节水灌溉技术 课程设计指导书 学院： 水利建筑工程学院 专 业： 农业水利工程 年级： 2004级1、2班 指导教师： 李玉芳
0 节水灌溉技术 课程设计指导书 学 院： 水利建筑工程学院 专 业： 农业水利工程 年 级： 2004 级 1、2 班 指导教师： 李 玉 芳
目录 一、前言. .1 二、课程设计的目的.1 三、课程设计的意义.】 四、节水灌溉技术课程设计的前期准备工作.1 五、节水灌溉技术没计流程.2 六、节水灌溉技术课程设计报告编制提纲. .5 七、本课程设计的工作进度安排.6 八、滴灌工程设计
目 录 一、前言.1 二、课程设计的目的.1 三、课程设计的意义.1 四、节水灌溉技术课程设计的前期准备工作.1 五、节水灌溉技术设计流程.2 六、节水灌溉技术课程设计报告编制提纲.5 七、本课程设计的工作进度安排.6 八、滴灌工程设计.7
一、前言 由于我国各地水源、土骧、气象、种植作物及其管理模式、电力等条件各不相同，所以节水灌溉 技术形式众多，而因地制宜则是选择灌溉方式的一个基本准则。由于课程设计时间有限，只能选取 种应用前景较好、且比较广泛的灌溉方法一滴灌，作为课程设计的主要内容。希望通过本指导书提 供现有知识的一个摘要，以此作为指导设计滴灌系统之用，使同学们初步建立一个合乎逻辑的设计步 骤，以供遵循。本指导书能解决的问题很有限。如希望有所提高，同学们需进一步加强相关知识的学 习。 二、本课程设计的目的 节水灌溉技术课程设计是水建学院为本专业学生安排的一次全面性、总结性的教学实践环节。 它既是学生运用所学知识解决具体问题的一次尝试，也是学生走向工作岗位前的一次“实战演习”。 其主要目的有以下几方面 (1)巩固、联系、充实、加深、扩大所学基础理论和专业知识。 (2)提高运用所学知识水平以及解决实际问题的能力。 (3)敢于创新，并能正确地将独创精神与科学态度相结合， (4)初步掌握专业设计工作的流程和方法。 (5)养成严肃认真、刻苦钻研、实事求是的工作作风。 三、课程设计的意义 毕业设计无论是对学生还是教师，都是一个很重要的实践过程，它的作用主要体现在以下四个方 面： (1)可以提高学生多方面的能力，包括综合应用知识的能力：发现问题、解决问题的能力：资料 查询能力：课程设计报告的撰写能力等。 (2)可以缩短学生在未来工作岗位的适应期，使他们尽早进入“角色”，发挥作用 (3)可以加强师生间交流，发班教学中的不足，尽量缩小教与学之间的不同步差异。 4)可以发现学生中的优秀人才，并发现一些有价值的研究成果。 四、节水灌涿技术课程设计的前期准备工作 1.搜集规划设计区的基本资料。 包括地形、土壤与工程地质、水文气象、农作物、水源及动力等相关资料： 2.搜集有关节水灌溉技术设计的工具书 1
1 一、前言 由于我国各地水源、土壤、气象、种植作物及其管理模式、电力等条件各不相同，所以节水灌溉 技术形式众多，而因地制宜则是选择灌溉方式的一个基本准则。由于课程设计时间有限，只能选取一 种应用前景较好、且比较广泛的灌溉方法——滴灌，作为课程设计的主要内容。希望通过本指导书提 供现有知识的一个摘要，以此作为指导设计滴灌系统之用，使同学们初步建立一个合乎逻辑的设计步 骤，以供遵循。本指导书能解决的问题很有限。如希望有所提高，同学们需进一步加强相关知识的学 习。 二、本课程设计的目的 节水灌溉技术课程设计是水建学院为本专业学生安排的一次全面性、总结性的教学实践环节。 它既是学生运用所学知识解决具体问题的一次尝试，也是学生走向工作岗位前的一次“实战演习”。 其主要目的有以下几方面 （1）巩固、联系、充实、加深、扩大所学基础理论和专业知识。 （2）提高运用所学知识水平以及解决实际问题的能力。 （3）敢于创新，并能正确地将独创精神与科学态度相结合． （4）初步掌握专业设计工作的流程和方法。 （5）养成严肃认真、刻苦钻研、实事求是的工作作风。 