毕业设计报告


     本科生毕业论文(设计) 题 目 甘肃某高校教学科研基地 滴灌工程初步设计 学 院 水利水电工程学院 专 业 农业水利工程 毕业届别2019届 姓 名 学 号 2015095073 指导教师 职 称 教授工程师 甘肃农业大学教务处制 2019年5月23日 目录 摘要 3 Abstract 3 1项目概述 4 1.1项目区简况 4 1.1.1基本背景 4 1.1.2项目地理位置状况 4 1.1.3自然条件状况 4 1.1.4项目区经济条件 6 1.1.5自然灾害 6 1.1.6 项目区耕地状况 7 1.2农业生产条件分析 7 2项目基础建设条件 8 2.1基础建设条件 8 2.1.1道路设施和房屋设施条件 8 2.1.2原有水管线路的改造 8 2.1.3供电设备基本情况 9 2.1.4其他设施状况 9 2.2水土资源具体分析 9 3工程具体规划 10 3.1工程规划的目标 10 3.2工程设计标准 10 3.2.1 灌溉设计标准 10 3.2.2水质标准 10 3.3 工程设计 11 3.3.1滴灌技术参数选择 11 3.3.2 选择灌水器、确定毛管布置方式 11 3.3.3灌溉制度的确定 11 3.3.4灌溉系统设计流量 13 3.3.5灌溉系统灌水均匀度 13 3.3.6管网系统总体布置 14 4水力计算 15 4.1各级管道流量计算 15 4.1.1毛管流量计算 15 4.1.2支管流量计算 16 4.1.3干管流量计算 17 4.2管径确定 17 4.2.1管材的选取 17 4.2.2管径的选择 18 4.3系统扬程确定 19 4.3.1沿程水头损失 19 4.3.2局部水头损失 20 4.3.3水击压强计算 20 4.3.4系统扬程 20 5首部枢纽设计 21 5.1蓄水池设计 21 5.2泵站设计 21 5.2.1水泵选型 21 5.2.2泵房设计 21 5.3过滤设备的选择 21 5.4施肥罐的选择 21 5.5附属设施设计 21 5.5.1镇墩设计 21 5.5.2闸阀井 22 5.5.3排水井 22 6投资估算 22 6.1估算编制依据 22 6.2投资内容 22 6.3费用计取标准 22 6.4投资结构 24 参考文献 26 致谢 27 甘肃某高校教学科研基地滴灌工程初步设计 (甘肃农业大学水利水电工程学院农业水利工程专业,甘肃兰州,730070) 摘要:本设计为甘肃某高校教学科研基地滴灌工程初步设计,主要内容包括灌区基本资料的分析、管网总体布置、管网的水力计算、蓄水池的设计、细部构造设计以及工程概算。教学科研基地本次滴灌项目区域的灌溉面积为272.9亩,灌溉区域可根据地形分为南北两个区域,在灌区的南面面积为171.3亩,灌区的北面面积为101.6亩。本设计主要以农作物玉米为例进行滴灌设计,设计灌溉定额为201.6m3/亩,灌水方式采用轮灌的灌水方式,可分为25个轮灌组。本灌区布设主干管3条,分干管13条,用经济流速法计算出干管和分干管的管径均为160mm,其材料为PVC管。滴灌系统总扬程为6.7m,选用水泵机组的型号为IS100-80-125A,水泵的标准流量为89.4m3/h,可供扬程为16m。 关键词:管网总体布置;灌溉定额;工程概算 Preliminarydesign of drip irrigation project in teaching and scientific research base of a university in gansu province Liu Binbin (Major in Agricultural Water Conservancy Engineering in the College of Water Conservancy and Hydropower Engineering of Gansu Agricultural University, Gansu Lanzhou,730070) Abstract:This design is a preliminary design of drip irrigation project in a teaching and scientific research base of a university in gansu province. The main contents include analysis of basic data of irrigation area, overall layout of pipe network, hydraulic calculation of pipe network, design of reservoir, detail structure design and project budget. The