高效节水（滴灌）典型设计2015年中团灌区高效节水灌溉典型设计灌区概况：本次项目实施范围为遂川县 2015 年小型农田水利重点县遂川 县枚江乡中团灌区高效节水示范点，为中团灌区生态果园高效节水灌区，该 项目区灌溉面积为 580 亩，果园主要种植井冈蜜柚和梨树，该项目区目前尚 无有效节水灌溉设施，果树灌溉过程中，主要靠人工挑运南澳陂干渠里的水 进行灌溉，人工损耗大、灌溉效率极低为了解决这种问题，拟建高效节水 片灌溉面积 580 亩，灌溉方式采用滴灌灌区的灌溉水源为南澳陂干渠里的 水，南澳陂灌区为中型灌区，其引水枢纽位于珠田乡南村左溪河的河床中， 坝址以上集雨面积910km2,干渠渠首设计引用流量7.0m3/s,至枚江乡中团村处 干渠引用流量为3.0m3/s南澳陂干渠水量满足本次设计用水需求，其水质较 好，根据南澳陂干渠的水质及项目区的地形条件，本次设计灌区的灌溉供水 方式拟采用直供式滴灌工程总体布置：灌区灌溉拟引用南澳陂干渠内的水进行灌溉，灌溉方式 为直供式滴灌滴灌系统由水源工程、首部枢纽及配水管网组成首部枢纽 由加压设备、过滤器、施肥（药）装置、量测和控制设备等设施组成配水 管网由主干管、支干管、支管和毛管组成。
配水管网走向根据项目区果树种 植的株行距及地形确定，项目区内种植的井冈蜜柚和梨树其株距 2m,行距3m 项目区的首部枢纽位于灌溉片的西边，其主干管为西北至东南走向，支干管 垂直主干管布置间距160 m，支管垂直支干管布置，间距 50m，毛管垂直支管 布置，间距3m堆前灌溉片的首部枢纽位于灌溉片的西北角，其主干管为西 至东走向，支干管垂直主干管布置间距 160 m，支管垂直支干管布置，间距100 m，毛管垂直支管布置，间距 3m处理方案：本项目建设高效节水有效灌溉面积 580 亩，全部采用滴灌方式，根据项目区地形情况和可供水量情况，项目区分为 1个灌溉片，按灌溉片划分为1个灌溉单元，根据灌溉片的实地地形，划分为 5个轮灌组，45个 灌水小区工程设计：(1) 需水量项目区总灌溉面积为580亩，种植的作物为蜜柚，设计耗水强度 la根据 邻近灌区资料，采用其设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值，为 4mm,灌溉水利用系数n取0.9项目区总需水量按下式计算：q需二 10 38.67 4 =i43.22m3/htd 1000 0.9 12Q需:系统需水流量，m3/h; A :灌溉面积，hm2;:灌溉水利用系数，0.9; td :水泵日供水小时数，td = 12h;la：设计需水强度，mm,取4mm。
项目区取水点在P90%时最枯月均来水量为1.2m3/s=4320 m3/h，故南澳陂 干渠的来水量完全满足项目区需水需求2) 设计标准① 灌溉设计保证率：灌溉设计保证率取 90%② 灌溉水利用系数：项目区采用滴灌，灌溉水利用系数取 0.9③ 灌水小区灌水器设计允许流量偏差率［久］＜ 20%多口管道的首、末出 口压差不大于20%④ 灌水器的选择根据项目区地形和种植作物的特性，灌水器采用内镶式圆柱型滴头，流 量qd =6L/h，一棵树两个滴头镶于Dn 12PE微管上绕树布置根据土壤及所选 滴头流量湿润宽度Sw=1.06m,深度Z=0.8m,滴头最佳间距一般为湿润宽度的80% Se=0.8Sw=0.85m参数见下表滴头与毛管布设参数型号DKB-6-（ 100-400）毛管出水间距（m）2最佳工作水头范围h（ m）10~40毛管布设间距（m）3额定流量q（L/h）6灌水器压力流量关系式q =0.632h°'5滴头间距Se （m）0.85（3）滴灌系统设计项目区总灌溉面积为580亩，项目区内种植的作物为井冈蜜柚及梨树,按地形高低走向开挖台地种植，株距 2m,行距3m① 微灌工程灌水方式选择根据项目区内地形、土壤条件及作物类型，井冈蜜柚为常绿小乔木，高 2~3m左右。
为便于水肥管理本工程的灌溉方式选择滴灌② 微灌工程设计的技术参数确定本工程灌溉设计保证率取90%，灌溉水利用系数取0.9, Ia=5mm，C:滴 灌系统日最大运行时数td=12h，蜜柚株距2m，行距3m,拟定灌水器的设计 工作水头hd=10ma） 灌水器允许流量偏差率根据所选灌水器型号确定允许流量偏差率q/qmax _qmin =20%，满足要求qdqv :灌水器流量偏差率（%）；qmax :灌水器最大流量（L/h）；qmin :灌水器最小流量（L/h）；（b） 灌水器工作水头偏差率当久=20%时，灌水小区允许最大水头偏差为：1 1hmax =(1 0.65qv)xhd = (1 0.65 0.2严 10=12.77m1 1hmin =(1 0.35qv)xhd=(1 0.35 0.2)05 10=8.65mH 二 hmax -hmin=4.12m(c) 土壤湿润比P毛管单行直线布置，n=2, Sw =1.06m, Se=0.85m, St =2m, Sr =3m，则p n Se SwSt Sr2 0.85 1.062 3（b）设计灌水定额设计净灌水定额根据《微灌工程技术规范》采用下式计算:md =0.1 Zp（%x -诂）/式中：md —设计净灌水定额（mm）;—土壤容重，1.42g/cm3;z—计划湿润层深度，取0.8m;9 max—适宜土壤含水量上限（占干土重量百分比），为27%；9 min—适宜土壤含水量下限（占干土重量百分比），为22%； p—滴灌设计土壤湿润比，30%;n—灌溉水利用系数，0.9;经计算，md=18.9mm。
