3.交通情况资料
交通情况资料包括项目区对外的交通运输能力及运输价格情况,以便进行投资效益计算。
4.有关发展规划和相关文件资料
进行微灌工程规划设计时,主要收集以下与滴灌工程规划设计有关的规划及文件资料:
(1)有关批准文件。主要包括立项申请的批件、可行性研究报告的批件、与工程项目有关的资金筹措承诺文件和环保单位的审批评估文件、有关部委要求的文件等。
(2)有关行业发展规划。主要包括所在地区的五年、十年中长期国民经济发展计划和规划、水利发展规划、水资源功能发展区划、农业发展规划及区划、节水灌溉发展规划、水土保持规划、城镇国民经济发展规划等。
(3)有关标准。主要包括SL207-98《节水灌溉技术规范》、SL103-95《微灌工程技术规范》等。
(4)相关材料。主要包括作物生产资料、土壤普查实测资料、不同作物灌溉制度资料、灌溉成本、用水定额与节水灌溉发展相关的资料。
第四节 微灌工程的设计标准
一、设计标准的概念
我国灌溉规划中常采用灌溉保证率法确定灌溉设计标准。微灌工程设计保证率应根据自然条件和经济条件确定。灌溉用水量得到保证的年份称为保证年,在一个既定的时期内,保证年在总年数中所占的比例称为灌溉用水保证率。在农田水利工程设计中,灌溉用水保证率时常是给定的数值,称之为设计保证率。设计保证可因各地自然条件、经济条件的不同而有所不同,就全国范围来讲,在50%-90之间。由于自然和经济条件的关系,一般在南方采用值较高,在北方采用值较低;在水资源丰富的地区采用值较高,水资源紧缺地区采用值较低;在自流灌区采用值较高,扬水灌区采用值较低;在作物经济价值较高地区采用值较高,在作物经济价值不高地区采用值较低;在近期计划中采用值较低,在远景规划中采用值较高。国家质量技术监督局和建设部联合发布的GB50288-99《灌溉与排水工程设计规范》中规定灌溉设计保证率应根据水文气象、水土资源、作物组成、灌区规模、灌水方法及经济效益等因素,按表4-1确定。
表灌溉设计保证率
灌水方法 地区 干旱地区 或水资源紧缺地区 地面灌溉 半干旱、半湿润地区 或水资源不稳定地区 湿润地区 或水资源丰富地区 喷灌、微灌 各类地区 作物种类 以旱作为主 以水稻为主 以旱作为主 以水稻为主 以旱作为主 以水稻为主 各类作物 灌溉设计保证率(%) 50-75 70-80 70-80 75-85 75-85 85-95 85-95 二、设计代表年及其选择方法
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设计代表年即作为设计依据的年份,通常是以往的年份中选出符合保证率的某一年作为设计代表年,并以此作为规划水源工程的依据。设计代表年的选择,应视掌握资料的情况,按气象资料或来水量资料或用水量资料进行选择,也可按来水、用水情况综合进行选择。
(一)按气象资料选择 1.用降水量资料
以灌区多年降水量资料组成系列,进行频率计算,推求符合设计保证率的降水量,并按照年降水量与其相近而其降水分布又对灌溉不利的原理,选择年份作为设计代表年。根据实际计算经验,可以选5个设计代表年,即降雨量频率为5%者为湿润年,25%者为中等湿润年,50%者为中等年,75%者为中等干旱年,95%者为干旱年。当灌区作物单一或存在主要作物时,如用年降水量计算,可能出现作物生长期降水频率与设计保证率不符的情况,故宜用主要作物灌水临界期的降水量进行频率计算,并据此设计代表年。
2.用蒸发量资料
用项目区年水面蒸发量(或主要作物灌水临界期的水面蒸发量)系列,以递增次序排列进行频率计算,选择频率和设计保证率相同(或相近)的年份作为设计代表年。
3.用蒸发量与降水量的差值