irrigation area of this drip irrigation project in the teaching and scientific research base is 272.9 mu. According to the terrain, the irrigation area can be divided into two areas: the south of the irrigation area is 171.3 mu, and the north of the irrigation area is 101.6 mu. This design mainly takes crop corn as an example to carry out drip irrigation design. The designed irrigation quota is 266.6m3 / mu. The drip irrigation area is equipped with 3 main pipes and 13 sub-pipes. According to the economic flow rate method, the pipe diameters of the main pipes and sub-pipes are both 160mm and made of PVC pipes. The total head of the drip irrigation system is 6.7m. The model of the selected pump set is IS100-80-125A. The standard flow of the pump is 89.4m3 /h, and the available head is 16m. Keywords:Overall layout of pipe network; Irrigation quota; Project budget 1项目概述 1.1项目区简况 1.1.1基本背景 教学科研基地现在具体位置是在甘肃省武威市凉州区的黄羊镇,该地区是在武威市的管辖范围之内。该教学科研基地向西南方向行走大约五到十公里,就可以到达黄羊镇,该基地向西方行走三十公里左右,就可以到达武威市,该基地向北方行走数里,就会进入北方的沙漠区域,在该基地的东边,我们可以看到一条蜿蜒小河,也就是我们已知的红水河。教学科研基地在之前,它是我们学校曾经的广大师生生活过的地方,在这里,承载着我们学校先辈们的热血和激情,他们的不屈不挠、艰苦卓绝的精神影响着在这里的每一位学子,是他们在这里建立起一座学校,让文明在这里传承,在好多年以后的今天,我们的学校地址虽然已不在这里,但是文明依旧在这里传承,在这里依旧拥有者深深的文化基础。在教学科研基地内部,有一大片土地,其中有一部分为现有耕地面积,还有很大一部分确实荒地,现有耕地面积和荒地面积加起来总共有360亩土地,因这里是受大陆性气候和高原性气候的共同作用,而且该教学科研基地临近沙漠,这里的土地基本上都是干燥缺水的,因此在这里种植农作物时就需要灌溉,根据统计,这里需要灌溉的土地面积占300亩之多。在项目区域内,土地整体的走势是西部地区比较高,东部地区比较低,南部地区比较高,北部地区比较低,总体上是西南比较高,东北比较低的趋势,在教学科研基地内部其地势比较平坦,耕地比较集中,便于灌溉系统的设计与运行。 1.1.2项目地理位置状况 教学科研基地地处于武威市黄羊镇,该基地往南,是武威市的盆地,向西南方向行走大约五到十公里,就可以到达黄羊镇,该基地向西方行走三十公里左右,就可以到达武威市,该基地向北方行走数里,就会进入北方的沙漠区域,在该基地的东边,我们可以看到一条蜿蜒小河,也就是我们已知的红水河。还有,教学科研基地附近有许多的企业和单位,比如武威西凉三友农副食品有限公司、甘肃省农垦电视大学校区、甘肃畜牧工程学院西校区、甘肃红亿家食品有限责任公司,武威凯伟尔食品责任有限公司等等。 1.1.3自然条件状况 (1)气候条件 教学科研基地属于甘肃省武威市黄羊镇,该地属于北方半干旱地区,该地区风沙较大,土壤干旱,昼夜温度差比较大。该地区的气候条件主要是受大陆性气候和高原性气候的共同作用,而且该教学科研基地临近沙漠,因此教学科研基地的降雨量比较少,而且该地区的蒸发量比较大,其主要数据为,年降雨量大约在300mm左右,但是该地区年蒸发量却高达2200mm之多,因此这里的土地基本上都是干燥缺水的,项目区域内日照时数充足,其年日照时数可高达2987小时之多,该地区的年平均气温在8摄氏度左右,每天的温差最大可达14.2摄氏度之多,由于该地气候干燥,雨雪含量较为稀少,因此该地区的年均无霜期在150天左右。   (2)水文地质条件 教学科研基地内地下水资源比较丰富,而且该地区地下水资源保存良好,该地区的地下水资源主要为承压水,根据该灌区水文地质资料,在教学科研基地区域内的承压水在80m以下的土层中,其中在80m到120m之间是属于浅层承压水,在120m以下是属于深层承压水。该地区的土壤岩性主要是以砂石为主,深层土层的岩性则是以粘性为主。 (3)土壤状况与植被种植情况 教学科研基地位于祁连山高寒亚干旱地区,该地区土壤主要以沙漠土为主,该地区土层分为三层,其中由上而下土壤质地分别为沙壤土和轻壤土,每一层土壤厚度比较大,其厚度大约是在2m左右,由于该地区气候干燥,土壤较为干旱,因此该地区的土质表现得比较疏松。教学科研基地的盐含量在0.45%以下,在其地表的0~30cm之内,土壤的有机质含量为0.79%,土壤中的氮含量为52PPM,土壤中的速效磷的含量为7PPM,土壤中的钾的含量为1.5%~1.7%,土壤中的速效钾的含量为200PPM,根据这些资料可看出教学科研基地的农业生产条件是比较良好的。教学科研基地主要种植小麦和玉米等农作物,还有各种蔬菜、树木、经济作物等各种农副产品。在本次设计中,为了设计方便,我们以玉米为例进行滴灌初步设计。 (4)水资源 教学科研基地位于黄羊镇的黄羊灌区,根据黄羊河灌区的水文地质条件等资料,得知以下信息;黄羊灌区附近有一个乡村和两个小镇,往小了说总共包括40多个行政村,在这40多个行政村里面有365个村民小组,在黄羊灌区内有8个国营的大型农场,都是负责该地区的农作物的生产问题,在黄羊灌区内还有一百多个企业、事业单位。通过查阅该地区人口资料可知,在黄羊灌区内,总人口有8.2万人,其中农业人口的数量占了非常大的一部分,其数量为7.2万人。教学科研基地的农田灌溉区域的海拔高度为1600-1920米以内,在其灌溉区的自然坡度比在1/70-1/200之间,教学科研基地的农田灌溉区的坡度由西南向东北倾斜。教学科研基地的区域内气候比较干燥,非但如此,而且蒸发量非常巨大,降水量又是非常的稀少,根据该地区多年收集的气象资料可知该地区的多年平均降水量为180mm,该地区的多年平均蒸发量在2198mm左右,由于该地区气候干燥,其多年平均气温为6.9℃,该地区夏热冬寒,所以可知平均最高气温是19.4℃,平均最低气温为-8.4℃,教学科研基地临近沙漠区域,风较多,且风速较大,多年平均风速为3.1m/s,当风最大时风速可达12m/s,因此风灾是这里常见的灾害,该地区海拔较高,昼夜温差也比较大,因此冻土层的深度最大可达到1.3m,当白天时间特别长时,日照时数最大可达到2945h。 早在1951年,黄羊灌区就已经开始修建,在当时修建时,设计的灌溉面积为24万亩之多,建成以后根据利用情况可知其有效灌溉面积为21.32万亩,其中保灌面积为14万亩。在灌区内,已经建成一座水库,该水库为中型水库,该水库的总库容为5644万m3;灌区内有一座引水渠,该引水渠的设计引水流量为18 m3/s;该引水渠总共有46条干支渠,这46条干支渠总长202.39km,灌区内有463座建筑物,其中就有1978条已经衬砌过的斗渠和农渠,斗渠和农渠的总长度为1178km, 灌区内其他建筑物就有36359座;该灌区自建成以来,经过多年的发展,高效灌溉节水项目已经高度发展,因此,灌区内现已建成的高效节水灌溉面积已达1.35万亩,高效节水灌溉包括喷灌、管灌、滴灌微喷灌等,在该灌区内,田间已经配套的面积已经高达15万亩。 黄羊灌区自从建成以来,已经经过六十多年的建设,黄羊灌区的节水灌溉农业的推广已经做得非常好,在应用方面也做得很好,北方地区缺水比较严重,推广节水灌溉农业能有力的缓解灌区的干旱问题,节水灌溉农业对于当地的农业生产的基本条件有了非常大的改变,而且使农产品大幅度的增产,让农业生产结构变得更加合理,让农业生产的能力有了较大的提升,节水灌溉农业对于农业可持续发展有着非常大的帮助。 1.1.4项目区经济条件 教学科研基地坐落在黄羊镇的西北地区,该地区现有经济作物的耕地面积在1200亩左右,该基地的职工人数为50人,该基地主要种植小麦和玉米等农作物,还有其他一部分经济作物等,该基地农产品的产值可达130万元左右。 1.1.5自然灾害 黄羊镇位于北方,临近沙漠,拥有北方常见的各种自然灾害,该地区的灾害包括干热风、低温、干旱、土壤沙化、沙尘暴、霜冻等。 (1)旱灾 教学科研基地地处甘肃省武威市黄羊镇,属于北方干旱地区,并且在其北部就是一大片的沙漠,在这里气候相较于其他地方比较干燥,每年日照时数比较多,该地区每年雨雪含量较为稀少,气温较高,因此该地区蒸发量大,导致土壤水分不足,农作物的水分平衡被破坏,水资源在时空上没有均衡分布。根据有关资料分析,教学科研基地会时常发生旱灾,就靠该地区的自然水资源,不能满足农产品的生长发育期的需水量,农作物的季节性灌水不能得到满足,就会造成较大的减产。 (2)风灾 通过观看该地区的气象资料,该地区风的等级大于或等于八级时的天数大约为32天,根据气象资料显示,当风最多时,时间可达到51天多,有风时节一般在三月至六月这段时间里,这段时间里的刮风次数以及风量大约占一年里刮风总量的76%。 (3)干热风以及霜冻灾害 教学科研基地有关干热风灾害的记载,在该地区的气象资料中是显而易见的,每次出现的时间都是一到两个月之间,最早的出现时间是在6月12日左右,最晚的出现时间是在7月19日左右,每一次出现干热风,一般都会在3~4天之后才会散去,有时候会在长达6天之后才散去。干热风出现的时候一般都是在晴天,或者在有高温、低湿的时候出现,也有可能在伴有东风、并且天气温度在30—36度之间时才会出现。 根据对农作物的研究,我们了解到霜冻对农作物的危害是非常巨大的,霜冻是危害农作物的主要自然灾害之一。霜冻现象一般都发生在每一年的春未秋初时节。霜冻平均时间在9月24日左右,最早出现霜冻的时间一般在9月2日左右,最晚出现霜冻的时间一般在10月15日左右。 1.1.6项目区耕地状况 教学科研基地是属于黄羊镇的一部分,教学科研基地总面积361.6亩,该地区有一条通向黄羊镇公用马路,其横穿整个教学科研基地,公路的走向为东西走向,因此基地只要耕地也被分为两个部分,靠北边的部分总共有105.1亩土地,靠南边的部分总共有256.5亩土地。教学科研基地内可耕种土地有131.1亩,用于建筑生活的土地有68.5亩,基地内部用于方便活动的道路总共有13.3亩,有关农业生产灌溉的土地面积为26.7亩,还有荒地等其他用地总共有125亩。 1.2农业生产条件分析 在最近许多年以来,国家对于武威市的农业发展重视了很多,每一年国家都会对武威市的农业发展给予很大的帮助,而且武威市的农业生产项目每年都在增加,有效数据显示,每年农业生产项目都会比上一年的增加十个百分点,我们都知道,武威是我们国家的商品粮的发展专用地,武威市在近年来,该地的农业水利设施建设发展非常快,而且国家在这方面的投资额已达2.6亿元,这些都是让武威市每一年的农业生产都能够大丰收的原因。在最近十多年的收获中,粮食的总产量已经达到了95万吨之多,粮食的产量早已满足当地人们的生活所需。近年来,武威市的各种企业都能够得到飞速发展,其中最多的企业还是属于食品加工类,根据当前的数据资料显示,在黄羊镇的附近,面粉生产企业最多,现在黄羊镇的面粉生产能力已经高达每年可以加工115万吨,就以面粉生产为例,黄羊镇面粉生产净产值已达21亿元,销售额17亿元,产生税金千万元。 2项目基础建设条件 2.1基础建设条件 2.1.1道路设施和房屋设施条件 在教学科研基地,道路也算是四通八达,其中主要道路有1775.5m,主道路宽度为5m,主道路大部分已经硬化,已硬化道路长1328m,但是还有一小部分由于其他原因未能硬化,其长度为447.5m,在基地内,本次新规划的路长1107m,因其道路作用不同,因此规划5m宽的道路148m,规划3m宽的道路959m。新规划的道路主要为五条纵向,即南北方向,两条横向,即东西方向,新规划的道路全面围绕耕地,形成便捷的交通网,非常有利于作物的生产运输,为未来该地区农业的发展奠定了良好的基础。 教学科研基地现有房屋建筑面积约为12345m2,土木结构的建筑占2884.5m2,砖木等混合结构的建筑占9460.5m2。在教学科研基地内,现除了一些常住房屋,企业公司等建筑以外,其余的建筑设备均已不能够使用,需要重建或者维修。在教学科研基地的北部,现有房屋建筑面积1593m2,该区域大部分可以使用。在教学科研基地的南部,房屋建筑等因常年无人居住,其建筑材料皆以腐败不堪,因此该地区房屋建筑均需拆除,或者重新修建。 2.1.2原有水管线路的改造 在教学科研基地内,已知水管线路多条,但其安装时间是在六七十年之前,现今管材都已被严重腐蚀,不能满足其灌溉需要,因此需要将其拆除,规划新的水管线路。预计需要新的水管线路2013.2m,新规划排水管路1738.6m,预计修建化粪池两座,其具体位置在住宅区和河南大院的某处适当位置,其目的是收集生活污水,并将其做降解处理,使其排入下水管网。 2.1.3供电设备基本情况 教学科研基地内供电设备已使用年限较长,需要进行更换电线等设备,还需对其他基本电路设备进行维修。 2.1.4其他设施状况 教学科研基地内移动通讯设备发展良好,这就为该区域以后的发展打下了坚实的基础,而且该区域内广播以及电视信号等都已全面覆盖,这也方便了以后在该区域的生活方便。 2.2水土资源具体分析 (1)土地平整 教学科研基地内已有耕种土地面积为108亩左右,其主要包括房屋建筑面积和道路占地面积,其中房屋建筑面积约为82亩,道路面积17.3亩,还有很大一部分,大约为155亩土地,这部分土地为荒地,或用于堆放建筑垃圾等。