果园滴灌设计

果园面积25hm2，南北长520m，东西宽480m。水平地形，测得有1/2000地形图。 2.土壤资料

土壤为中壤土，土层厚度1.5~2.0m，1.0m土层平均干密度1.4t/m3,田间持水量30%（以占土壤体积的百分比计），凋萎点土壤含水量10%（以占土壤体积的百分比计）。最大冻土层深度100m。

3.作物种植情况

果树株距3.0m，行距3.0m，现果树已进入盛果期，平均树冠直径4.0m，遮荫率约为70%。作物种植方向为东西向。以往地面灌溉实测结果表明，作物耗水高峰期为7月，该月日均耗水量5.6mm/d 4.气象资料

根据气象站失策资料分析，多年平均年降雨量585.5mm，全年降雨量的60%集中于7~9月，并收集到历年降雨量资料。 5.水源条件

该农场地下水埋深大于6m，在果园的西南边有一口井，抽水试验结果表明，动水位为20m时，出水量60m3/h。水质良好，仅含有少量沙（含沙量小于5g/h）。 滴灌系统规划设计参数 1. 滴管设计灌溉补充强度

有上述资料，高峰期耗水量Ee=5.6mm/d，遮阴率Ge=70%，因此遮阴率对耗水量的修正系数为krGe70%0.82 0.850.85因此，滴灌耗水强度为

EakrEc0.825.64.（6mm/d）

因上述Ea为好水高峰期的耗水强度，所以设计耗水强度取为

IcEa4.6（ mm/d）

不考虑淋洗水量，滴灌设计灌溉补充强度为

IaIc4.6（ mm/d）

2. 滴灌土壤湿润比 根据相关资料，对于宽行距作物，在北方干旱和半干旱地区，设计土壤湿润比可取20%~30%。考虑到苹果为经济作为，故滴灌湿润比取p≥30%。 3. 灌水小区流量偏差

灌水小区流量偏差qv=20%。 4. 灌溉水利用系数

由于灌溉的水量损失很小，根据有关资料灌溉水利用系数η=0.9。 水量平衡计算

1. 设计灌溉用水量

灌溉用水量是指为满足作物正常生长需要，由水源向灌区提供的水量。它取决于灌溉面积，作物生长情况、土壤、水文地质和气象条件等。

各年灌溉用水量不同，因此需要选择一个典型年作为规划设计的依据。 微灌工程一般采用降雨频率75%~90%的水文年作为设计典型年。（设计典型年的选择和计算

方法可以参考有关工程水文书籍） 2. 来、用水平衡计算

来、用水平衡计算的任务是确定工程规模，如灌溉面积等。本设计水源为井水，由基本资料可知，井的出水量为60m3/h，取日灌溉最大运行时数C=22h，则井水可灌溉的最大面积为

AQC600.92225.82（ hm2） 10Ia104.6本果园面积为25hm2，因此，该水源满足滴灌系统的要求。 灌溉器选择与毛管布置方式

选用某公司内嵌式滴灌管，壁厚0.6mm，内径15.4mm。低头额定工作压力ha=10m，额定流量qa=2.8L/h，流态指数x=0.5，滴头间距0.5m。采用单行直线布置，即一行果树布置一条滴灌管。

查相关表可知在中壤土中，这种滴头流量的湿润直径为0.8m，因此此种布置方下的湿润比

0.785D0.7850.82P100%33%30%SeSl0.53为

说明上述灌水器与毛管布置方式满足设计湿润比的要求。

滴灌灌溉制度拟定 1. 最大净灌水定额

微灌土壤计划湿润层深度取0.8m，土壤中允许的缺水量占土壤有效持水量的比例取40%，则

mmax1000Fd—0zp 10000.40.3—0.10.80.3321 mm

2. 毛灌水定额

如果采用m净=mmax ，则

m毛m净2123.3 mm 0.93. 设计灌水周期

Tm净214.56d Ia4.6m毛SrSl23.30.53—12.5 h qa2.84. 一次灌水延续时间

t如果采用灌水周期为2d的高频灌溉，每次的净灌水深度为4.4×2=9.2 （mm），毛灌水深度为10.22mm，一次灌水延续时间为5.47h。这样改变灌溉制度并不影响后面的水力设计。 支、毛管水头差分配与毛管极限长度的确定 当qv=20%时，灌水小区允许的最大水头偏差为

