灌节水灌溉制度设计（1）灌溉设计保证率依据节水灌溉工程技术规范GB/T50363-2006，滴灌工程技术规范GB/T50485-2009，确定设计灌溉保证率为 85%。（2）基本资料项目区土壤主要为砂壤土，土壤干容重 1.42g/cm3，田间持水率为 23%，灌溉水利用系数为 0.95，项目区主要种植作物为玉米。（3）滴灌灌溉制度设计最大灌水定额计算最大灌水定额采用适宜水量法确定，采用公式：max=0.001zp(max-min)m式中 max最大净灌水定额（mm） ；土壤容重（g/cm 3） ，1.42 g/cm
5、3；z土壤计划湿润层深度（cm） ，取 50cm；p设计土壤湿润比，取 75%；max适宜土壤含水率上限（%） ，一般情况下玉米取田间持水率的 80%-90%，本次设计取 86%；min适宜土壤含水率下限（%） ，一般情况下玉米取田间持水率的 60%-70%，本次设计取 65%。计算结果：ms=0.0011.425075（19.78-14.95）=25.72mm内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案3上述计算结果为最大净灌水定额，实际需水要求可按下式确定：mms，本次设计选取净灌溉定额为 25.7mm（17m 3/亩）。根据项目区灌溉实际情况，滴灌灌溉水利用系数
6、取 0.95，故滴灌毛灌溉定额为 27mm（18m 3/亩）。设计灌水周期的确定=6.1，取 T=6 天dmTE式中 T设计灌水周期，d；ETd作物日蒸发蒸腾量，取设计代表年灌水高峰期平均值，取 4.2mm/d。作物灌溉制度在 85%保证率时左右，查内蒙古自治区主要作物灌溉制度与需水量等值线图，并考虑采用膜下滴灌玉米灌水量减少 20%左右，故项目区玉米需水量为 290269m 3/亩），作物生育期有效降水量为 180125m 3/亩），不考虑土壤储水量的差值，参考邻近类似地方的试验成果，确定玉米的净灌溉定额为 110144m 3/亩，滴灌的灌溉水利用系数 0.95 时，节水灌溉毛定额为 112
7、146m 3/亩。P=85%时玉米滴灌设计灌溉定额计算见表 1.2-1，玉米滴灌设计灌溉制度见表 1.2-2 及续表 1.2-2。表 1.2-1 玉米 滴灌 设计灌溉定额计算表（P=85%）行政区作物需水量（m 3/亩）有效降雨量（m 3/亩）缺水量（m 3/亩）净灌溉定额（m 3/亩）毛灌溉定额（m 3/亩）节水灌溉定额（m 3/亩）呼伦贝尔 290 180 110 110 116 112兴安盟 290 165 125 125 132 130通辽市 296 165 131 131 138 136赤峰市 296 165 131 131 138 136乌兰察布市 269 125 144 144
8、152 146表 1.2-2 玉米滴灌设计灌溉制度生育期及灌溉定额地区 灌溉形式 作物 灌水定额（m 3/亩） 灌水次数 生育期 灌溉定额（m 3/亩）10 1 苗期16 2 拔节16 3 抽雄呼伦贝尔 滴灌 玉米11 2 乳熟112内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案4续表 1.2-2 玉米滴灌设计灌溉制度生育期及灌溉定额地区 灌溉形式 作物 灌水定额（m 3/亩） 灌水次数 生育期 灌溉定额（m 3/亩）12 1 苗期18 2 拔节18 3 抽雄兴安盟 滴灌 玉米14 2 乳熟130续表 1.2-2 玉米滴灌设计灌溉制度生育期及灌溉定额地区 灌溉形式 作物
9、 灌水定额（m 3/亩） 灌水次数生育期 灌溉定额（m 3/亩）14 1 苗期18 2 拔节18 3 抽雄通辽市 滴灌 玉米16 2 乳熟136续表 1.2-2 玉米滴灌设计灌溉制度生育期及灌溉定额地区 灌溉形式 作物 灌水定额（m 3/亩） 灌水次数生育期 灌溉定额（m 3/亩）14 1 苗期18 2 拔节18 3 抽雄赤峰市 滴灌 玉米16 2 乳熟136续表 1.2-2 玉米滴灌设计灌溉制度生育期及灌溉定额地区 灌溉形式 作物 灌水定额（m 3/亩） 灌水次数生育期 灌溉定额（m 3/亩）10 1 苗期18 3 拔节乌兰察布市 滴灌 玉米18 3 抽雄146内蒙古自治区新增四个千万亩高效
