滴灌工程设计 （1）总体方案
规划高标准蔬菜种植区内的滴灌区有可利用方塘3座，各方塘分别控制的田块及面积如表16：
（2）工程设计
三个方塘控制的滴灌面积相近，取方塘5及所控制的面积为典型说明滴灌设计过程。
方塘5控制的三个田块总面积为17公顷（255亩），种植早春或秋延茄果类蔬菜（如番茄、甜椒）为主，夏季主要以速生叶菜栽培居多，茄果类蔬菜一般采用地膜加棚膜覆盖栽培，株行距一般为30～50cm 。
考虑到项目区劳动力价格较高，设计采用固定式滴灌系统。 1）管网总体布设
方塘5位于控制区西南部，蔬菜南北向种植，输水干管南北向布置，支管东西向布置，通过三通、辅助支管将毛管与支管连接，把灌溉水流送至畦中，详见单体工程设计。
2）系统设计标准
当滴灌的均匀系数C n ＝98％，滴头的流量变差q v ≤10％时，取滴头的流态指数x ＝0.5，则滴灌的允许设计水头偏差率[h v ]应为：
[h v ]≤[h v ]≤
q v x 0. 10. 5
(1+0. 15)
1-x x
[q v ]
⨯0. 1
(1+0. 15) =25%
1-0. 50. 5
[h v ]≤0. 25
根据项目区土质情况，依据《微灌工程技术规范》（SL103—95），取滴灌的允许灌水强度P 允＝15mm/h。由于灌溉系统既要考虑到春、秋季果菜类的灌溉，又
要兼顾夏季速生叶菜的灌水，故取滴灌的设计湿润比P ＝90％。
3）毛管与滴头间距的确定
蔬菜密植根浅，一次滴灌定额很小，在种植品种方面，既可能有株行距较大的茄果类
蔬菜，也可能有密植的叶菜类蔬菜，拟定毛管的间距（S 1）为1.0m ，滴头间距（S e ）为0.3m ，一条毛管控制两行作物，并选择国内常用的φ16mm 迷宫式毛管，滴头流量取3 L/h，工作压力100kpa 。
4）毛管极限长度的校核
取滴头的工作压力为100kPa ，由于滴灌区地势平坦，支管接干管处不设水阻管或压力调节器，则系统支、毛管的允许压力差[∆h ]为：
[∆h ]=[h v ]h d
根据以上计算，将数值代入式中得
[∆h ]=0. 25⨯10
=2. 5(m )
按一般惯例，将允许水头差按0.55：0.45的比例分配给支、毛管:
[∆h ]毛=0. 55[∆h ]=0. 55⨯2. 5=1. 38(m )
[∆h ]支=0. 45[∆h ]=0. 45⨯2. 5=1. 12(m )
当滴灌中滴头流量为3.0L/h、滴头间距为0.3m 、滴灌均匀度为98％时，不考虑地形变化，φ16mm 毛管允许铺设的最大长度Ｌ毛为
L 毛
⎛5. 446[∆h ]d 4. 75
毛
=S ⨯INT
1. 75 RS e q d
⎛
⎛⎛⎛⎛
0. 364
式中：
Ｌ毛—毛管的极限长度，m S —滴头间距，为0.3m
INT
—取整符号
[∆h ]毛—毛管的允许水头偏差值，为1.38m
d —毛管内径，取14mm
R —水头损失扩大系数，R 一般取值范围为1.0～1.2，本次设计取R =1. 0
q d —滴头设计流量，为3.0L/h
经计算L 毛为：
L 毛
⎛5. 446⨯1. 38⨯144. 75
=0. 3⨯INT 1. 0⨯0. 3⨯3. 01. 75
⎛
⎛⎛⎛⎛
0. 364
=46. 14(m )
本次设计Ｌ毛取典型长度40m 可满足要求，因此支管典型间距为80m 。 5）滴灌制度的拟定 ①灌水定额
取计划湿润层深度z ＝0.3m ，滴灌土壤含水率上、下限分别为田间持水量的90％和
65％，即θm ax =0. 243, θm in =0. 185，滴灌水的利用系数取0.9，土壤湿润比P =90%, 耕层土壤容重γ=1. 38g /cm 3，则灌水定额m 滴为：
