【摘 要】節(jié)水滴灌工程系統(tǒng)干管由水源井兩側(cè)沿南北方向布置，干管上設(shè)14條分干管。分干管進入大棚內(nèi)連接豎管后，各分出兩條支管，支管平行分干管，沿大棚長向布置，支管4條各。垂直支管單向分出60條毛管，毛管間距為0.75m、長度為9m，滴頭間距為0.4m，滴頭23個。額定工作壓力0.1（MPa） ，管 徑12 （mm）， 滴頭流量3 （L/h） 。水泵選型 ：流量為6.417m3/h，工作水頭48.823m，選擇200QJ7-65/5型潛水泵，電機功率4KW，水管直徑1.5吋。
【關(guān)鍵詞】節(jié)水；滴灌；系統(tǒng)；設(shè)計
1. 工程概況
�。�1）項目區(qū)內(nèi)共有人口2670人，其中農(nóng)業(yè)人口2580人，勞動力801人，土地面積0.85萬畝，耕地面積0.64萬畝，耕地主要以玉米、高梁等為主。經(jīng)濟收入以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)年產(chǎn)值260萬元，人均收入1980元。
�。�2）項目區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，多年平均降雨量489.5mm，多年平均蒸發(fā)量1900mm，年平均氣溫7.9℃。年最高氣溫24.1℃（七月份平均）年最低氣溫-10.7℃（一月份平均），最大風(fēng)力9級，風(fēng)速4.3m/s，無霜期165天，多年平均日照數(shù)2782.1小時，最大凍土深1.78m。
2. 工程布置
節(jié)水滴灌工程系統(tǒng)干管由水源井兩側(cè)沿南北方向布置，干管上設(shè)14條分干管。分干管進入棚內(nèi)連接豎管后，沿北側(cè)墻根布置，在1/4m和3/4m處，各分出兩條支管，支管平行分干管，沿大棚長向布置，支管4條各1/4棚長。垂直支管單向分出60條毛管，毛管間距為0.75m、長度為9m，每條滴灌帶毛管上滴頭間距為0.4m，布置滴頭23個。
3. 灌溉制度
3.1 灌水定額。
大棚內(nèi)種植型式是畦田耕作，畦寬0.75m，畦高0.3m，畦間距0.75m，畦上栽植兩行蔬菜間距0.6m，蔬菜株距0.4m，則株行距按0.75×0.4m計算，設(shè)計濕潤層深度按Z=0.3m計，土壤容重為γ=1.45g/cm3，灌溉水利用系數(shù)為η=0.90，設(shè)計濕潤比為P=50%，土壤濕度上下限分別按土壤田間持水率90%和60%計，土壤田間持水率為22%，則max=1980，
min=1320，按（1）式計算：
m=0.1γzP（max-min）/η （1）
經(jīng)計算灌水定額m=16mm。
3.2 一次灌水工作時間。
一次灌水工作時間t應(yīng)按（2）式計算：
t=mSeS1/ηq （2）
式中： m——設(shè)計灌水定額，m=16mm；
Se——滴頭間距，Se=0.4m；
S1——毛管間距，S1=0.75m；
η——灌溉水利用系數(shù)，η=0.90；
q——滴頭流量，q=3L/h；
經(jīng)計算一次灌水時間t=2小時。
3.3 灌水周期。
灌水周期T應(yīng)按（3）式計算：
T=m/Ea （3）
式中： m——灌水定額，m=16mm；
Ea——耗水強度，按大棚蔬菜耗水強度低限值計取，Ea=4mm；
則灌水周期T=4天。
3.4 系統(tǒng)工作制度。
允許的最多輪灌組數(shù)目按下式計算：
Nmax=C·T/nt
式中：N——允許的輪灌組數(shù)目
C——設(shè)計系統(tǒng)工作小時數(shù) （h）C=14h
T——設(shè)計灌水周期 （d）T=4d
t——一次灌水延續(xù)時間 （h）t=2h
n——一條毛管在所轄區(qū)移動次數(shù)
Nmax=14×4/（1×2）=28（組）
灌區(qū)內(nèi)有14棟暖棚，因此確定系統(tǒng)的工作制度為干管路分7組輪灌，棚內(nèi)分4組，共28個輪灌組。整個灌區(qū)共布置2412條毛管路，根據(jù)允許的輪灌組數(shù)確定同時工作的平均毛管數(shù)最小為87條。這種布置方案方便管理、節(jié)省投資并可以保證灌溉均勻。14棟棚規(guī)格差異很大，分組原則為同時工作的2條支管路上的毛管數(shù)之和接近平均值，以使水泵穩(wěn)定、高效的運行。