10、节水灌溉 2016-2020 年实施方案514 2 乳熟一次灌水延续时间根据选取毛管（滴灌带）参数计算一次灌水时间 elmStq式中 一次灌水延续时间，h；tm设计毛灌水定额，27mm；灌水器间距，0.3m；eS毛管间距，1m；l灌水器设计流量， 2.8L/h。q经计算灌水器设计流量采用 2.8L/h 时，一次灌水延续时间为 2.9h。1.2.3 不同类型滴灌典型设计1.2.3.1 有关技术规范与技术标准依据（1）节水灌溉工程技术规范GB/T50363-2006；（2）机井技术规范GB/T50625-2010；（3）微灌工程技术规范GB/T50485-2009；（4）农田灌溉水质标准GB508
11、4-2005；1.2.3.2 出水量 32t/h 的水源控制大田滴灌典型设计（坡耕地）以机电井作为灌溉水源，单井出水量为 32m3/h，单井控制坡耕地面积为 181 亩，典型地块尺寸为 360m336m。（1）首部枢纽设计首部主要设备由施肥罐、过滤器及逆止阀等，地埋管坡度为 1:2000，首端高末端低，管内积水向末端排水井排放。滴灌灌溉系统首部设有逆止阀、排气阀、压力表、水表、水嘴、过滤器、施肥罐。过滤器作用是将水中的固体大颗粒、藻类、漂浮物沉淀过滤，防止这些污物进入滴灌系统堵塞滴头或在系统中形成沉淀。过滤器有沉淀池、拦污栅、离心过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片过滤器等，各种过滤器可以在首
12、部枢纽中单独使用，也可以根据水源水质情况组合使用。根据项目区水中固体砂颗粒含量很少的情况，内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案6过滤设备采用 3“离心加网式过滤器，过流量 32m3/h。在每个地块设置独立的施肥罐，施肥罐的作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、化学药品等在施肥罐内充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部，便于作物吸收，充分发挥肥效，同时减少肥料浪费，本系统选用容积为 100 升的施肥罐。（2）滴灌带选择根据目前国内市场上滴灌带的种类和水利性能，以及对各厂家滴灌带的应用调查，典型地块灌水器选择壁厚 0.2mm 的内镶式滴灌带，滴头工作压力为
13、100KPa，滴头间距 为 0.3m，毛管布置间距 为 1m，滴水流量 2.8L/h。eSlS（3）管网布设分干管及给水栓：根据地块大小、作物种植方向、毛管最大铺设长度和毛管的布设情况（双向或单项），首先确定分干管的布设位置和布设方向（垂直于种植方向），根据支管的布设情况（双向或单项），再确定分干管的布设长度和给水栓布设位置。本次典型地块设计，共布设分干管 3 条，间距 120m，每条分干管输水长度为 308m，典型地块分干管的输水总长度为 924m，考虑到运输、保管和施工安装过程中的损耗，实际管材总用量为 970m。给水栓布设按照 28m 的间隔均匀布设在分干管上，典型地块共布设 36 个给
14、水栓。干管：干管布设应根据地形高差、水源井的位置、分干管的布设情况并考虑管网各节点的压力均衡进行布设。本次典型地块干管的布设为：在地块高程较高处垂直于分干管的位置布设一条干管，在这条干管的中间垂直方向再布设一条干管，与位于低处的水源井连接，干管输水长度为 544m，考虑到运输、保管和施工安装过程中的损耗，实际管材总用量为 571m。干管和分干管具体布设见图 2，为避免冬季冻害，干管和分干管均采用地埋，管槽开挖根据滴灌工程设计图集及当地实际，沟槽断面为梯形，下口宽为管道外径加 0.3，即下口取 0.5m，上口宽取 1.5m，管槽开挖深度根据当地冻深情况确定为1m，为便于施工弃土堆放在沟槽一侧 0