三、课程设计的意义 毕业设计无论是对学生还是教师，都是一个很重要的实践过程，它的作用主要体现在以下四个方 面； （1）可以提高学生多方面的能力，包括综合应用知识的能力；发现问题、 解决问题的能力；资料 查询能力；课程设计报告的撰写能力等。 （2）可以缩短学生在未来工作岗位的适应期，使他们尽早进入“角色”，发挥作用． （3）可以加强师生间交流，发班教学中的不足，尽量缩小教与学之间的不同步差异。 4）可以发现学生中的优秀人才，并发现一些有价值的研究成果。 四、节水灌溉技术课程设计的前期准备工作 1. 搜集规划设计区的基本资料。 包括地形、土壤与工程地质、水文气象、农作物、水源及动力等相关资料； 2. 搜集有关节水灌溉技术设计的工具书
①节水灌溉技术标准选编.水利部农田水利司编.1999.6 ②滴灌工程设计图集.顾烈烽主编.2005.6 ③节水优秀设计成果选编.新疆兵团.2002.3 3。准备绘图工具。 五、节水灌涿技术设计程序 (一）设计程序流程图
2 ① 节水灌溉技术标准选编.水利部农田水利司编.1999.6 ② 滴灌工程设计图集.顾烈烽主编.2005.6 ③ 节水优秀设计成果选编.新疆兵团.2002.3 3. 准备绘图工具。 五、节水灌溉技术设计程序 （一）设计程序流程图
基本资料科 规范 地形地块2士壤3汽象作物与农艺措施⑤水6电力⑦管理方式 2制布与空参粉 别布 定参新 )水要：水土平衡分析、水质 设参数：小区允许偏差率、湿润比 4灌水器：流量 3)饱配水管网结构根式选择 间距和铺设方式 组 通过技术经济分析确 极限孔数和长度 带水是否为 压力补式 2)毛铺)管极限孔数与长度的 )主支、管、毛管的室 (2)系统护潘方案优速 5管水力计算和干、支管管轻的确定 (山)毛、辅管水力计理 。首细设计 3)压九、流量差(4)水链压力计辽 8,系统十建设计 引水、取水工程、沉淀池、泵房、闸阀井、镇墩、挂水井 。一分析 材、设备用量、初置投资。效益分析 技术经济不可行 技术经济评价 】技术经济可 设汁小结■
规范 (1)地形地块 (2)土壤 (3)气象 (4)作物与农艺措施 (5)水源 (6)电力 (7)管理方式 (1)qv≤［qv］ (2)hv≤［hv］ (3)qv≤20% 水泵 动力 设计小结 材料、设备用量、初置投资、效益分析 ９．投资、效益分析 技术经济评价 引水、取水工程、沉淀池、泵房、闸阀井、镇墩、排水井 ８．系统土建设计 ３．灌水小区水力设计 （２）毛（辅）管极限孔数与长度的确定 （１）允许水头偏差的分配 ７．系统土建设计 （１）水泵工作点（２）系统节点压力均衡计算 （３）压力、流量偏差率（４）水锤压力计算 ６．首部枢纽设计 水质净化、施肥施药、控制 保护、量测等设备的选型 （２）系统轮灌方案优选 ５．管网水力计算和干、支管管径的确定 （１）毛、辅管水力计算 （２）干、支管水力计算 ４．管网布置与系统工作制度的确定 （１）干、支、辅管、毛管的布置方案 ３．毛管长度的确定 通过技术经济分析确定毛管的极限孔数和长度 灌水周期、最大轮灌组数 (1)水源:水土平衡分析、水质 (2)首部枢纽:设备类型初定 (3)输配水管网结构模式选择 初设参数:小区允许偏差率、湿润比、 灌水定额、一次灌水延续时间 1.基本资料 初定参数 2.规划布置与初定参数 规划布置 (4)灌水器：流量、 间距和铺设方式 灌水器是否为 压力补偿式 技术经济不可行 技术经济可行
六、节水灌溉技术课程设计报告编制提纲 1.基本资料 2.系统规划布置及参数初定 2.1系统规划布置 2.2参数初定 2.3灌溉制度 3.灌水小区（毛管和辅管）的水力设计 3.1灌水小区允许水头偏差及其在毛管和辅管上的分配 3.2毛管极限孔数及极限长度 3.3辅管极限孔数和极限长度计算 4管网布置与系统工作制度的最终确定 4.1管网布置 4.2系统工作制度设计 5.灌区管网水力计算和干管管径确定 5.1毛管水力计算 5.2辅管水力计算 5.3支管水头损失计算 5.4干管管径确定和水头损失计算 6.首部枢纽设计 6.1渠灌区首部枢纽设计 6.2过滤器 6.3施肥灌 6.4控制量测设施与保护装置 7.系统运行复核 7.1水泵工作点校核 7.2节点压力均衡验算 7.3水锤压力验算与防扩 8.系统土建设计 9.材料设备用量