用年水面蒸发量与降水量的差值(或主要作物灌水临界期两者的差值)组成系列,以递增次序排列进行频率计算,并选择设计代表年。
(二)按来水量资料
用水源的来水量组成系列进行频率计算,选择频率和设计保证率相同(或相近)的年份作为设计代表年。采用此法时,应注意根据不同的水源类型对其供水量资料作认真分析,排除人为影响因素,以避免因没有考虑现状用水情况而造成的误差。
(三)按用水量资料选择
利用本地区的灌溉试验与生产实践资料或利用水文气象资料推求历年作物需水量,并通过频率计算符合设计保证率的代表年。此法需要较长系列的灌溉试验或调查资料,一般不易获得,且对所得资料应作分析修正,以建立在同一基础上。如用气象资料推算历年作物需水量,则计算工作量较大。
(四)按来水、用水资料综合选择
用来水和用水的差值或用调节后的蓄水容积组成系列进行频率计算,并选择设计代表年。此法反映了灌溉设计保证率的真实含义,但所需资料甚多,计算工作量大,工程规模较大的有条件项目区可以考虑采用。
第五节 微灌工程规划设计的方法步骤
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第四章 微灌工程规划设计
微灌工程规划布置是进行微灌工程规划设计的第一步。科学、合理的工程规划布置可以均衡合理地分配水流,方便管理,并且能够降低工程造价,因此是微灌工程设计中很重要的环节。
第一节 微灌工程规划布置
一、微灌工程总体布置
规划阶段工程布置主要是确定灌区具体位置、面积、范围及分区界限;确定水源位置,对沉淀池、泵站、首部等工程进行总体布局;合理布设主干管线。地形状况和水源在灌区中的位置对管道系统布置影响很大,一般应将首部枢纽与水源工程布置在一起。
1. 灌区范围的确定
根据工程建设方案的要求和行政区划及土地的具体情况,结合微灌技术的特点,选定微灌工程的位置,并确定微灌面积、范围及灌区的界限。
2.水源工程的布置
沉淀池、泵站、蓄水池、首部枢纽等统称为微灌水源工程。在布置水源工程时,一个重要的影响因素是水源的位置和地形。当有几个可用的水源时,应根据水源的水量、水位、水质以及微灌过程的用水要求进行综合考虑。通常在满足灌水量、水质需要的条件下,优先选择距灌区最近的水源,以便减少输水干管的投资。在平原地区利用井水作为微灌的水源时,应尽可能地将井打在灌区中心。蓄水和供水建筑物的位置应根据地形
地质条件确定,必须有便于蓄水的地形和稳固的地质条件,并尽可能使输水距离短。在有条件的地区尽可能利用地形落差发展自压滴灌。为了节省能源可以一级或多级提水灌溉,并应经过技术经济比较确定。在需建沉淀池的灌区,可以与蓄水池结合修建。
3. 系统首部枢纽和输水干管的布置
系统首部枢纽通常与水源工程布置在一起,但若水源工程距离灌区较远,也可单独布置在灌区附近或灌区中间,以便于操作和管理。
二、工程规模的确定
规划阶段应该首先进行水量平衡计算,以确定合理的控制面积。水源为机井时,应根据机井出流量确定最大可能的控制面积。水源为河、塘、水渠时,应同时考虑水源水量和经济两方面的因素确定最佳控制面积。
目前地表水滴灌工程,一个首部控制的灌溉面积一般为33.3~200hm2(500—3000亩),根据新疆特点,较为经济的控制面积为33.3~100hm2 (500~1500亩),最好不要超过200公顷(3000亩),而且大多数是灌溉单一作物。
目前可依据收集到的基本资料用下列方法计算:
1. 在水源供水流量稳定且无调蓄能力时,如利用机井灌溉,可用下式确定灌溉面积,称之为―以水定地‖。反之,灌溉面积已定时可求得系统供水量,如河、渠水源,也可用式计算,称之为―以地定水‖:
A?