15、.3m 以外，典型地块土方开挖、回填量均为2936m3。支管（给水软管）：支管是根据水源井的出水量、灌水小区大小和布设方式（双向或单项）进行布设，为均衡毛管的压力，一般情况支管应布设在灌水小区的中央，并与毛管垂直，另外支管与分干管上的给水栓相连接，且平行于分干管，支内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案7管长度是由支管上的毛管数量确定的。本次典型地块支管的布设为：在每根分干管上平行于分干管方向布设 12 根支管，支管布设方式为双向，每条支管长度为 28m，典型地块共设置 36 条 支 管 ， 总 长 度 为 1008m， 每 条 支 管 设 置 独 立 闸 阀
16、， 并 与 分 干 管 上 的给 水 栓 相 连 接 。支管为地面管道，具体布设见图 1-2-1。毛管：是直接向作物施水的管道，是滴灌系统中用量最多的管道，其作用是把管网中的压力水流均匀而稳定地分配到田间土壤，满足作物对水分的需要，还可随水施肥施药。毛管的布设是根据作物种植方向、作物种植行距、毛管单向最大铺设长度、支管中的水量和毛管的性能参数等因素确定的。根据项目区实际，本次典型地块毛管的布设为：毛管垂直于支管两侧呈鱼骨式布置，方向与种植方向一致，毛管间距为 1m，毛管上每隔 0.3m 设一个灌水器（滴头），灌水器流量 2.8L/h，工作水头为 10m。毛管用按扣三通与支管连接，毛管上不设球阀
17、，即同一支管上所有毛管同时工作，每条支管的两侧各布设 28 根毛管，每根毛管长 60m，典型地块共布设2016 根毛管，毛管总长为 120.96km。毛管为地面铺设管道，具体布设见图 7-2-2。支管及毛管为地面管道，为防止管材管件的丢失及损坏，每到冬季支管应及时收起妥善保存，毛管每年进行更新，由生产厂家回收。停泵或冬季不用时，为排除管道冲砂水和防止出地竖管积水冻害，在分干管道末端的最低处设排水井。内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案8（4）管材和管径选择根据当地类似工程实践经验，干管和分干管选择 PVC 管材，支管和毛管采用 PE管材。管网的干、分干、支、毛
18、各级管道管径按经验公式计算，计算管径和选取管径见表 1.2-3。表 1.2-3 各级管道设计管径计算表管 道 流量（m 3/h） 计算管道内径（mm） 双壁厚（mm） 设计管径（mm）干管（PVC 管） 32 102 6 110分干管（PVC 管） 32 102 6 110图 1-2-1 坡耕地大田滴灌典型地块工程布置图图 1-2-2 单支管控制面积布置图内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案9支管（PE 管） 16 58 2 63毛管（PE 管） 0.36 11.28 0.4 16（5）滴灌系统水力设计各级管道流量推算a、单根毛管设计流量单根毛管流量等于灌水器
19、流量乘以毛管上灌水器总数，即：Q 毛 =Nq=2000.0028=0.56(m3/h)即单根毛管的总流量为 0.56m3/h。式中 q滴头流量，2.8L/h；N毛管的滴头数，为毛管总长度滴头间距。b、支管设计流量支管双侧连接 56 根毛管，故支管设计流量为：Q 单支 Q 毛 N0.565631.36（m 3/h）式中 N支管上毛管的数目 N=56 条；Q 毛 单根毛管总流量。c、分干管设计流量Q 分干管 Q 支 31.36（m 3/h）d、干管设计流量Q 干 =Q 分干 =31.36（m 3/h）毛管铺设长度校核a、灌水小区最大水头差小区内最大、最小水头计算hmax=(1+0.65qv)1/x
20、hdhmin=(10.35q v)1/xhdhv= hmaxh min式中 h max滴头最大水头，m；hmin滴头最小水头，m；内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案10qv流量偏差率，取 0.2；x流态指数，取 0.5；hd额定压力，取 10m。计算得，h max=12.77m，h min=8.65m，h v=4.12m。b、灌水小区毛管铺设长度按照微灌工程技术规范要求，初步估算时，分配给毛管的水头差可取设计允许水头差的 50%，并以此计算毛管最大铺设长度。毛管水头损失为： 1.mfbQhLd式中 管道沿程水头损失，m；fh摩阻系数，0.505；管道流量，L