六、节水灌溉技术课程设计报告编制提纲 1.基本资料 2.系统规划布置及参数初定 2.1 系统规划布置 2.2 参数初定 2.3 灌溉制度 3.灌水小区（毛管和辅管）的水力设计 3.1 灌水小区允许水头偏差及其在毛管和辅管上的分配 3.2 毛管极限孔数及极限长度 3.3 辅管极限孔数和极限长度计算 4 管网布置与系统工作制度的最终确定 4.1 管网布置 4.2 系统工作制度设计 5.灌区管网水力计算和干管管径确定 5.1 毛管水力计算 5.2 辅管水力计算 5.3 支管水头损失计算 5.4 干管管径确定和水头损失计算 6 .首部枢纽设计 6.1 渠灌区首部枢纽设计 6.2 过滤器 6.3 施肥灌 6.4 控制量测设施与保护装置 7．系统运行复核 7.1 水泵工作点校核 7.2 节点压力 均衡验算 7.3 水锤压力验算与防护 8. 系统土建设计 9. 材料设备用量
七、本课程设计的工作进度安排 1.基本资料搜集，系统设计参数初步确定，第1天： 2.滴灌系统总体布置，第2天： 3.系统工作制度的确定，系统水力计算及设计，第3、4天： 4.绘制滴灌系统平面布置图，第5、6天： 5.编制设计说明书7天：
七、本课程设计的工作进度安排 1. 基本资料搜集，系统设计参数初步确定，第 1 天； 2. 滴灌系统总体布置，第 2 天； 3. 系统工作制度的确定，系统水力计算及设计 ， 第 3、4 天； 4. 绘制滴灌系统平面布置图，第 5、6 天； 5. 编制设计说明书 7 天；
八、滴灌工程课程设计指导 1.基本资料 一、地形 规划区交通使利，规划设计区规划面积1000亩一2000亩，规划设计区地形平坦，电力充足， 现有规划区1：2000地形图一份。 二、气象 多年平均降雨量176.9m,4一10月生育期平均降水量125mm,占全年平均降雨量的70.7%，每年 平均蒸发量1717.9m:4一10月生有期平均蒸发量1589.8mm,占平均蒸发量的92.54%。 冬季积雪年平均为21.3Cm,最大为34cm,最小为8c■：冬季最大冻土层厚度145cm左右。 规划设计区属于内陆半干早性荒漠气候，冬冷夏热，年平均气温6.7℃年平均最高温度8.6C,年 平均最小温度5.3℃，极端最高温度41.3℃，极端最低温度-38.9C。 全年无霜期多年平均174天，早霜9月下句至10月上中旬，晚霜4月下句至5月上中句，多年平 均日照1837.2小时。 多年平均相对湿度64.1%，4至10月生有期平均相对湿度53.6%。4月至11月多风，风向常为 东风，风力2-2.8级，5月至8月有大风，最大风速18-20/s,为西风，一年出现1一2次，持续时 间不超过4小时。 三、土壤 规划设计区土壤以草甸土为主，质地为中壤土和砂壤土，PH值7.8，土层厚度70c一100cm 土壤肥力较高。土壤容重1.48g/cm,田间持水率25%。 四、作物 表1棉花各生育期的需水量及根系深度表 各生有阶段发芽一期现蓄二开花花铃期 吐絮期 根系活动层深度 20 30-40 40-60 40 适宜土壤含水量 (占干土重量的百分 55%-70% 60%-75% 70%-80% 65%-80% 月均需水量 1.5一3.0m 5.0am 5.8m 3.0m-4.5m 棉花种植模式： 一膜两根毛管，一根毛管两行棉花。种植模式样见图1-1