m 滴=
557yz (θm ax -θmix ) p
557⨯1. 38⨯0. 3⨯(0. 243-0. 185) ⨯90%
0. 9
=13. 37(m /亩)
3
η
=
取m 滴=13. 5m 3/亩=20. 22mm ②灌水周期
根据SL103—95，取蔬菜日耗水量E a =7. 20mm /d T =
m 滴E a
T 为
，则灌水周期η=
20. 227. 20
⨯0. 9=2. 81（d ）
③菜地一次灌水持续时间（t ）：
t =
m 滴S e S l
q d
=
20. 22⨯0.3⨯1. 0
3.0
=2. 02（h）
④轮灌区的划分。
根据田块布置的毛管及滴头数量，可以计算出单根毛管设计流量：
Q 毛=40/0. 3⨯3. 0=400（L /h ）=0. 40（m /h ）
3
取潜水泵出水量Q 泵
N =
Q 泵Q 毛
=
=80m /h
3
，则同时可以进行滴灌的毛管数量N 为：
N =200（条）
800. 40
=200（条），取
灌溉面积为S 1＝40×200×1.0＝8000m 2＝12亩
按系统每天工作T 1＝14h 计，则方塘控制一次灌水周期为：
T =
S ⨯t S 1T 1
式中
S —方塘控制的田块面积
t —菜地一次灌水持续时间，为14h
则：
T =
255⨯2. 0213. 50⨯14
=2. 73（d ）因此，采用上述轮灌方法比较经济合理。利计算 ①毛管水头损失计算：
Q 毛=n 滴q d
式中
Q 毛—毛管进口流量,L/h n 滴—毛管上滴头个数
6）各级管道管径的确定及水 n 滴=
L 毛S e
=
400. 3
=134（个）
Q 毛=134⨯3. 0=402（L /h ）
毛管内径为14mm>8mm,可认为管内流态为光滑紊流，故可按下式计算：
h f
m +1
fsq d ⎛(N +0. 48) =-N ⎛b
m +1d ⎛
m
m
(1-
s 0⎛
) ⎛s ⎛
式中
h r —等距多孔管沿程水头损s —分流孔间距，m,
本例取s
失，m
=0.3m
s 0—多孔管进口至首孔的间N —分流孔总数，本例取Nq d —灌水器设计流量，L/f —摩阻系数，查表1d —管内径，mm，本例dm —流量指数，m
=1.75
距，m,本例取s=0.3m
=134
d
h, 本例q=3.0L/h
-6，f=0.505=13.6mm
b —管径指数，b ＝4.75
将上述数据代入上式，得
h f 毛=
0. 505⨯0. 3⨯3. 0
14
4. 75
1. 75
⎛(134+0. 48)1. 75+10. 3⎛1. 75⨯⎛-134⨯（1-）（m 1. 75+10. 3⎛⎛
毛管局部水头损失可按沿程水头损失的20％考虑, 即：h w 毛=0. 2h f 毛=0. 2⨯0. 97=0. 19（m ）
⎛=0. 97）
毛管总水头损失为：
h f 毛+h w 毛=0. 97+0. 19=1. 16（m ）
②支管管径及水头损失计算：
3
设计同时有两条支管工作，则支管流量Q 支=Q 干/2=40(m /h )
取支管经济流速V 支=1. 3m /s , 则：
d 支=1000
4Q 支3600πv
＝18. 8
Q 支v
=104（mm )
。当支管末
选取φ110×5.3/0.6的PE 管为支管，其计算内径d 支
=99. 40mm
端200条毛管同时开启时，且支管局部水头损失为沿程水头损失的10％，则实际支管水头损失为：
沿程水头损失：
h f 支=
fQ 支L
b
d 支m
=0. 464⨯10
5