?QC10Ia (4-1)
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Q?10IaA10mA (4-2) 或Q?TC?C式中:A——可灌面积,hm2; Q——可供流量,m3/h;
Ia——设计供水强度,mm/d; Ia =Ea-P0 Ea——设计耗水强度,mm/d; P0——有效降雨量,mm/d; C——水源每日供水时数,h/d; η——灌溉水利用系数。
2.在水源有调蓄能力且调蓄容积已定时,可按下式确定滴灌面积:
A??KV蓄10?IiTi (4-3)
式中:K——塘坝复蓄系数,K=1.0—1.4; η蓄——蓄水利用系数,η=0.6—0.7; V——蓄水工程容积,m3;
Ii——灌溉季节各月的毛供水强度,mm/d; Ti——灌溉季节各月的供水天数,d。 三、微灌管网的布置 一、毛管和灌水器布置 1.单行毛管直线布置
毛管顺作物行向布置,一行作物或几行作物布置一条毛管,滴头安装在毛管上或采用滴灌管(带)。这种布置方式适用于窄行密植作物(如蔬菜、花卉、棉花等)和密植果树。如图4-1。
2. 双行毛管平行布置
当滴灌高大作物时,可采用双行毛管平行布置的形式,沿树行两侧布置两条毛管,每株树两边各安装2-4个滴头。这种布置形式使用的毛管数量较多。如图4-2
3. 单行毛管环状布置 当滴灌成龄果树时,可沿一行树布置一条输水毛管,围绕每一棵树布置一条环状灌水管,其上安装3-6个单出水口滴头。如图4-3。 以上各种布置方式中毛管均沿作物行向布置,在山丘区一般采用等高种植,故毛管是沿等高线布置的。对于果树,滴头(或滴水点)与树干的距离通常为树冠半径的2/3。 果树毛管果树毛管果树毛管毛管果树毛管毛管 图4-1单行毛管直线布置图 4-2双行毛管平行布置 29
灌水器绕树环状管果树毛管 图4-3单行毛管环状布置
毛管的长度直接影响灌水的均匀度和工程费用,毛管长度越大,支管间距越大,支管数量越少。工程投资越少,但灌水均匀度降低。因此,布置的毛管长度应控制在允许的最大长度以内,而允许的最大毛管长度应满足设计均匀的要求,并由水力计算确定。
4.新疆大田作物滴灌毛管的布置形式
经过新疆各地不断的实践和探索,目前棉花、加工番茄膜下滴灌毛管的布置形式,,已形成一膜两管四行(一幅地膜布置两条滴灌带种植四行作物)、一膜一管四行、机械采棉等多种布置方式。几种大田膜下滴灌作物种植模式及毛管布置形式如图4-4、4-5、4-6所示。
棉花一膜二管四行种植膜式30滴灌带603060306030909090棉花一膜一管四行种植膜式图4-4 一膜两管四行布置图 2040206020402060204020滴灌带14001400 图4-5 一膜一管四行布置图 棉花机采棉宽窄膜种植膜式106610661074.6910661098.43150.54 图4-6 机采棉毛管布置图
二、干、支管的布置
干、支管的布置取决于地形、水源、作物分布和毛管的布置,应达到管理方便、工程费用少的要求。在山丘地区,干管多沿等高线布置。支管则垂直于等高线向两边的毛管配水。在水平地形,干、支管应尽量双向控制,两侧布置下级管道,以节省管材。当地形水平时,采用丰字形布置时,干、支管可分别布置在支管和毛管的中部,如图4-7所示。当沿毛管方向有坡度时,支管应向上坡方向移动,使上坡毛管长度短于下坡毛管。即存在支管定位问题,将在后面相关内容中详述。
目前,新疆应用面积较大的滴灌系统输水管网一般采用固定式管网,其布置形式主要采用树状管网,依据水源的种类和位置以及管网类型不同,其布置形式有如下几种。
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