设计毛灌水定额按下式计算：‘ mdm =——=21mmnmd :设计净灌水定额（mm）m‘：设计毛灌水定额（mm）即单次设计灌水定额为21m m,折合每亩为14 m3/亩，则灌水小区灌溉用水量为8120m3c）设计灌水周期及系统工作小时数设计灌水周期由于无试验资料，按下式计算:T』la经计算，T=4.75d，设计灌水周期取5dd）一次灌水延续时间tm = 21 mm , St =2m， S「=3m, n=2, qd=6L/ht=mSSr=21V10.5hnqd 6汉2t :一次灌水延续时间（h）Sr ：植物的行距（m）St :植物的株距（m）qd :灌水器的设计流量（L/h）n:每株植物的灌水器个数计算一次灌水延续时间t=10.5h，实际取t=11h④微灌系统的布置灌溉系统工作制度通常分为全系统续灌和分组轮灌两种由于灌区灌溉 面积窄长，宜采用分组轮灌形式考虑现状蜜柚园均由农户分散经营，用水 同时率较高，轮灌组数不宜划分太多项目区内两个单元的轮灌组数应不大于最大轮灌组数最大轮灌组数按下式计算:maxCTt式中：Nmac —最大轮灌组数;c—系统日最大运行时数，为12h;T—最大设计灌水周期，5dt —一次灌水延续时间，为11h;经济计算Nmax=5.5组，则轮灌组数取5组。
灌溉单元总面积580亩，其地形地势是东南高，西北低，井冈蜜柚及梨树种植沿地势高差挖台地种植故拟在单元的西南角新建水源工程和首部枢纽，主干管沿地块中间布置，支干垂直主干管布置，间距 160 m,支管垂直支 干管布置，间距100m，毛管垂直支管（顺植物种植行）布置，间距 3m按 上述布置，鄢背灌溉单元划分 5个轮灌组，45个灌溉小区4）微灌系统水力设计（a）流量计算毛管：毛管采用Dn 16Pe滴灌管，长30~50m,其设计流量为毛管所带滴头设计流量的总和支管：其流量为同时工作的毛管设计流量之和即npQ支二、Q毛i =1式中：Q支一支管设计流量（m3/h）；n一同时工作的毛管条数；Q毛一毛管设计流量支干：其流量为同时工作的支管设计流量之和即noQ支干八Q支\=1式中：Q支干一支干管设计流量（m3/h）；n一同时工作的支管条数；Q支一支管设计流量主干管：干管流量根据轮灌组划分，取下级管段最大轮灌组的过流量为主干管的设计流量项目区支管、支干管、主干管各管段流量计算如下表：灌溉片支管流量计算表管段编 号长度(m)毛管长 度(m)毛管根 数毛管 开口 数毛管流量Q(L/h)支管流量Q(L/h)拟定支 管管径(mm)1-1支794927X 22530016200631-2 支：794927X 225 ：30016200P 631-3支874930 X 22530018000631-4支794927X 22530016200631-5 支:79492725 ：3008100P 501-6 支；634927X 22530016200632-1支794927X 22530016200632-2支794927X 225 130016200:632-3支7949P 27X 225「30016200632-4支794927X 22530016200632-5支794927X 22530016200632-6 支:7949—2725「3008100—503-1支794927X 22530016200633-2支794927X 22530016200633-3 支:7949P 27X 225 :30016200P 633-4支794927X 22530016200633-5支794927X 22530016200633-6支794927X 225 :30016200P 633-7支794927253008100503-8支794927253008100504-1支364913X 2253007800r 634-2支794927X 22530016200635-1支794927X 22530016200635-2 支:794927X 225 130016200r 635-3支794927X 22530016200635-4支794927X 22530016200635-5支7949[27X 22530016200:635-6 支「794927X 225 :30016200635-7支794927253008100505-8支794927253008100506-1支794927X 