在这里我们采取农学院对教学科研基地的规划建议,即将地块建成10亩左右,其地梗的宽度大约在1.5m左右的田块,田块延东西走向分布。然后进行田块规划平整,现土地平整的工程数量所述如下,需要平整现有耕地面积为125亩,拆除已废弃的牛场和富农公司,并将其平整以后作为耕种用地,牛场10.2亩,富农公司15亩,晾晒场1亩,即总共拆除26.2亩,平整荒地总共138.7亩,根据统计数据可得,在整理后的耕种面积为272.9亩,其中北部占地面积101.6亩,南部占地面积171.3亩。 (2)水利设施 教学科研基地内有蓄水池一座,其容量为2.5万m3,在现场调研勘探之后,认为该蓄水池可用,只是需要对其进行防渗加固处理。经过计算,我们发现该蓄水池经处理后的蓄水量可以满足教学科研基地272.9亩灌区的用水量。在基地内,旧管道长度为1736.3m,但是大部分管道已不能使用,不能使用的管道长度为1056.6m,还有679.7m的管道可以继续使用。 (3)灌溉泵站 教学科研基地内有蓄水池一座,在该蓄水池旁边有提水泵站一座,泵站因为经过很长时间没有维修过,现在已不能够使用,需要重新修建泵站。 (4)灌溉方式选择 教学科研基地主要种植的农作物是小麦和玉米,我们经过查阅资料,对地形的勘测,以及对于基本资料的研究分析,我们得到需要重新修建泵房,对于水泵做好选型的工作,需要铺设压力管道,并且修建出水池。本次设计采用滴灌灌溉的方式。为了灌溉设计的方便,在本次设计中,我们以玉米为主要作物进行设计。 表2-1现状年全镇水资源供需平衡汇总表 区域 可供水量(万m3) 需水量(万m3) 盈亏平衡(万m3) 水源 水量 工业乡镇企业 城镇 农村 农业灌溉 合计 黄羊灌区 自产水             过境水 10800 1049     11481 12530 -1730 地下水 3080 1709 278 472   2459 621 小计 13880 2758 278 472 11481 14989 -1109 3工程具体规划【1】 3.1工程规划的目标 教学科研基地在整体规划后,整理出种植土地面积为272.9亩。 (1)提高耕地质量:通过平整土地,修建优化道路、增加林带面积,以达到土壤保水能力;为了提高土壤肥力,对土地进行深耕、培肥等措施,并且改善耕作条件; (2)提高土地的利用率以及作物的生产率,并使土地利用结构得到大幅度的优化提升; (3)对于项目区的农业生产条件进行大幅度的优化改善,可以根据该地区的实际资料,因地制宜的实施田间基础设施的布置,对田间土壤,水资源,道路资源,草地林地等进行综合治理; (4)对项目区的生态环境进行大幅度改善,提高项目区的土壤绿化面积,对项目区的草地、林地进一步规划。 3.2工程设计标准 3.2.1灌溉设计标准【2】 教学科研基地内的灌溉水源主要为地表水,根据《微灌工程技术规范》(SL 103-95)中的资料可知,滴灌的灌溉设计保证率为90%。 3.2.2水质标准 滴灌系统的水质必须满足滴灌要求,对项目区的水资源进行检测,得到项目区的灌溉水水质符合灌溉水水质要求。 3.3 工程设计 3.3.1滴灌技术参数选择 (1)根据滴灌的规范、标准,各技术参数数值如下所示: 1)微灌土壤湿润比为60%; 2)灌溉设计保证率不低于90%,取灌溉设计保证率为90%; 3)微灌水利用系数为0.9; 4)设计日耗水强度为Ea=4mm/d; 5)系统日工作时间为20小时; 3.3.2选择灌水器、确定毛管布置方式【3】 (1)选择灌水器 根据本次工程设计的使用材料情况比较。本工程拟采用单翼迷宫式滴灌带,产品性能如下:内径16mm,工作压力0. 1MPa,即10m水头;壁厚0.18mm,滴头间题0. 4m;滴头流量q=2.5L/h。 (2)确定毛管布置方式 毛管沿玉米种植行(南北)方向布置,选取在一条膜里用一条毛管控制两行玉米,每行玉米的间隔为80cm,毛管的间距为110cm,根据地形条件可以确定出每条毛管的长度为70m。 3.3.3灌溉制度的确定【4】 (1)设计灌水定额 m=0.1γzp(θmax-θmin)η(3-1) 式中:m—灌水定额 m3/亩; γ—土壤干容重t/cm3; z—计划土壤湿润层深度m; p—土壤湿润比 %; θmax—适宜土壤含水率上限(重量百分比) %; θmin—适宜土壤含水率下限(重量百分比) %; η—灌溉水利用系数。 在该灌区内,本次滴灌设计以种植玉米为例进行设计。 土壤干容重1. 5t/m3; 灌溉水利用系数0.9; 计划湿润层深度0.4m; 田间持水量,取28%; 土壤含水量上限,取田间持水量的95%; 土壤含水量下限,取田间持水量60%。 