4. 滴灌系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)地勢及大棚的規(guī)格有差異，選取距離水源井最遠且面積最大的14號棚作典型設(shè)計。14號棚種植面積為長×寬=180×9.2m，約折合2.5畝。
4.1 灌水器的選擇。
根據(jù)本小區(qū)的土壤條件和所種的作物為經(jīng)濟作物，所選迷宮式滴灌帶，灌水器性能參數(shù)如下：
額定工作壓力0.1（MPa） ，管 徑12 （mm）， 滴頭流量3 （L/h） ，滴頭間距0.4 （m） 。
4.2 管網(wǎng)設(shè)計名。
采取枝狀管網(wǎng)，供水干管路采用P340塑料管，埋于地下1.5m，分干管在棚內(nèi)首段連接豎管，在棚縱向1/4和3/4處分別連接支管。出水豎管由兩部分組成，下部仍為P340塑料管，高0.5m，上部鐵管高1.8m，使出水口高出地面0.8m，便于滴灌系統(tǒng)過濾器、施肥罐等安裝檢修。支管為PE管，利用承插式旁通與PE滴灌帶連接。
4.2.1 選徑。
根據(jù)公式d=1.13（Q/v）0.5計算
式中：d——管內(nèi)徑，m
Q——管內(nèi)流量，m3/s
Q毛=滴頭流量×毛管上滴頭個數(shù)，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條=6.417m3/h=0.00178m3/s， v——經(jīng)濟流速，1.0～1.5 m/s，取v=1.3m/s
計算得d干=0.0418m=41.8mm，d分干=d支=0.0336=33.6mm
選擇公稱外徑d干=50mm，d分干=d支=40mm
4.2.2 極限孔數(shù)計算。
分干管進入大棚順北側(cè)墻根布置，至大棚90m和135m處，各分出兩條支管，支管平行分干管，沿大棚長向布置，支管四條各45m；毛管沿大棚短向布置，每條支管設(shè)毛管60條，共設(shè)毛管240條各9m。
根據(jù)實踐經(jīng)驗棚內(nèi)滴灌帶短向布置不必考慮極限孔數(shù)，按下式計算滴灌毛管的極限孔數(shù)。
Nm=INT（5.446[Δh2]d4.75/KSqd1.75）0.364計算。
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條分干管。分干管在每個大棚處利用40×50×40變徑三通與干管連接。分干管順大棚北側(cè)墻根布置，在棚內(nèi)首端連接豎管作為出水口，在大棚1/4和3/4處，分別接40等徑三通和4090°彎頭，然后分別用短接頭接40×40×40等徑三通，接40PE支管。
4.2.4 支管。
沿大棚長向過道布置，采用40PE管，每條支管上接60根12PE毛管。支管與毛管采用承插旁通連接，在支管末端設(shè)40死堵。
4.2.5 毛管。
毛管采用12PE管，為減少毛管上分流孔水頭偏差，采用短管滴灌形式，沿大棚寬向
結(jié)合作物株行距布置，毛管間距為0.75m，滴頭間距為0.4m。在毛管末端設(shè)12PE死堵。
4.2.6 滴頭。
因溫室大棚較長，滴頭較多，為降低工程造價，在滿足各類蔬菜需水量要求的情況下，配置抗阻塞的孔口式滴頭，滴頭間距為0.4m。
4.3 管網(wǎng)水力計算。
4.3.1 毛管水力計算。
毛管設(shè)計進口水頭按（4）式計算：
h0=hd+Khf （4）
式中 h0——設(shè)計毛管進口水頭（m）；
hd——滴頭設(shè)計水頭，hd=10m；
K——水頭損失擴大系數(shù)，取K=1.1；
hf——毛管沿程水頭損失按5）式計算；
hf=（fSqdm/db）[（N+0.48）m+1/（m+1）-（Nm（1-S0/S））] （5）
f——水頭損失計算的函數(shù)，取f=0.6；
m——水頭損失計算的指數(shù)，取m=1.7；
b——水頭損失計算的指數(shù)，取b=4.7；
S——毛管上分流孔間距，S=0.4m；
qd——毛管上單孔設(shè)計流量，qd=3L/h；
d——毛管內(nèi)徑，d=12mm；
N——分流孔總數(shù)，N=23；
S0——毛管進口至第一個分流孔的間距，S0=0.2m；