21、/h；Q管道内径，15.6mm ；d流量指数，1.75；管径系数，4.75；b管长，m。L计算得，毛管最大铺设长度为 65m，本次设计毛管长度为 60m，符合规范要求。轮灌制度的确定根据滴灌系统的布置，为保证系统各级管道安全稳定运行，故需将系统划分轮灌组。典型设计地块共有 1 条干管、3 条分干管，每条分干管共布设 10 条支管，支管共计 36 条。灌溉时开启 1 条支管闸阀，典型地块共布置 36 个轮灌组。运行时，每次灌水时间为 2.9 小时，即 2.9 小时可完成一个轮灌组。按照每天工作 21 小时计算，一天可以完成 7 个轮灌组的灌水定额，5.14 天可完成全部 36 组轮灌区，即一个灌
22、溉周期为 5.14 天，小于设计灌水周期。管网最不利点水力计算根据各级管道流量及最不利工作点的位置，根据前面给出的公式计算管网的水头损失。管道水力计算包括管道沿程水头损失和局部水头损失。内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案11a、管道沿程水头损失计算 mfbQhLdb、管道局部水头损失按沿程水头损失的 10%计算。计算结果见表 1.2-4。c、泵管损失计算H 泵管 =LI (1.2m/s)式中 L泵管长度，L=30m；I=0.00107 2/d1.3；管内流速，m/s；d管道内径，0.06m。按照上述公式计算，泵管水头损失为 12.31m。表 1.2-4 管网
23、最大水头损失计算表项目 干管 分干管 竖管 支管 合计f94800 94800 94800 89800Q32 32 32 16(mm)d102 102 59 60m 1.77 1.77 1.77 1.75b4.77 4.77 4.77 4.75(m)L424 19 2.5 14多孔系数 F0.5 1 1 1 0.397沿程水头损失(m) 4.87 0.22 0.39 0.23 5.31局部水头损失(m) 0.49 0.02 0.04 0.02 0.53总水头损失(m) 5.35 0.24 0.43 0.25 6.28管网压力分析本次典型设计主要针对坡耕地，地形高差变化较大，在满足管网最不利点水
24、头损失的同时，部分滴灌小区毛管接口压力大于选取毛管的爆破压力，因此需要进行压力调节，设计在毛管与支管连接处采用稳流三通，以保证滴灌系统正常运行。各内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案12节点扬程计算见表 7.2-5。滴灌典型地块小区流量偏差率计算： vvq1xh0.5qx（ ）根据小区地面软带及毛管损失计算得，滴灌典型地块小区水头偏差为 1.92m，则hv=0.192，通过上式计算可得小区流量偏差 qv为 0.096，小于微灌工程技术规范（GB/T 50485-2009）所要求的 0.2，故设计合理。内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020
25、年实施方案13表 1.2-5 小区各节点扬程计算表节点 管网损失 泵管损失 动水位 高差（相对水源） 过滤器 工作水头 总扬程 相对差值1 6.28 12.31 30 18 10 10 86.59 -12 6.15 12.31 30 16 10 10 84.46 -3.133 6.5 12.31 30 15.5 10 10 84.31 -3.284 6.86 12.31 30 14 10 10 83.17 -4.425 7.21 12.31 30 13 10 10 82.52 -5.076 7.56 12.31 30 11 10 10 80.87 -6.727 7.92 12.31 30 8.