hmax10.65qxha10.650.2ll10.511012.77 m0.5hmin1—0.35qxhd1—0.350.2108.65 m

Hshmax—hmin12.77—8.654.12 m根据支、毛管水头差分配比，得

H毛0.55Hs0.554.122.26 mH支0.45Hs0.454.121.84 m计算毛管极限长度为

0.3

5.446H毛DLmINT1.75KSqa4.75S0.35.4462.2615.44.75 INT1.10.52.81.75 91 m 管网系统布置与轮灌组划分 系统允许的最大轮灌组数为

0.5

N最大CT224.568 个 t12.5CT2228 个 t5.47如果实行高频灌溉，灌水周期T=2d，则

N最大低频灌溉和高频灌溉的轮灌组数相同，因此灌水频率的改变并不影响后面的系统设计。

根据地块形状，采用毛管铺设长度为80m，毛管采用丰字形布置，整个灌区共有1040条毛管，每条毛管流量为Q毛—2.880/0.5448 (L/h)，整个灌区所有灌水器的流量和为

1040448/1000466 m3/h，如果划分为8个轮灌组，每个轮灌组的流量约为58.2m3/h，

该值小于水井的出水量，满足水量平衡的要求。 轮灌组数和每个轮灌组的流量确定以后，管网布置也有多种方案，下面采用两种方案进行比较。

方案1：共分8个灌水小区，一个灌水小区为一个轮灌组。灌水小区内支管长195m，双向控制130条毛管，每个轮灌组的流量为58.2m3/h,，如图1所示

方案2：共分24个灌水小区，一个轮灌组控制3个灌水小区。灌水小区内支管长65m，双向控制44条毛管，每个灌水小区流量为44448/100019.7 m/h，每轮灌组流量为59.1m3/h，如图2所示

3

图1 方案1管网布置 图2 方案2管网布置

方案1管道水力计算 1. 毛管实际水头损失

由于毛管实际铺设长度为80m，因此毛管实际的水头损失为

Q1.75毛H毛实际1.18.4101.75LFD1.75448/1000 1.11.18.4104800.36515.44.75 1.51m4因此，毛管进口水头为

h毛进口hminH毛实际ZAB8.651.51010.16m

2. 实际分配给支管进口水头计算

3. 每条支管双向控制130条毛管，单侧65条毛管。每条毛管流量为448L/h，相当于支管上有65个出水口，每个出水口的流量为448×2=6（L/h），每条支管长780/4=195（m）。如果支管采用D110PVC管（内径103mm），支管水头损失为

1.77Q支H支1.059.481044LF D.771.77665/100041.059.48101950.366 4. 4.77103 2.31mH支实际2.61m满足要求。支管进口水头为

h支进口h毛进口H支ZBC10.162.31012.47m

4. 分干管与干管水力计算

以第一轮灌为最不利轮灌组确定干管直径，分干管1长度为80m，干管长度为585m。由于采用一个轮灌组控制一个灌水小区，因此分干管1与干管流量相同。

Q分干QF58.2 m3/h

利用经济流速初选干管管径

D13Q1358.299 mm

选用管径D=110 mm的PVC管作为分干管1和干管。分干管与干管水头损失为

.77Q1分干H分干1.059.4810LD4.7758.21.774 1.059.481080 1034.77

2.65 m4.77Q1分干H干1.059.48 10LD4.7758.21.774 1.059.48105851034.77 19.42 m4干管进口水头为

h支进口h毛进口H支ZBC12.472.6519.42034.54m

5. 水泵扬程确定及水泵选型

如果首部枢纽水头损失（包括过滤器、控制阀、施肥装置、弯头和泵管等）H首部10m，则水泵总扬程为

Hh干进口H首部Z１—Z２h干进口H首部Ｈ动水位深34.54＋1020.54 m

6. 其他轮灌组水力计算 水泵扬程确定以后，还需要对其他轮灌组进行核算，计算其他分干管的直径或设置压力调节阀。有布置图知，轮灌组1与轮灌组2对称，这两个轮灌组又分别于轮灌组3和轮灌组4对称，轮灌组5和轮灌组6对称，这两个轮灌组有分别与轮灌组7和轮灌组8对称，因此只需对轮灌组5进行计算便可。由于轮灌组5与轮灌组1的面积、形状、支管（毛）长度和管径、支（毛）管流量均相同，因此轮灌组5支管进口点（F点）要求的水头为