225「30016200—636-2支794927X 22530016200636-3支794927X 22530016200636-4支79r 49 127X 22530016200r 6317-1支794927X 22530016200637-2支834928 X 22530016200637-3支79r 49 127X 22530016200r 6317-4支754926 X 22530015600637-5支794927X 22530016200637-6支59r 49 120X 22530012000r 63 17-7支794927253008100638-1支794927X 22530016200638-2支77r 49 i26 X 22530015600r 6318-3支794927X 22530016200638-4支354912X 225300720063支干管各管段流量计算表管段编号管道长度（m）3流量Q (m /h)备注1-63190.91支干6-710058.5 :7-85024.38-95016.22-1010089.12支干10-1110040.511-12508.13-1350113.43支干13-141008114-1510048.615-165016.23-1750244支干4-1850113.45支干18-191008119-2010048.620-215016.24-225064.86支干22-2310032.45-2450100.57支干24-2510068.125-2610036.326-27508.15-285055.28支干28-2910023.4（b） 轮灌组划分根据上述灌溉单元的支管及支管流量计算，结合最大轮灌组数为 5组，灌溉片的轮灌组划分如下：灌溉片有8条支干，根据支干管计算的过流量，划分 5个轮灌组，1、8 支干为一个轮灌组，2、6支干为一个轮灌组，3、4支干为一个轮灌组，5、 7支干各为一个轮灌组，共5个轮灌组，满足要求。
c） 主干管流量灌溉片内主管的设计流量，根据轮灌组划分取下级管段最大轮灌组过流量确定主干管各管段流量计算表管段编号管道长度（m）流量 Q（ m3/h）备注0-1273153.9主干管1-2168153.9主干管2-3165153.9主干管3-4160153.9主干管4-5160100.5主干管（d）毛管实际铺设长度确定毛管在支管两侧或一侧布置，具体见平面布置图，其长度受地形、灌水 器工作压力范围、毛管进口压力等因素制约允许水头偏差分配给毛管的比例：r AH +L2J2 -LJgni）0.2 'i = 耳卡（却1）0.2+1丄1 -2胡一 1：1 :允许水头差分配给支管的比例；'2 :许水头差分配给毛管的比例；H :灌水小区允许的压力水头差， m;Li、L2:支管和毛管的长度，m;Ji、J2:沿支管和毛管的地形比降；印:支管上毛管布置系数，单侧布置时为 1，双侧布置时为2；ni :支管上单侧毛管的根数；本次计算取一个灌水小区来进行计算， H =4.12m, L1=79m，L2=49m,a1 =2， n1 =41， Ji=0.004，J2=0，将上述数据代入上式计算得：：勺=0.33, : 2 =0.67 贝S h支二-r H =0.33 4.12 = 1.36mAh毛 = ft, AH = 0.67 X4.12 = 2.76 m毛管的极限长度采用下式进行计算:Lm 二 INT5.446 h毛 D4.751.75KSqa0.364SLm—毛管允许的极限长度，m;q—滴头设计流量，L/h;S—分流孔间距，m;D—毛管直径，取 D=16mm ；K—毛管局部损失加大系数；取1.1。
计算得到丄m=154m，实际毛管长度50m小于极限长度，满足设计要求(e) 支，毛管水力计算因为毛管和支管均属多出口水管，且属等距、等量分流多孔管，其沿程水头损失按下式计算：hf' =hf F式中：hf'—等距、等量分流多孔管沿程水头损失;多口系数F采用克里斯琴森公式计算:N丄』41 -1 x2N 6N2F—多口系数;式中：F—多口系数；N—管道上出水口数目；m—流量指数，取 m=1.75;x—进口端至第一个出水口的距离与孔口间距之比；F 二N -Vbx支管长Li=79m,毛管长L2=49m,毛管沿植物行铺设，蜜柚种植的行距 为3m,株距为2m,故一条支管上的出水口为 N支=28, —条毛管上的出水口 为 N 毛=26，经计算 F 支=0.382，F 毛=0.3830.25管道沿程水头损失按勃拉休斯公式计算:式中：hf —水头损失，m;' —水的运动黏度（运动粘滞系数），取0.0131cm"/s；Q—流量，L/h ；hf1.47-J.75Qd4.75LL—管道长度，m;d—管道内径，mm;经计算一条毛管水头损失hf =1.01m,则hf'^hf F =0.39m，根据规范取局部损失为沿程损失的15%，则h毛 =0.43,则毛管入口工作水头为10.43m。