26、5 10 10 78.73 -8.868 8.27 12.31 30 5.5 10 10 76.08 -11.519 8.62 12.31 30 3.5 10 10 74.43 -13.1610 8.98 12.31 30 1.5 10 10 72.79 -14.811 9.33 12.31 30 0.5 10 10 72.14 -15.4512 9.68 12.31 30 -0.5 10 10 71.49 -16.113 4.76 12.31 30 19 10 10 86.07 -1.5214 4.63 12.31 30 18 10 10 84.94 -2.6515 4.99 12.31 3
27、0 17 10 10 84.3 -3.2916 5.34 12.31 30 15 10 10 82.65 -4.9417 5.69 12.31 30 13 10 10 81 -6.5918 6.05 12.31 30 10.5 10 10 78.86 -8.7319 6.4 12.31 30 7 10 10 75.71 -11.8820 6.75 12.31 30 6 10 10 75.06 -12.5321 7.11 12.31 30 4.5 10 10 73.92 -13.6722 7.46 12.31 30 3 10 10 72.77 -14.8223 7.82 12.31 30 1.5
28、 10 10 71.63 -15.9624 8.17 12.31 30 0.5 10 10 70.98 -16.6125 6.28 12.31 30 19 10 10 87.59 026 6.15 12.31 30 18.5 10 10 86.96 -0.6327 6.5 12.31 30 16.5 10 10 85.31 -2.2828 6.86 12.31 30 14.5 10 10 83.67 -3.9229 7.21 12.31 30 12 10 10 81.52 -6.0730 7.56 12.31 30 11 10 10 80.87 -6.7231 7.92 12.31 30 9.
29、5 10 10 79.73 -7.8632 8.27 12.31 30 8.5 10 10 79.08 -8.5133 8.62 12.31 30 7.5 10 10 78.43 -9.1634 8.98 12.31 30 6 10 10 77.29 -10.335 9.33 12.31 30 4 10 10 75.64 -11.9536 9.68 12.31 30 2 10 10 73.99 -13.6（6）水泵的选型总扬程计算内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案14水源井动水位为 30m，泵管损失为 12.31m，最不利点管网损失为 6.28m，高差为 1
30、9m，滴灌带要求压力水头 10m，过滤器水头损失为 10m。则总扬程为：H 扬 =H 入 +H 动 +H 损 +H 过 +H 高差 =30+12.31+6.28+10+10+19=87.59(m)水泵的选型根据上述计算总扬程和系统总流量确定水泵的型号。本次设计拟选用 200QJ32-78/6 潜水泵，其性能及参数见表 1.2-6。表 1.2-6 潜水泵性能及参数水泵型号 流量（m 3/h） 扬程（m） 水泵效率（%） 配套功率（KW）200QJ32-91/7 32 91 72 13（7）典型地块设备材料用量及投资滴灌典型地块材料用量及工程量统计见表 1.2-7。表 1.2-7 典型地块设备材料
31、用量及投资表编号 工程及费用名称 单位 数量 单价（元） 合计（元） 备注第一部分 建筑工程 47913一 水源工程 296001 机电井 眼 1 20000 200002 井房 m2 12 800 9600二 节水灌溉工程 183131 管道工程 15913土方开挖 m3 2936 2.99 8779土方回填 m3 2936 2.43 71342 管道附属建筑物 2400排水井 1.2m 眼 3 800 2400第二部分 机电设备及安装 38595一 机电设备 350861 200QJ32-91/7 台 1 12836 12836 13KW2 配套变压器 台 1 10000 10000 按