经计算可得m=50.4(m3/亩) (2)设计灌水周期 T=mηEa(3-2) 式中:T—设计灌水周期 d; m—设计灌水定额 mm; η—灌溉水利用系数; Ea—设计作物耗水强度 mm/d; 经计算可得T=17(d) (3)一次灌水延续时间 t=mSeSlqd(3-3) 式中:t—一次灌水持续时间 h; m—设计灌水定额 mm; Se—滴头间距 m; Sl—毛管间距 m; qd—滴头设计流量L/h; 经计算可得t=13(h) (4)日工作时间 系统日工作时间取20h,小于22 h。 (5)灌溉制度【5】 灌溉制度是根据灌区内部作物每一季度甚至每一天需水要求,再计算出作物从种植到生长发育完全结束的总的用水量,以及作物的生长规律,什么时候灌水,每次又需要灌多少水,每次灌水多少天,每一天灌水多少小时。然后还需要查阅当地的灌水实验的资料,以及询问当地人民对作物生长发育的灌溉水用量的经验,制定的一系列节水灌溉的制度。可根据该灌区的作物基本用水资料,再经过分析计算得出该地区的灌溉定额为201.6m3/亩。 表3-1 灌溉制度 灌水次数 灌水定额 (m3/亩) 灌水时间 灌水周期 (d) 灌溉定额 (m3/亩) 起始 终止 1 50.4 5月17日 6月4日 17 201.6 2 50.4 6月5日 6月29日 17 3 50.4 6月30日 7月24日 17 4 50.4 7月25日 8月18日 17 (6)系统工作制度确定 由于设计灌溉流量比较大,故采用轮灌方式。 Nmax=CTt(3-4) 式中:Nmax—最大轮灌组数, T—设计灌水周期 d; C—日工作时间 h; t—一次灌水持续时间 h; 经计算可得Nmax=28.8组 根据实际情况,取25个轮灌组。 3.3.4灌溉系统设计流量 滴灌系统的设计流量一般是根据作物的灌水制度来确定的,其计算公式如下: Q设=Aqη(3-5) 式中:Q设—灌溉设计流量m3/s; A—需要灌溉土地面积亩; q—作物设计灌水率, η—灌溉水利用系数; 经计算可得Q设=272.9(m3/h) 3.3.5灌溉系统灌水均匀度【6】 (1)灌水均匀系数 根据《微灌工程技术规范》规定,滴头设计允许流量偏差率qv不得大于20%,设计灌水均匀度不得低于0.95。 (2)灌水小区设计允许水头偏差 1)滴头工作水头偏差率hv hv=qvx(1+0.151-xxqv)(3-6) 式中:hv—滴头工作水头偏差率; qv—滴头设计流量偏差率; x—滴头流态指数; 经计算可得hv=0.4 2)灌水小区允许水头偏差 ∆h=hvhd(3-7) 式中:∆h—灌水小区允许水头偏差 m; hv—滴头工作水头偏差率; hd—设计滴头工作水头 m; 经计算可得∆h=4m 3.3.6管网系统总体布置【7】 (1)管网布置原则 1)管道的布置系统要求依据当地的地形、地块的分布状况、道路的布设情况以及作物的分布情况,力求管理方便,投入金额越少,以及运行情况良好。 2)灌区有已知蓄水池一座,以其为中心,将其进行加固维修处理,干管以及支管的布置以蓄水池为中心,再根据作物的分布,还有毛管的布置方式确定,将道路、管道系统等进行统一布局规划,要求布局的合理性、运行的方便性、以及管理的统一性,力求将工程的效益发挥到极致。 3)管路的布置应尽量沿直线布置,尽可能地平顺,要避免穿过建筑物,减少管线的起伏,在可能的情况下,少设置折点。 4)该灌区地块经过平整以后,视灌溉地块为平地,因此,干管、支管的布置应该尽可能地采取双向控制分水,采取双向控制分水的优势是该方法能够节省管材。布置时应尽可能沿着道路和地块进行布置。 5)管道布置要求线路尽可能越短越好,减少水头损失,以达到项目的高效运行。 (2)总体布置 水源(加压)→水砂分离器→施肥罐→筛网过滤器→水表→主干管→分干管→支管→滴灌带。滴灌系统采用“一膜一管两行”;行距(30+80)cm,株距0.3 m,毛管间距均为1.1 m。 灌溉水源位于灌区西部,在水源附近原有泵站的基础上新建泵站,后接首部枢纽,其后向东方向布置3条主干管,主干管均埋设于地下1.2m处;分干管均垂直于主干管向北布置,分干管同主干管一样埋设于地下1.2m处;支管则垂直分布于分干管左右两侧,并且支管等距离至该滴灌灌区的边界,在支管与分干管连接处设置竖管;毛管连接在支管上,在每根支管上设置一个控制阀门;将毛管铺设于地面,沿着地膜的方向铺设,毛管的铺设间距均为1.1m。 4水力计算【8】 4.1各级管道流量计算 4.1.1毛管流量计算 (1)毛管流量确定: Q毛=Ndqd(4-1) 式中:Q毛—两侧毛管总流量L/h; Nd—毛管滴头个数; qd—设计滴头流量L/h; (2)毛管极限孔数的计算 Nm=INT[5.446(∆h2)d4.75kSqd]0,364(4-2) 式中:Nm—毛管的极限分流孔数; INT—取整符号; [∆h2]—毛管的允许水头差m,[∆h2]=β2[∆h],对于平地β2可取0.55; [∆h]—灌水小区允许水头差 m; d —毛管内径mm; k—水头损失扩大系数,一般为1.1~1.2; S—滴头间距 m; qd—滴头设计流量 L/h; 经计算可得Nm=288(个) (3)极限长度 Lm=NmSe(4-3) 式中:Lm—极限长度 m; Nm—毛管的极限分流孔数; Se—滴头间距 m; 经计算可得Lm=115.2(m) 4.1.2支管流量计算 (1)支管设计流量 Q支=N毛Q毛(4-4) 式中:Q支—支管设计流量 L/h; N毛—支管上同时工作的毛管数目; Q毛—毛管设计流量L/h。 