八、滴灌工程课程设计指导 1.基本资料 一、地形 规划区交通便利，规划设计区规划面积 1000 亩——2000 亩，规划设计区地形平坦，电力充足， 现有规划区 1：2000 地形图一份。 二、气象 多年平均降雨量 176.9mm，4—10 月生育期平均降水量 125mm，占全年平均降雨量的 70.7％，每年 平均蒸发量 1717.9mm；4—10 月生育期平均蒸发量 1589.8mm，占平均蒸发量的 92.54％。 冬季积雪年平均为 21.3cm，最大为 34cm，最小为 8cm；冬季最大冻土层厚度 145cm 左右。 规划设计区属于内陆半干旱性荒漠气候，冬冷夏热，年平均气温 6.7℃年平均最高温度 8.6C，年 平均最小温度 5.3℃，极端最高温度 41.3℃，极端最低温度-38.9'C。 全年无霜期多年平均 174 天，早霜 9 月下旬至 10 月上中旬，晚霜 4 月下旬至 5 月上中旬，多年平 均日照 1837.2 小时。 多年平均相对湿度 64.1％，4 至 10 月生育期平均相对湿度 53.6％。4 月至 11 月多风，风向常为 东风，风力 2—2.8 级，5 月至 8 月有大风，最大风速 18-20m/s，为西风，一年出现 1—2 次，持续时 间不超过 4 小时。 三、土壤 规划设计区土壤以草甸土为主，质地为中壤土和砂壤土，PH 值 7.8，土层厚度 70cm—100cm， 土壤肥力较高。土壤容重 1.48g/cm，田间持水率 25%。 四、作物 表 1 棉花各生育期的需水量及根系深度表 各生育阶段 发芽—苗期 现蕾—开花 花铃期 吐絮期 根系活动层深度 20 30—40 40—60 40 适宜土壤含水量 （占干土重量的百分） 55%—70% 60%—75% 70%—80% 65%—80% 月均需水量 1.5mm—3.0 mm 5.0mm 5.8 mm 3.0mm—4.5mm 棉花种植模式： 一膜两根毛管，一根毛管两行棉花。种植模式祥见图 1-1
出出 棉花 滴孔 ,地职边 温润范围 9w-0.52 五、水源 地下水资源丰富，水质良好，地下水埋深8一10m,适宜灌溉，假设单井出水量在100m/一400m /h之间，能满足灌溉需求，最终流量须根据水土平衡计算确定。 六、电力 规划区电力资源丰富，使用方便，供电小时数20小时。 建议：将棉花膜下滴灌工程的基本资料填于表2，以便于计算时采用。 表2棉花膜下滴灌工程基本资料表 序号 分项 内容 面积. 地势. 1 地块 地理位置： 地形图：见平面布置图 类型： 十填察重： 田间持水量日田： 十堆溪度： 气象 年平均蒸发量： 多年平均降雨量 初霜日： 终霜日： 作物 作物名称： 种植方向： 株行距： 株距： 窄行： 赏行 作物耗水强度： 水源 水源类型：地下水，机井已建，出水量： 井水：水质良好，动水位20m 6 电力 配有动力电源，使用方使，供电小时数20小时
五、水源 地下水资源丰富，水质良好，地下水埋深 8m—10m，适宜灌溉，假设单井出水量在 l00m3 / h—400m3 ／h 之间，能满足灌溉需求,最终流量须根据水土平衡计算确定。 六、电力 规划区电力资源丰富，使用方便，供电小时数 20 小时。 建议:将棉花膜下滴灌工程的基本资料填于表 2，以便于计算时采用。 表 2 棉花膜下滴灌工程基本资料表 序号 分项 内容 面积： 亩 地势： 1 地块 地理位置： 地形图：见平面布置图 类型： 土壤容重： 2 土壤 田间持水量 Ө 田： 土壤深度： 年平均蒸发量： 多年平均降雨量： 3 气象 初霜日： 终霜日： 作物名称： 种植方向： 4 作物 株行距： 株距： 窄行： 宽行： 作物耗水强度： 水源类型： 地下水，机井已建，出水量： 5 水源 井水：水质良好，动水位 20 m 6 电力 配有动力电源，使用方便，供电小时数 20 小时