32、50KVA 的 30%计取3 380V Km 0.35 35000 12250二 安装费 % 10 35086 3509内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案15续表 1.2-7 典型地块设备材料用量及投资表编号 工程及费用名称 单位 数量 单价（元） 合计（元） 备注第三部分金属结构及安装 111225一 金属结构 1011141 管泵连接体 套 1 480 4802 进排气阀 套 1 120 1203 逆止阀 套 1 320 3204 压力表（0.6MPa） 块 1 80 805 水表（dn50） 块 1 360 3606 过滤器（3 寸 A 双级） 套 1
33、 10000 100007 施肥罐（100L） 个 1 2800 28008 PVC 管 dn110(0.6MPa) m 1541 18.49 284939 地埋干管三通 dn110(0.6MPa) 个 5 32.28 16110 地埋分干管三通 （dn11063） 个 33 23.86 78711 地埋干管弯头 dn110(0.6MPa) 个 3 26.34 7912 异径接头（dn11063） 个 3 23.86 7213 出地竖管 dn63(0.6MPa) m 79 8.06 63814 地面弯头（dn63） 个 36 5.21 18815 阳螺纹直通（dn63） 个 144 5.38
34、77516 闸阀（dn63） 套 72 19.45 140017 钢卡 个 72 1.35 9718 PE 给水软带 dn63 m 1008 4.8 483819 滴灌带 dn16（0.2mm） km 120.96 250 3024020 泄水阀（dn25） 套 3 50 15021 堵头（dn63） 个 72 8.12 58522 按扣三通（dn16） 个 1008 1.24 125023 打孔器 个 4 50 20024 锁紧钳 把 4 50 20025 减压阀 套 14 1200 16800二 安装费 % 10 101114 10111第四部分临时工程 1845.99临时工程 % 3 6
35、1533 1845.99 建安工程的 3%第五部分独立费用 10577.671 项目建设管理费 % 1.3 199579 2594.52 一至四部分的 1.3%2 监理费 % 1 199579 1995.79 一至四部分的 1%3 勘测设计费 % 3 199579 5987.36 一至四部分的 3%基本预备费 % 5 210156 10508 一至五部分的 5%总投资 220664亩投资 1219 181 亩1.2.3.3 出水量 32t/h 的水源控制大田滴灌典型设计（平川地）以机电井作为灌溉水源，单井出水量为 32m3/h，单井控制平川面积为 151 亩，典型地块尺寸为 360m280m。
36、（1）首部枢纽设计内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案16首部主要设备由施肥罐、过滤器及逆止阀等，地埋管坡度为 1:2000，首端高末端低，管内积水向末端排水井排放。滴灌灌溉系统首部设有逆止阀、排气阀、压力表、水表、水嘴、过滤器、施肥罐。过滤器作用是将水中的固体大颗粒、藻类、漂浮物沉淀过滤，防止这些污物进入滴灌系统堵塞滴头或在系统中形成沉淀。过滤器有沉淀池、拦污栅、离心过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片过滤器等，各种过滤器可以在首部枢纽中单独使用，也可以根据水源水质情况组合使用。根据项目区水中固体砂颗粒含量很少的情况，过滤设备采用 3“离心加网式过滤器，过流
37、量 32m3/h。在每个地块设置独立的施肥罐，施肥罐的作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、化学药品等在施肥罐内充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部，便于作物吸收，充分发挥肥效，同时减少肥料浪费，本系统选用容积为 100 升的施肥罐。（2）滴灌带选择根据目前国内市场上滴灌带的种类和水利性能，以及对各厂家滴灌带的应用调查，典型地块灌水器选择壁厚 0.2mm 的内镶式贴片式滴灌带，滴头工作压力为100KPa，滴头间距 为 0.3m，毛管布置间距 为 1m，滴水流量 2.8L/h。eSlS（3）管网布设分干管及给水栓：根据地块大小、作物种植方向、毛管最大铺设长度和毛管的布设情况（双向或单项）