經(jīng)計算，hf毛=0.023m，h0毛=10.025m。
4.3.2 支管水力計算。
按（4）和（5）式計算，式中：hd=10.025m、qd=69L/h、d=35.8mm、N=60、S0=0.375m，S=0.75m，其它符號意義相同，經(jīng)計算支管沿程水頭損失hf支=0.700m，支管進口水頭h0支=10.795m。
4.3.3 干管水力計算。
選擇干管進口至分干管末端最后一個出水口，管線最長進行計算。按（6）式計算：
hf=fLQm/db （6）
f——沿程水頭損失系數(shù)，硬塑料管f=94800，鑄鐵管f=625000；
L——管路長度，m；
Q——管內(nèi)設(shè)計流量，m3/h；
d——管內(nèi)徑，mm；
m——水頭損失計算指數(shù)，m=1.77；
b——水頭損失計算指數(shù)，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
豎管hf=625000×2.3×4.141.9/35.85.1=0.25m
4.3.4 系統(tǒng)工作水頭。
H=hd+∑hf+hj+hsg+△Z （7）
式中 H——干管設(shè)計進口水頭；
hd——分干管末端工作水頭，hd=h0支=10.795m；
∑hf——沿程水頭損失，∑hf=4.24+6.35+0.25=10.84m；
hj——局部水頭損失，取hj=20%∑hf=2.168m；
hsg——施肥罐、過濾器的水頭損失，hsg=1.5m；
△Z——典型點與動水位高差，△Z=100.16-76.64=23.52m。
經(jīng)計算H=10.795+10.84+2.168+1.5+23.52=48.823m。
4.4 首部樞紐。
4.4.1 過濾設(shè)施。
灌溉水源為地下水，腐化物較少，為防止水泥沙等雜質(zhì)堵塞管路和滴頭，故在棚內(nèi)出水口上設(shè)40×120目篩網(wǎng)過濾器。
4.4.2 施肥設(shè)施。
結(jié)合滴灌時施肥和農(nóng)藥，在棚內(nèi)首部設(shè)置10L注塞式施肥罐。
4.4.3 控制設(shè)施。
本系統(tǒng)通過閥門來控制系統(tǒng)壓力和流量，在水泵出口和施肥罐處各安裝塑料閥門，以便控制流量和肥料的施用量。
5. 水泵選型
根據(jù)計算所得流量為6.417m3/h，工作水頭48.823m，選擇200QJ7-65/5型潛水泵，電機功率4KW，水管直徑1.5吋。
【關(guān)鍵詞】節(jié)水；滴灌；系統(tǒng)；設(shè)計
1. 工程概況
�。�1）項目區(qū)內(nèi)共有人口2670人，其中農(nóng)業(yè)人口2580人，勞動力801人，土地面積0.85萬畝，耕地面積0.64萬畝，耕地主要以玉米、高梁等為主。經(jīng)濟收入以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)年產(chǎn)值260萬元，人均收入1980元。
�。�2）項目區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，多年平均降雨量489.5mm，多年平均蒸發(fā)量1900mm，年平均氣溫7.9℃。年最高氣溫24.1℃（七月份平均）年最低氣溫-10.7℃（一月份平均），最大風(fēng)力9級，風(fēng)速4.3m/s，無霜期165天，多年平均日照數(shù)2782.1小時，最大凍土深1.78m。
2. 工程布置
節(jié)水滴灌工程系統(tǒng)干管由水源井兩側(cè)沿南北方向布置，干管上設(shè)14條分干管。分干管進入棚內(nèi)連接豎管后，沿北側(cè)墻根布置，在1/4m和3/4m處，各分出兩條支管，支管平行分干管，沿大棚長向布置，支管4條各1/4棚長。垂直支管單向分出60條毛管，毛管間距為0.75m、長度為9m，每條滴灌帶毛管上滴頭間距為0.4m，布置滴頭23個。
3. 灌溉制度
3.1 灌水定額。
大棚內(nèi)種植型式是畦田耕作，畦寬0.75m，畦高0.3m，畦間距0.75m，畦上栽植兩行蔬菜間距0.6m，蔬菜株距0.4m，則株行距按0.75×0.4m計算，設(shè)計濕潤層深度按Z=0.3m計，土壤容重為γ=1.45g/cm3，灌溉水利用系數(shù)為η=0.90，設(shè)計濕潤比為P=50%，土壤濕度上下限分別按土壤田間持水率90%和60%計，土壤田間持水率為22%，則max=1980，