2.系统规划布置及参数初定 2.1系统规划布置 2.1.1系统选型 滴灌系统按管道的固定程度分为固定式、半固定式和移动式三种类型。固定式滴灌系统其各级 管道和滴头的位置在灌溉季节是固定的。其优点是操作方便、省工、省时、灌水效率高、效果好。缺 点是一次性投资大。 注：本次课程设计选用固定式滴灌系统， 2.1.2系统组成 固定式滴灌系统由水源工程，首部工程，输配水管网，蓄水池，灌水器等五部分组成。因水 分为地下水和地表水，所以滴灌系统组成略有区别，且主要区别表现在系统首部。 地下水：井水一潜水泵→过滤装置一主干管一分干管一支管一辅管一毛管一滴头 注：本次课程设计以地下水为水源。其系统组成为： (一)首部枢纽 首部枢纽包括动力机、水泵、变配电设备、施肥（药）装置、过滤设施和安全保护及量测控制 设施。过滤装置的作用是将水中的固体大颗粒、杂质等过滤，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。过滤装置有沉淀池、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。测控装置作用是方便系统 操作、运行管理，保证系统安全。它包括阀门、水表、压力表、排气阀、逆止阀。本系统设有逆止阀、 空气阀、压力表、流量控制阀门 (二)输配水管网 输配水管网包括主干管、分干管、支管、辅管、毛管及连接管件。干管起到为滴灌系统输送水 的作用：支管和辅管在系统中起控制滴灌带适宜长度，划分轮灌区的作用：灌水器作用是把末级管道 中的压力水流均匀而稳定地分配到田间，满足作物对水分的要求。 在各级管道的铺设当中，毛管沿作物种植方向铺设，毛管、支（辅）管、分干管、主干管依次 尽量相互垂直（具体情况应结合地块形状确定）：主干管、分干管采用PVC-U管，埋设在地下：支（辅）》 管、毛管采用PE管，均铺设于地面，支管、辅管管径见表3。 表3支、轴管管径表 管道名称及规格 外径(m) 内径(m) de75PE支管 75 72.8 de40PE辅管 40 362 de63PE支7 6 61.2 de32PE辅管 32 28.8
2. 系统规划布置及参数初定 2.1 系统规划布置 2.1．1 系统选型 滴灌系统按管道的固定程度分为固定式、半固定式和移动式三种类型。固定式滴灌系统其各级 管道和滴头的位置在灌溉季节是固定的。其优点是操作方便、省工、省时、灌水效率高、效果好。缺 点是一次性投资大。 注：本次课程设计选用固定式滴灌系统。 2.1.2 系统组成 固定式滴灌系统由水源工程，首部工程，输配水管网，蓄水池，灌水器等五部分组成。因水源 分为地下水和地表水，所以滴灌系统组成略有区别,且主要区别表现在系统首部。 地下水：井水→潜水泵→过滤装置→主干管→分干管→支管→辅管→毛管→滴头。 注：本次课程设计以地下水为水源。其系统组成为： （一）首部枢纽 首部枢纽包括动力机、水泵、变配电设备、施肥（药）装置、过滤设施和安全保护及量测控制 设施。过滤装置的作用是将水中的固体大颗粒、杂质等过滤，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。过滤装置有沉淀池、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。测控装置作用是方便系统 操作、运行管理，保证系统安全。它包括阀门、水表、压力表、排气阀、逆止阀。本系统设有逆止阀、 空气阀、压力表、流量控制阀门。 （二）输配水管网 输配水管网包括主干管、分干管、支管、辅管、毛管及连接管件。干管起到为滴灌系统输送水 的作用；支管和辅管在系统中起控制滴灌带适宜长度，划分轮灌区的作用；灌水器作用是把末级管道 中的压力水流均匀而稳定地分配到田间，满足作物对水分的要求。 在各级管道的铺设当中，毛管沿作物种植方向铺设，毛管、支（辅）管、分干管、主干管依次 尽量相互垂直（具体情况应结合地块形状确定）；主干管、分干管采用 PVC-U 管，埋设在地下；支（辅） 管、毛管采用 PE 管，均铺设于地面，支管、辅管管径见表 3。 表 3 支、辅管管径表 管道名称及规格 外径（㎜） 内径（㎜） de75PE 支管 75 72.8 de40PE 辅管 40 36.2 de63PE 支管 63 61.2 de32PE 辅管 32 28.8