38、，首先确定分干管的布设位置和布设方向（垂直于种植方向），根据支管的布设情况（双向或单项），再确定分干管的布设长度和给水栓布设位置。本次典型地块设计，共布设分干管 3 条，间距 120m，每条分干管输水长度为 252m，典型地块分干管的输水总长度为 756m，考虑到运输、保管和施工安装过程中的损耗，实际管材总用量为 794m。给水栓布设按照 28m 的间隔均匀布设在分干管上，典型地块共布设 30 个给水栓。干管：干管布设应根据水源井的位置、分干管的布设情况并考虑管网各节点的压力均衡进行布设。本次典型地块干管的布设为：在地块中央垂直于分干管的位置布设一条干管，在这条干管的中间垂直方向再布设一条干管
39、，并与水源井连接，干管输水长度为 358m，考虑到运输、保管和施工安装过程中的损耗，实际管材总用量为 376m。干管和分干管具体布设见图 7-2-3，为避免冬季冻害，干管和分干管均采用地埋，内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案17管槽开挖根据滴灌工程设计图集及当地实际，沟槽断面为梯形，下口宽为管道外径加 0.3，即下口取 0.5m，上口宽取 1.5m，管槽开挖深度根据当地冻深情况确定为 2m，为便于施工弃土堆放在沟槽一侧 0.3m 以外，典型地块土方开挖、回填量均为2228m3。支管（给水软管）：支管是根据水源井的出水量、灌水小区大小和布设方式（双向或单项）进
40、行布设，为均衡毛管的压力，一般情况支管应布设在灌水小区的中央，并与毛管垂直，另外支管与分干管上的给水栓相连接，且平行于分干管，支管长度是由支管上的毛管数量确定的。本次典型地块支管的布设为：在每根分干管上平行于分干管方向布设 10 根支管，支管布设方式为双向，每条支管长度为 28m，典型地块共设置 30 条支管，总长度为 840m，每条支管设置独立闸阀，并与分干管上的给水栓相连接。支管为地面管道，具体布设见图 1-2-3。毛管：是直接向作物施水的管道，是滴灌系统中用量最多的管道，其作用是把管网中的压力水流均匀而稳定地分配到田间土壤，满足作物对水分的需要，还可随水施肥施药。毛管的布设是根据作物种植
41、方向、作物种植行距、毛管单向最大铺设长度、支管中的水量和毛管的性能参数等因素确定的。根据项目区实际，本次典型地块毛管的布设为：毛管垂直于支管两侧呈鱼骨式布置，方向与种植方向一致，毛管间距为 1m，毛管上每隔 0.3m 设一个灌水器（滴头），灌水器流量 2.8L/h，工作水头为 10m。毛管用按扣三通与支管连接，毛管上不设球阀，即同一支管上所有毛管同时工作，每条支管的两侧各布设 28 根毛管，每根毛管长 60m，典型地块共布设1680 根毛管，毛管总长为 100.8km。毛管为地面铺设管道，具体布设见图 1-2-4。支管及毛管为地面管道，为防止管材管件的丢失及损坏，每到冬季支管应及时收起妥善保存
42、，毛管每年进行更新，由生产厂家回收。停泵或冬季不用时，为排除管道冲砂水和防止出地竖管积水冻害，在分干管道末端的最低处设排水井。内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案18360（4）管材和管径选择根据当地类似工程实践经验，干管和分干管选择 PVC 管材，支管和毛管采用 PE管材。管网的干、分干、支、毛各级管道管径按经验公式计算，计算管径和选取管径见表 1.2-8。表 1.2-8 各级管道设计管径计算表管 道 流量（m 3/h） 计算管道内径（mm） 双壁厚（mm） 设计管径（mm）干管（PVC 管） 32 102 6 110分干管（PVC 管） 32 102 6
43、110支管（PE 管） 16 58 2 63图 1-2-3 平川地大田滴灌典型地块工程布置图图 1-2-4 单支管控制面积布置图内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案19毛管（PE 管） 0.36 11.28 0.4 16（5）滴灌系统水力设计各级管道流量推算a、单根毛管设计流量单根毛管流量等于灌水器流量乘以毛管上灌水器总数，即：Q 毛 =Nq=2000.0028=0.56(m3/h)即单根毛管的总流量为 0.56m3/h。式中 q滴头流量，2.8L/h；N毛管的滴头数，为毛管总长度滴头间距。b、支管设计流量支管双侧连接 56 根毛管，故支管设计流量为：Q 单支