拟定带两侧毛管的支管管径取 Dn63 0.4Mpa PE管，带一侧毛管的支管管径取Dn50 0.4Mpa PE管支管水力计算结果如下：①带两侧毛管的支管：支管水头损失hf=2.59m,则hf^hf F =0.99m，根 据规范取局部损失为沿程损失的10%，则h支= 1.09，则支管入口要求的最小工 作水头为11.52m②带一侧毛管的支管：支管水头损失 hf=2.31m,则hf'=：hf F =0.88m,根 据规范取局部损失为沿程损失的10%,则h支=0.97,则支管入口要求的最小工 作水头为11.40mf）支干、主干管水力计算根据支干、主干管的计算流量，计算各管段的管径，采用勃拉休斯公式 计算，进行列表试算，结果见下表：支干、主干管水力计算成果表管段编 号管道长 度（m）流量Q（m3/h）管内径（mm）管道总水 头损失（m）选用管 材直径（mm）管道型 号备注0-1273153.9180.87.2200SDR21主干管1-2168153.9180.84.05200SDR21主干管2-3165153.9180.83.93200SDR21主干管3-4160153.9180.83.68200SDR21主干管4-5160100.5144.63.68160SDR21主干管1-63190.91130.65125SDR211支干6-710058.599.42.12110SDR217-8 15024.381.41.5590SDR218-9 15016.263.81.3275SDR13.62-1010089.11131.45125SDR212支干10-11 :10040.599.41.32110SDR2111-12508.181.40.7890SDR213-1350113.41131.5125SDR213支干13-141008199.41.26110SDR2114-1510048.681.41.1290SDR2115-165016.263.80.5275SDR13.63-17502481.42.2190SDR214支干4-1850113.41131.13125SDR215支干18-191008199.42.05110SDR2119-2010048.681.41.8390SDR2120-215016.263.80.6575SDR13.64-225064.899.41.45110SDR216支干22-2310032.459.62.1190SDR13.65-2450100.51131.36125SDR217支干24-2510068.199.41.05110SDR2125-2610036.381.40.9990SDR2126-2750:8.163.80.42 :75SDR13.65-285055.299.41.66110SDR218支干28-2910023.481.42.0590SDR21(g)最不利节点根据支干、主干管流量及管径计算表及滴灌系统配水管网布置，最不利 节点为29号节点，其管道为0-1-2-345-28-29管，总水头损失24.25m支管进 口最低工作水头要求为：11.52m,泵站地面高程为201.8m，29号节点的地面 高程为 199.0m，则最低要求工作水头为：H=199.0-201.8+11.52+24.25=32.97m(5)水源工程与首部枢纽设计项目区的灌溉水源为南澳陂干渠水，南澳陂干渠在项目区内河宽 3~5m，水深0.5m~0.8m，为抽取表层清水，需在南澳陂干渠旁新建集水井。
取水头部位于单元西南角，该处位于单元的较高处，地面 108.8m,南澳陂干渠在该处水深达0.6m，故在该处新建一集水井，集水井井壁采用 C20钢筋砼结构，井直径2.0m，深4.0m为安放首部枢纽，需建一泵房泵房平面 尺寸考虑首部枢纽安装要求，泵房平面尺寸为 3.0X 2.4m2,层高2.6m，地面高程109.00m,采用砖混结构灌溉单元最大过流量为153.9m3/h，最小工作水头32.97m,根据前述指标 选择一台150QJ-160-40/2潜水泵，水泵的性能参数如下：水泵性能参数表型号流量(m3/s)扬程(m3/s)转速(r/min)电机功率(kw)出水口直径(mm)150QJ-160-40/216040250030150根据南澳陂干渠的水质，首部枢纽选择加装 1个砂过滤器作为初级过滤, 在进入配水管网前端装200目的叠片式过滤器施肥罐容积按下式计算:CtFrA"C-式中：Cr—肥料罐容积，L ；Fr —每次施肥时单位面积上的施肥量，kg/hm2;A —施肥面积，hm2;c—肥料罐中肥料溶液的溶度，或稀释比（1:100或1:200）查相关资料，蜜柚树全年每株施肥量为纯氮 0.13~0.25 kg （不包括改土用肥），如折合成尿素约为0.25~0.5 kg，本次取0.4 kg/株，则每hm2施肥量为 660kg,灌溉单元总面积400亩，取稀释比1:100,经计算施肥罐容量为177L, 实际取施肥罐容量Cr=200L。