h5支进口要求h1支进口12.47 m

干管Ｅ点的水头为

h干E点h干进口—HOE58.21.7734.54—1.059.4810195 4.7710328m4若分干管３采用变径管，即前段L111m 则由干管提供给轮灌组5支管进口的水头为

h干提供给5支进口h干E点—H支干328—15.412.6mh5支进口要求

上述方法是通过调节分干管的直径，来满足其他轮灌组的水头要求，也可不改变分干管的直径，在其他各轮灌组支管进口设置压力调节器，但这种办法会提高系统投资。 材料统计

表1为方案1滴灌系统设备材料表，表中材料数量为实际使用的量，没有考虑损耗。

表1 方案1滴灌系统设备材料表 规格名称 D16滴灌管 D16旁通 D16堵头 D16接头 D16毛管 D110PVC管 D90PVC管 D75PVC管 D110×50变径 2in 阀门 4in 阀门 4in法兰管接头 D110PVC管三通 D75×110变径 D110×90×110变径三通 D110弯头 SS-100砂过滤器 SFF 100×16施肥灌 4in 逆止阀 4in 水表 压力表 1in进排气阀 200JQ60潜水泵 泵管及其他附件

数量 83200 1040 1040 200 2000 2310 90 80 8 8 9 17 9 2 2 2 1 1 1 1 2 1 1 单位 m 个 个 个 m m m m 个 个 个 个 个 个 个 个 台 台 个 个 个 个 台 单价（元） 复价（元） 备注 毛管与PVC管连接 作为出地支管 接排水阀 排水阀 扬程65 m，流量 60m3/h 方案2管道水力计算 1.毛管实际水头损失

毛管铺设长度仍为80m，毛管实际的水头损失与毛管进口水头均与方案1相同，即

H毛实际1.51m，h毛进口10.16m。

2.支管实际水头差

实际分配给支管的水头差也与方案1相同，H毛实际2.61m。

3.支管管径与支管进口水头计算

每条支管双向控制44条毛管，单侧22条毛管。相当于支管上有22个出水口，每条毛管流量为448L/h，每个出水口的流量为448×2=6 （L/h），每条支管长33×2=66 （m）。 如果支管采用D63PE管（内径58mm），支管水头损失为

Q1.75支H支1.058.4104.75LFD1.75622/10004 1.058.410660.732

584.751.68mH支实际2.61m4故满足要求。支管进口水头为

h支进口h毛进口H支ZBC10.161.68011.84m

4.轮灌组划分

每个轮灌组控制3个灌水小区，为减少分干管和干管流量，降低系统投资，将每个轮灌组控制的灌水小区分散。各轮灌组控制的灌水小区如表2所示。

表2 轮灌组划分表

轮灌组号 第一轮灌组 第二轮灌组 第三轮灌组 第四轮灌组 第五轮灌组 第六轮灌组 第七轮灌组 第八轮干租 灌水小区号/灌水小区流量（m3/h） 1/19.7 2/19.7 3/19.7 4/19.7 5/19.7 6/19.7 7/19.7 8/19.7 9/19.7 10/19.7 1119.7 12/19.7 13/19.7 142/19.7 15/19.7 16/19.7 24/19.7 23/19.7 22/19.7 21/19.7 20/19.7 19/19.7 18/19.7 17/19.7 轮灌组流量（m3/h） 59.1 59.1 59.1 59.1 59.1 59.1 59.1 59.1 5.分干管与干管水力计算

以上轮灌组划分方法，第一轮灌组和第八轮灌组都有可能是最不利轮灌组，需要通过计算确定。按照最不利轮灌组确定水泵扬程后，还需要核算其他轮灌组，确定个分干管的管径，使各支管进口要求水头与干管、分干管提供的水头一致。或采用简单的办法，即在各支管进口或分干管进口安装压力调节器。