⨯
40
1. 77
⨯320
4. 77
99. 4
=3. 02(m )
式中：
h f f Q
—管道沿程水头损失（m ） —摩阻系数f =0. 464⨯10 —流量，（40m /h）
3
5
m —流量指数, m =1. 77 d —管道内径99.40mm
b —管径指数，b =4. 77
L —管道长度，支管长取320m
局部水头损失：
h w 支=10%h f 支=0. 1⨯3. 02=0. 30(m )
支管总水头损失为：3. 02+0. 30=3. 32(m ) ③干管管径及水头损失计算：
若取干管经济流速V 干为1.3m/s，干管管径为：
d 干=1000
4Q 干3600πV
=
4⨯803600⨯3. 14⨯1. 3
=147(mm )
根据市场可供商品PE 管情况，干管选用φ160×7.7/0.6 PE管，其计算内径为144.6mm ，干管水头损失计算为：
沿程水头损失：
h f 干=
fQ 干L
b d 干m
=0. 464⨯10⨯
5
80
1. 77
⨯350
4. 77
144. 6
=1. 88(m )
局部水头损失：按沿程水头损失的10％考虑，即：
h w 干=10%h f 干=0. 1⨯1. 88=0. 19(m )
干管总水头损失为：1. 88+0. 19=2. 07(m )
同理，经过计算, 滴灌区方塘的管道系统情况如表17。
各方塘配置的PE 管道干管(分干管) 选取的型号为φ160×7.7/0.6, 支管选取的型号为φ110×5.3/0.6，辅助支管的型号为φ63mm ，毛管的型号为φ16mm 迷宫式毛管。
7）滴灌首部枢纽布置设计
由于方塘为敞开水面水源，水中含有一定的有机物（如动植物残体和菌藻类微生物）及小于0.2mm 的泥沙, 因此，进入管网的水采用二次过滤。设计前级过滤器采用沙石过滤器，次级过滤器为网式过滤器。另外，为方便施肥，每个系统配一台施肥器。
8）机泵选型
①按下式计算滴灌系统设计水头H ：
H =Z p -Z b +h 0+
∑h
f
+
∑h滴灌工程设计
w
式中：
H —滴灌系统设计水头，m
Z P -Z b —典型毛管进口与水源动水位之间的高差，取5m h 0—典型毛管进口的设计水头，取h 0＝10m
∑h ∑h
f
—水泵至典型毛管进口的管道沿程水头损失 —水泵至典型毛管进口的管道局部水头损失
w
前已计算出, 干、支、毛管的沿程水头损失之和∑h f ＝0.97＋3.02＋1.88＝5.87m ，局部水头损失之和∑h w 1＝0.19＋0.30＋0.19＝0.68(m)。取二级过滤器冲洗排污前的水头损失之和为10m ，枢纽中各级闸阀的局部水头损失之和为1.0m 。则∑h w ＝0.68＋10＋1.0＝11.68（m ）。
H =5+10+5. 87+11. 68=32. 55(m )
经计算各方塘滴灌系统设计水头如表18:
②机泵选型
选用潜水泵为提水机具，根据管网设计流量和工作压力，查水泵手册，各系统水泵选型及主要技术参数见表19。
9）管网结构设计
由于当地的最大冻土层深度小于0.5m ，考虑到机耕对管道的影响，设计干（分干）、
支管的埋设深度（管顶以上）为0.6m 。为控制各支管的运行，支管首部设控制闸阀，尾部设泄水阀，各闸阀、泄水阀分别砌阀门井、泄水井保护。
为了防止因阀门启动，使管道内产生水锤引起爆管，经计算，支管阀门启闭时间不得小于7s 。因此，在运行管理时，应控制阀门的启闭时间在10s 以上，即可防止水锤的产生。
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