表4-1 流量计算表 编号 面积 毛管长 支管长 毛管流量 支管流量 (亩) (m) (m) (m3/h) (m3/h) A 19.6 100 120 0.625 68.181 B 19.0 100 120 0.625 68.181 C 9.3 60 90 0.375 30.681 D 10.0 60 90 0.375 30.681 E 12.9 60 90 0.375 30.681 F 9.3 60 90 0.375 30.681 G 10.0 60 90 0.375 30.681 H 11.5 60 90 0.375 30.681 I 11.7 75 90 0.468 38.352 J 12.3 75 90 0.468 38.352 K 9.7 75 90 0.468 38.352 L 11.2 75 90 0.468 38.352 M 12.3 75 90 0.468 38.352 N 13.0 75 90 0.468 38.352 O 10.0 75 90 0.468 38.352 P 11.5 75 90 0.468 38.352 Q 6.7 40 90 0.250 20.454 R 11.7 70 90 0.437 35.795 S 9.6 70 90 0.437 35.795 T 10.7 70 90 0.437 35.795 U 4.3 40 60 0.250 13.636 V 11.3 70 90 0.437 35.795 W 9.5 70 90 0.437 35.795 X 10.8 70 90 0.437 35.795 Y 5.0 25 100 0.156 14.204 可根据上表数据,选取管道统一流量,A、B区支管选用70m3/h;Y、U、Q区选21m3/h;其他区选40m3/h。 4.1.3干管流量计算 干管流量根据每一个轮灌组中管道最大的流量来确定,因此,在25个轮灌组中,根据以上计算结果可以得知,干管流量取70m3/h。 4.2管径确定【9】 4.2.1管材的选取 可用于管道输水灌溉的管材按管道材料可分为塑料类管材、金属管材、水泥类管材等。 塑料类管材,常用的塑料类管材有聚乙烯管即PE管、聚氯乙烯管即PVC管、聚丙烯管即PP管和聚丁烯管即PB管等等。PE管的主要特点是强度及刚度状态良好,耐用性能也是非常不错的,而且PE管没有毒性,用PE管输水时水的味道不会发生改变,该管耐腐蚀,管道内部液体流动阻力很小。PVC管的主要特点是重量很轻,便于运输以及安装,而且该管的市场价比较低,有良好的化学稳定性以及很高的耐腐蚀耐用性,该管的管道内部液体流动阻力很小,管材的膨胀系数比较大,可用于给排水工程。PP管的主要特点是耐热性能比较好,而且可以常年使用,用很多年,没有毒性,管材也比较卫生,多用于建筑内部冷热饮用水给水系统。PB管的主要特点是其强度非常大,使用寿命长,多用于高温度的液体使用,因此价格比较高,容易被侵蚀。 金属类管材,主要有钢管、铸铁管和有色金属管等。钢管的主要特点是其强度和刚度性能比较良好,因此,其承受压力的性能也是非常不错的,而且该管对于地形比较复杂的地区来说,其良好的适应性让其在该地区非常受欢迎。铸铁管的主要特点是对于位移变形的适应性非常好,耐腐蚀性能良好,价格公道。金属类管材的不足之处是容易生锈老化,随着温度的变化,其变形比较大。 水泥类管材,石棉水泥类管材其主要优点是重量比较轻,管材直径比较大,过水能力比较强,而且耐腐蚀,加工比较方便,价格较低,因其容易断裂而不被大范围应用,因此一般不会选用水泥类管材。 根据以上我们对于各种可用管材的优缺点的比较,以及根据之前计算出来的供水流量等资料,在本次设计中我们选用轻便,容易施工搬运,并且价格低廉的PVC管,而且PVC管的各种配件设备都比较齐全,满足设计要求。 4.2.2管径的选择 采用经济流速法计算管径 d=10004Q设3600πν(4-5) 式中:d—管道经济直径 mm; ν—管道内流速 m/s; Q—计算管段的设计流量; 选用经济流速v=1.2m/s 经计算,A、B区支管的管径是d=143.5mm,因此可选用160mm的薄壁PVC管;Y、U、Q区支管管径是d=78.6mm,因此可选用90mm的薄壁PVC管;其他区支管的管径是d=108.5mm,因此可选用125mm的薄壁PVC管。