min=1320，按（1）式計算：
m=0.1γzP（max-min）/η （1）
經(jīng)計算灌水定額m=16mm。
3.2 一次灌水工作時間。
一次灌水工作時間t應(yīng)按（2）式計算：
t=mSeS1/ηq （2）
式中： m——設(shè)計灌水定額，m=16mm；
Se——滴頭間距，Se=0.4m；
S1——毛管間距，S1=0.75m；
η——灌溉水利用系數(shù)，η=0.90；
q——滴頭流量，q=3L/h；
經(jīng)計算一次灌水時間t=2小時。
3.3 灌水周期。
灌水周期T應(yīng)按（3）式計算：
T=m/Ea （3）
式中： m——灌水定額，m=16mm；
Ea——耗水強度，按大棚蔬菜耗水強度低限值計取，Ea=4mm；
則灌水周期T=4天。
3.4 系統(tǒng)工作制度。
允許的最多輪灌組數(shù)目按下式計算：
Nmax=C·T/nt
式中：N——允許的輪灌組數(shù)目
C——設(shè)計系統(tǒng)工作小時數(shù) （h）C=14h
T——設(shè)計灌水周期 （d）T=4d
t——一次灌水延續(xù)時間 （h）t=2h
n——一條毛管在所轄區(qū)移動次數(shù)
Nmax=14×4/（1×2）=28（組）
灌區(qū)內(nèi)有14棟暖棚，因此確定系統(tǒng)的工作制度為干管路分7組輪灌，棚內(nèi)分4組，共28個輪灌組。整個灌區(qū)共布置2412條毛管路，根據(jù)允許的輪灌組數(shù)確定同時工作的平均毛管數(shù)最小為87條。這種布置方案方便管理、節(jié)省投資并可以保證灌溉均勻。14棟棚規(guī)格差異很大，分組原則為同時工作的2條支管路上的毛管數(shù)之和接近平均值，以使水泵穩(wěn)定、高效的運行。
4. 滴灌系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)地勢及大棚的規(guī)格有差異，選取距離水源井最遠且面積最大的14號棚作典型設(shè)計。14號棚種植面積為長×寬=180×9.2m，約折合2.5畝。
4.1 灌水器的選擇。
根據(jù)本小區(qū)的土壤條件和所種的作物為經(jīng)濟作物，所選迷宮式滴灌帶，灌水器性能參數(shù)如下：
額定工作壓力0.1（MPa） ，管 徑12 （mm）， 滴頭流量3 （L/h） ，滴頭間距0.4 （m） 。
4.2 管網(wǎng)設(shè)計名。
采取枝狀管網(wǎng)，供水干管路采用P340塑料管，埋于地下1.5m，分干管在棚內(nèi)首段連接豎管，在棚縱向1/4和3/4處分別連接支管。出水豎管由兩部分組成，下部仍為P340塑料管，高0.5m，上部鐵管高1.8m，使出水口高出地面0.8m，便于滴灌系統(tǒng)過濾器、施肥罐等安裝檢修。支管為PE管，利用承插式旁通與PE滴灌帶連接。
4.2.1 選徑。
根據(jù)公式d=1.13（Q/v）0.5計算
式中：d——管內(nèi)徑，m
Q——管內(nèi)流量，m3/s
Q毛=滴頭流量×毛管上滴頭個數(shù)，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條=6.417m3/h=0.00178m3/s， v——經(jīng)濟流速，1.0～1.5 m/s，取v=1.3m/s
計算得d干=0.0418m=41.8mm，d分干=d支=0.0336=33.6mm
選擇公稱外徑d干=50mm，d分干=d支=40mm
4.2.2 極限孔數(shù)計算。
分干管進入大棚順北側(cè)墻根布置，至大棚90m和135m處，各分出兩條支管，支管平行分干管，沿大棚長向布置，支管四條各45m；毛管沿大棚短向布置，每條支管設(shè)毛管60條，共設(shè)毛管240條各9m。
根據(jù)實踐經(jīng)驗棚內(nèi)滴灌帶短向布置不必考慮極限孔數(shù)，按下式計算滴灌毛管的極限孔數(shù)。
Nm=INT（5.446[Δh2]d4.75/KSqd1.75）0.364計算。
