半固定喷灌设计
一、基础条件：
以200亩为标准单位进行设计，地块500米×266米。地形平坦，水源为井水，出水量大于40米3/小时。项目区种植牧草。
二、设计依据:
《喷灌工程技术规范》GBJ85—85
《节水灌溉技术规范》SL207-98
1、喷灌系统规划设计参数的确定：
⑴ 灌溉水利用系数 η=0.85；
⑵ 灌水均匀度 Cu=85%；
⑶ 设计耗水强度为4mm。
⑷ 干管采用PVC管，公称压力0.8Mpa；
⑸ 支管采用PE管，公称压力0.4Mpa；
2、灌水器的选择：
考虑所种植的作物和经济因素及用户要求，决定采用半固定式喷灌系统。喷头选用NAAN502-H喷头，喷嘴直径2.5mm，喷头布置间距10米×10米。
该喷头的特点：①喷洒水量分布均匀度超过90%；②所带快速接头，拆卸移动安装方便；③喷洒水滴小，防止形成径流及土壤板结；④抗腐蚀不锈钢弹簧及喷头轴杆；⑤耐冲击塑料材料抗化学腐蚀。
3、系统工程布置：
系统组成：该喷灌系统由水源、首部枢纽、输水管网、控制阀门、移动支管和灌水器组成。水源为井水，采用离心加网式过滤器进行过滤后进入管网；输水管网由干管、分干管
和移动支管组成；灌水器采用502-H喷头和快速接头等连接管件。
①用潜水泵从机井提水灌溉。
②首部枢纽安装在主管道入口处，对水源进行过滤等处理，过滤器选用离心+网式组合过滤器。 ③主管道和分干管布置见系统布置图。
④根据井出水量和水泵情况，每次工作的支管数为10条，每条支管上安装13个喷头。
⑤喷头布置间距10米。
4、灌溉制度的确定：
①设计灌水定额:
m==0.1 (β2-β1) γHβ/η
式中： γ－土壤容重 γ= 1.4 g/cm3；
h－作物根系活动层深度，取30cm；
β1、β2－适宜土壤含水量上、下限的重量百分比85%，65%；
计算得m=25.8mm
②灌水延续时间：
t=（m×Se×Sl）/（η×q）
计算得t=10.5小时。
③灌水周期T：
T=(m/Ea) η=6（天）
5、工作制度的确定：
控制区分为10个轮灌组，每次移动10条支管，见规划设计图。
6、管径的确定：
根据井的出水量及系统要求选择：主干管选用PVCΦ110管公称压力0.8Mpa；分干管选用PVCΦ63管，公称压力0.6MPa；支管选用PE Φ40管。
7、水利计算：
①沿程水头损失计算：
管道种类 | m | b | f | 备注 |
钢管 | 1.9 | 5.1 | 6.25×105 | Q－m3/h d－mm |
| | | | |
hf=FfLQm/db
式中hf－沿程水头损失，m；
L－管段长度，m；
Q－管段进口流量，m3/h；
F－多口系数；
d－管段直径；内径m；
m、b－分别为流量指数河管径指数，见下表；
f－管材系数，
计算得hf干=14.5m；hf分干=2m；hf支=1.5m。
②局部水头损失计算：
局部水头损失按hj=ξv2/2g计算。实际上，在灌溉系统中，经过长期实践证明，局部水头损失一般为沿程水头损失得10～15%，所以计算中按上限考虑取局部水头损失为沿程水头损失得15%。
8、水泵选型：
水泵扬程为：
H=H0+ΔH1+（Z1-Z2）+ΔH2+（2.0～3.0）
式中：H0－灌水器工作压力，水头（mH2O）；
ΔH1－首部枢纽的各种损失，包括过滤器、阀门等各种水头损失之和，取3.5米；
ΔH2－管网的水头损失；
Z1-Z2－支管进口地面高程与水源动水位平均高程之差，取55米。
设计流量为38米3/小时，扬程104.5米。根据系统要求和井的出水量情况选择井用潜水泵，泵流量40米3/小时，扬程104米。
施工是把设计图纸变成实物的劳动过程。灌溉系统的工作压力要求较高，隐蔽工程较多，因此，对工程质量应该有严格的要求。
灌溉系统的质量取决于三个因素，即：设备、设计和施工。为了确保灌溉系统的工程质量，提高灌溉系统的投资效应，使建成后的灌溉系统既能满足作物的需水要求，又能达到节水的目的，必须重视各个施工环节。
1、施工准备
为了确保灌溉工程优质、快速、低耗地顺利完成，必须在工程正式开工前做好各项施工准备工作。在开工手续齐备、施工合同契约关系成立的基础上尚需在现场条件、技术准备、物质资源等方面做好施工前的准备工作。
2、现场条件
为了保证灌溉系统管网的合理埋深和泄水坡度，避免无效劳动，降低重负荷作业对灌溉管网的不利影响，工程施工前应做好以下几项工作： ①灌溉实际土地平整基本到位。
②需调整的作物及相关情况的调整工作基本完成。
③计划中拟拆除的地上构筑物或设施应事先拆除，欲修建的地上构筑物或设施应完成土建工程。
④了解和掌握喷灌区域内埋深小于灌溉系统埋深的各种地下管线和设施的分布情况。
3、水 源
尽量保证系统的水源到位。特殊情况下，系统的水源无法在施工前到位，则应在施工现场或附近解决临时水源，以保证管道承压试验用水。但是，系统调试前，必须水源到位。
4、电 源