44、 Q 毛 N0.565631.36（m 3/h）式中 N支管上毛管的数目 N=56 条；Q 毛 单根毛管总流量。c、分干管设计流量Q 分干管 Q 支 31.36（m 3/h）d、干管设计流量Q 干 =Q 分干 =31.36（m 3/h）毛管铺设长度校核a、灌水小区最大水头差小区内最大、最小水头计算hmax=(1+0.65qv)1/xhdhmin=(10.35q v)1/xhdhv= hmaxh min式中 h max滴头最大水头，m；内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案20hmin滴头最小水头，m；qv流量偏差率，取 0.2；x流态指数，取 0.5；hd额定压
45、力，取 10m。计算得，h max=12.77m，h min=8.65m，h v=4.12m。b、灌水小区毛管铺设长度按照微灌工程技术规范要求，初步估算时，分配给毛管的水头差可取设计允许水头差的 50%，并以此计算毛管最大铺设长度。毛管水头损失为： 1.mfbQhLd式中 管道沿程水头损失，m；fh摩阻系数，0.505；管道流量，L/h；Q管道内径，15.6mm ；d流量指数，1.75；管径系数，4.75；b管长，m。L计算得，毛管最大铺设长度为 65m，本次设计毛管长度为 60m，符合规范要求。轮灌制度的确定根据滴灌系统的布置，为保证系统各级管道安全稳定运行，故需将系统划分轮灌组。典型设计地
46、块共有 1 条干管、3 条分干管，每条分干管共布设 10 条支管，支管共计 30 条。灌溉时开启 1 条支管闸阀，典型地块共布置 30 个轮灌组。运行时，每次灌水时间为 2.9 小时，即 2.9 小时可完成一个轮灌组。按照每天工作 21 小时计算，一天可以完成 7 个轮灌组的灌水定额，4.3 天可完成全部 30 组轮灌区，即一个灌溉周期为 4.3 天，小于设计灌水周期。管网最不利点水力计算根据各级管道流量及最不利工作点的位置，根据前面给出的公式计算管网的水头损失。内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案21管道水力计算包括管道沿程水头损失和局部水头损失。a、管道沿
47、程水头损失计算 mfbQhLdb、管道局部水头损失按沿程水头损失的 10%计算。计算结果见表 1.2-9。c、泵管损失计算H 泵管 =LI (1.2m/s)式中 L泵管长度，L=30m；I=0.00107 2/d1.3；管内流速，m/s；d管道内径，0.06m。按照上述公式计算，泵管水头损失为 12.31m。表 1.2-9 水头损失计算表项目 干管 分干管 竖管 支管 合计f94800 94800 94800 89800Q32 32 32 16(mm)d102 102 59 60m 1.77 1.77 1.77 1.75b4.77 4.77 4.77 4.75(m)L253 114 2.5 1
48、4多孔系数 F0.5 1 1 1 0.397沿程水头损失(m) 2.90 1.31 0.39 0.23 4.44局部水头损失(m) 0.29 0.13 0.04 0.02 0.44总水头损失(m) 3.19 1.44 0.43 0.25 5.32管网压力分析经上述计算可知，管网远端最不利点压力损失为 5.32m，管网近端压力最大点压力损失为 2.42m，两点压力差为 2.9m。当满足最远点毛管工作压力时，最近点毛管压力小于选取的毛管允许承受压力（0.15MPa），设计合理。滴灌典型地块小区流量偏差率计算vvq1xh0.5qx（ ）内蒙古自治区新增四个千万亩高效节水灌溉 2016-2020 年实施方案22由滴管小区软带及毛管损失计算得，滴灌典型地块小区水头偏差为 1.92m，则hv=0.192，通过上式计算可得小区流量偏差 qv为 0.096，小于微灌工程技术规范（GB/T 50485-2009）所要求的 0.2，故设计合理。（6）水泵的选型总扬程计算水源井动水位为 30m，泵管损失为 12.31m，最不利点管网损失为 5.32m，平川地地面高差可忽略不计，滴灌带要求压力水头 10m，过滤器水头损失为 10m。则总扬程为：H 扬 =H 入 +H 动 +H 损 +H 过 =30+12.31+5.32+10+10=