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條分干管。分干管在每個大棚處利用40×50×40變徑三通與干管連接。分干管順大棚北側(cè)墻根布置，在棚內(nèi)首端連接豎管作為出水口，在大棚1/4和3/4處，分別接40等徑三通和4090°彎頭，然后分別用短接頭接40×40×40等徑三通，接40PE支管。
4.2.4 支管。
沿大棚長向過道布置，采用40PE管，每條支管上接60根12PE毛管。支管與毛管采用承插旁通連接，在支管末端設(shè)40死堵。
4.2.5 毛管。
毛管采用12PE管，為減少毛管上分流孔水頭偏差，采用短管滴灌形式，沿大棚寬向
結(jié)合作物株行距布置，毛管間距為0.75m，滴頭間距為0.4m。在毛管末端設(shè)12PE死堵。
4.2.6 滴頭。
因溫室大棚較長，滴頭較多，為降低工程造價，在滿足各類蔬菜需水量要求的情況下，配置抗阻塞的孔口式滴頭，滴頭間距為0.4m。
4.3 管網(wǎng)水力計算。
4.3.1 毛管水力計算。
毛管設(shè)計進口水頭按（4）式計算：
h0=hd+Khf （4）
式中 h0——設(shè)計毛管進口水頭（m）；
hd——滴頭設(shè)計水頭，hd=10m；
K——水頭損失擴大系數(shù)，取K=1.1；
hf——毛管沿程水頭損失按5）式計算；
hf=（fSqdm/db）[（N+0.48）m+1/（m+1）-（Nm（1-S0/S））] （5）
f——水頭損失計算的函數(shù)，取f=0.6；
m——水頭損失計算的指數(shù)，取m=1.7；
b——水頭損失計算的指數(shù)，取b=4.7；
S——毛管上分流孔間距，S=0.4m；
qd——毛管上單孔設(shè)計流量，qd=3L/h；
d——毛管內(nèi)徑，d=12mm；
N——分流孔總數(shù)，N=23；
S0——毛管進口至第一個分流孔的間距，S0=0.2m；
經(jīng)計算，hf毛=0.023m，h0毛=10.025m。
4.3.2 支管水力計算。
按（4）和（5）式計算，式中：hd=10.025m、qd=69L/h、d=35.8mm、N=60、S0=0.375m，S=0.75m，其它符號意義相同，經(jīng)計算支管沿程水頭損失hf支=0.700m，支管進口水頭h0支=10.795m。
4.3.3 干管水力計算。
選擇干管進口至分干管末端最后一個出水口，管線最長進行計算。按（6）式計算：
hf=fLQm/db （6）
f——沿程水頭損失系數(shù)，硬塑料管f=94800，鑄鐵管f=625000；
L——管路長度，m；
Q——管內(nèi)設(shè)計流量，m3/h；
d——管內(nèi)徑，mm；
m——水頭損失計算指數(shù)，m=1.77；
b——水頭損失計算指數(shù)，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
豎管hf=625000×2.3×4.141.9/35.85.1=0.25m
4.3.4 系統(tǒng)工作水頭。
H=hd+∑hf+hj+hsg+△Z （7）
式中 H——干管設(shè)計進口水頭；
hd——分干管末端工作水頭，hd=h0支=10.795m；
∑hf——沿程水頭損失，∑hf=4.24+6.35+0.25=10.84m；
hj——局部水頭損失，取hj=20%∑hf=2.168m；
hsg——施肥罐、過濾器的水頭損失，hsg=1.5m；
△Z——典型點與動水位高差，△Z=100.16-76.64=23.52m。
經(jīng)計算H=10.795+10.84+2.168+1.5+23.52=48.823m。
4.4 首部樞紐。
4.4.1 過濾設(shè)施。
灌溉水源為地下水，腐化物較少，為防止水泥沙等雜質(zhì)堵塞管路和滴頭，故在棚內(nèi)出水口上設(shè)40×120目篩網(wǎng)過濾器。
4.4.2 施肥設(shè)施。
結(jié)合滴灌時施肥和農(nóng)藥，在棚內(nèi)首部設(shè)置10L注塞式施肥罐。
4.4.3 控制設(shè)施。
本系統(tǒng)通過閥門來控制系統(tǒng)壓力和流量，在水泵出口和施肥罐處各安裝塑料閥門，以便控制流量和肥料的施用量。
5. 水泵選型
根據(jù)計算所得流量為6.417m3/h，工作水頭48.823m，選擇200QJ7-65/5型潛水泵，電機功率4KW，水管直徑1.5吋。