对于需要加压的系统，应按照系统要求做到电源到位。在加压型系统的场合，应以加压设备电机的最大负荷为依据申报用电量。
施工前需调整电力系统的尽量保证施工前系统的电源到位。特殊情况下，系统的电源无法在施工前到位，则应在施工现场或附近解决临时电源，以保证管道承压试验和施工用电。但是，系统调试前，必须电源到位。
5、临建设施
经有关部门认可，根据现场实际情况可搭设临建设施。临建设施的作用除了满足施工人员的日常生活外，还可供存放器材。生活型临建设施的搭建，应注重结构的稳定性和安全性；仓储型临建设施的选址。应力求减少搬运成本。
6、现场复核
现场复核是对规划设计基本资料的再次审核。现场复核的主要内容包括：
①地形情况：包括平面尺寸、起伏变化、场地中和周边的建筑物情况等。
地质情况：包括土壤质地和结构等。
②水源条件：包括喷灌水源的水质、水压和水量。
③气象条件：包括喷灌季节中的主风向和平均风速，冻结深度和施工期间的降水情况等。
④施工准备情况：各项施工准备完成情况。
7、沟槽开挖与回填
施工放样是把图纸上的设计方案“搬”到实际现场的过程。施工放样是喷灌工程施工的第一步，这项工作对于实现设计意图、保证喷灌均匀度十分重要。所以，必须了解施工放样的一般原则，掌握施工放样的基本方法，为顺利完成喷灌工程施工任务奠定基础。
施工放样工作完成并检查无误后，可进行沟槽开挖。喷灌区域地形一般比较复杂，地下隐蔽设施多，沟槽开挖的技术要求较高。为了防止地下隐蔽设施的损坏，沟槽开挖一般不采用机械方法。 管道安装完毕并经水压及泄水试验合格后，才可进行沟槽回填。
8、土方施工
①放线
根据设计图上标定工程部位，按照由整体到局部、先控制后细部原则放线，为了便于控制、监测工程标准，较大工程系统应在施工现场设置施工测量网。放线起点应先从首部枢纽开始，划出枢纽控制室轮廓线，标定干管（或主管）出水口位置、设计标高，由此点起用经纬仪等工具对干、支管进行准确放线。
确定首部枢纽基础开挖线及室内机泵，专用设备安装位置。
确定管道线。主、干、支管直线段，一般30米设一标桩，同时在分水、转弯、变位处加设桩号，地形起伏变化较大地段，可根据地形条件隔适当距离设置标桩。
②首部枢纽基础开挖
根据放线标桩、设计高程开挖土石方。为了保证工程质量和安全施工，在动工前先具体了解工作段地质、土壤状态。挖方较深土质松散地段，可加宽开挖线，必须保证边坡稳定。枢纽房基础一般需挖至底板以下，中型动力机泵（3英寸泵、10KW电机以上设备）基座必须浇筑在未搅动的原状土上。清基开挖槽四周应留有余地，便于施工作业。
9、沟槽开挖
依照放线中心和设计槽底高程开挖。平坦地区布干、支管。管槽开口宽为60cm左右，沟深120cm，地形复杂挖方较深工段，应视地质条件适当加宽开挖面，以达到边坡稳定，防止滑塌。管槽深一般在当地冻土层之下，以防止冻胀影响管道。
沟槽开挖应以最小的土方工程量为原则且满足以下要求：
①沟槽宽度：便于管道的安装施工。
②沟槽深度：保证地埋管道能够承受顶部荷载。
③沟槽坡度：保证管网泄水畅通。
10、沟槽宽度、深度和坡度
沟槽宽度
在便于管道安装施工的前提下沟槽应尽量开挖得窄些，这样不仅有利于减少土方工程量，而且也可减小垂直荷载对管道的直接压力。沟槽断面的形状可根据土质和开挖深度等选择矩形或梯形，目的在于保证沟槽边墙的稳定性。
沟槽深度
管道上方垂直荷载的大小是影响沟槽深度的主要因素。在保证管道不被垂直荷载损坏的前提下，应尽可能使沟槽深度最小，以减小土方工程量。但应满足喷头的安装要求和管网的泄水要求。
管沟的挖掘应依照管线设计线路施工，不能任意弯曲，管线必须弯曲时，其弯曲度应按照管子每一承口允许弯曲的角度进行，一般在2度以内。其埋深应根据各地温度差异而定，保证管件部分必须埋设在冻土层以下。
在普通道路下，如果h≤1000mm，则需要在管道上方铺压10cm砂土后摆放混凝土板,以减小垂直荷载对管道的直接压力。为了便于排除管内积水，一般管槽应有1/1000到3/1000坡降。
11、其他要求
沟槽开挖时除了应满足沟槽宽度、深度和坡度的要求外还应做到以下几点：
①沟槽通过岩石、砖砾等硬物地段时，可将槽床超挖深100～200mm，清除石块；再用砂土回填夯实，整平至设计高程。
②开挖沟槽的土方，可堆置在沟槽两旁，但不得妨碍交通。在市区施工时，废土可先行清运。在砂土或砂壤土地区施工，如果沟槽与当地的主风向相交，应将土方堆置在沟槽的下风向一侧，以免刮风造成的自然回填。
③沟槽中如有积水应及时排出，不允许沟槽内长时间积水，更不允许在沟槽内有积水的情况下敷设管道。
④沟槽开挖时如遇其他管道或地下设施，应与设计部门协商，调整相关管道位置。
⑤与其他埋设物交叉或接近时至少应保持200mm的间距，以便于施工。
开挖沟槽，遇有其他专业的管道、电缆、地下构筑物或文物古迹时，需予以保护，并及时与有关单位和设计部门联系，协同处理。
12、沟槽回填
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