干管的管径为d=143.5mm,因此可采用160mm的薄壁PVC管。 表4-2 滴灌特性表 编号 项目名称 单位 数量 备注 一 工程规模大小       1 灌溉面积 亩 272.9   2 灌溉设计流量 m3/h 272.9   二 水源工程       1 泵站       2 蓄水池 座 1   三 田间工程       灌区北部 灌溉面积 亩 101.6   1 干管 m 269.4 Φ160PVC管 2 1分干管 m 97.1 Φ160PVC管 3 2分干管 m 183.5 Φ160PVC管 4 3分干管 m 186.5 Φ160PVC管 5 A、B区支管 m 120 Φ160PVC管 6 其他支管 m 90 Φ125PVC管 7 滴灌带 m 51273 8 竖管 个 8 9 三通 个 17 10 弯头 个 5 续表4-2 滴灌特性表 编号 项目名称 单位 数量 备注 灌区南部 灌溉面积 亩 146   1 1干管 m 265.3 Φ160PVC管 2 2干管 m 342.7 Φ160PVC管 3 3干管 m 420.4 Φ160PVC管 4 4分干管 m 120.0 Φ160PVC管 5 5分干管 m 120.5 Φ160PVC管 6 6分干管 m 120.5 Φ160PVC管 7 7分干管 m 120.5 Φ160PVC管 8 8分干管 m 69.8 Φ160PVC管 9 9分干管 m 23.4 Φ160PVC管 10 10分干管 m 113.4 Φ160PVC管 11 11分干管 m 114.6 Φ160PVC管 12 12分干管 m 116.4 Φ160PVC管 13 13分干管 m 16.5 Φ160PVC管 14 Y、U、Q区支管 m 250 Φ90PVC管 15 其他支管 m 1260 Φ125PVC管 16 滴灌带 m 42091 17 竖管 个 17 18 三通 个 33   19 弯头 个 16   4.3系统扬程确定 4.3.1沿程水头损失 沿程水头损失按下式计算: hf=fQmLdb(4-6) 式中:hf—沿程水头损失(m); f—沿程水头损失摩阻系数,f=0.948×105; Q—管道流量(m3/h); d—管道直径(mm); L—管段长度(m); m—流量指数,m=1.77; b—管径指数,b=4.77。 (1)毛管水头损失 h毛=kfSqddbN+0.48m+1m+1-Nm1-S0Se(4-7) 式中:k、f、m、b---分别为毛管水头损失扩大系数(常取1.1),摩阻系数(常取0.505),流量指数和管径系数; N ---毛管实际出水孔个数; qd---滴头设计流量L/h; S0---进口至首孔的间距m; 经计算可得h毛=0.58m; (2)支管水头损失 经计算可得h支=0.6 m; (3)分干管水头损失 经计算可得h分干=1 m; (4)主干管水头损失 经计算可得h主干=3 m; 则沿程水头损失hf=5.18 m。此沿程水头损失是根据最不利点进行计算的。 4.3.2局部水头损失 由于灌溉系统管路比较平顺,局部水头损失主要是由接口或者水头突变时所产生的损失。查阅资料可知,局部水头损失的计算可按总的沿程水头损失的10%来进行近似计算。 经计算可得hj=0.52m。 4.3.3水击压强计算 本次设计所涉及的管道系统规模和流量大多较小,在各个管道内部流速较小,并且管道内压力数值较小,管道内不会产生过高的水击压力,因此,管道不需要进行水击验算。 4.3.4系统扬程 灌溉系统首部枢纽水头损失主要为水泵水头损失,根据水泵选型资料可得水泵水头损失为h泵=1 m 则系统扬程为h=hf+hj+h泵=6.7 m 5首部枢纽设计 5.1蓄水池设计 教学科研基地在其南部有一座长为180m,宽为60m,深度为3m的矩形蓄水池,该蓄水池容量为2.5万m3。该蓄水池因常年未经维修,需要对其进行维修改造,改造方法如下,对原土层进行夯实,夯实厚度大约100cm,接着在上面铺设50cm厚的10%的水泥土垫层,再在上面铺设C15混凝土,铺设厚度为10cm。 5.2泵站设计【10】 5.2.1水泵选型 经上述计算后,项目区采用农灌水泵两套,机组型号为IS100-80-125A、IS100-80-125A,该水泵基本参数为:流量89.4m3/h,扬程16m,配套电机功率7.5KW,一台水泵进行抽水,另外一台作为备用水泵。 5.2.2泵房设计 教学科研基地内原有泵房使用时间较长,现已不能正常使用,因此需新建泵房。泵房的建设需要根据机组的重量,机组的流量,以及土地密实度等条件确定。泵房的设计地基深要1.5米,才能保证房屋的安全性。地基位于黄土层之上,土壤质地疏松,要在此处建立泵房,需要对土地进行夯实,以此来提高土壤密实程度。泵房基本结构建成之后,为了保证土壤密实程度不疏松,要在夯实之后的土地上铺设一层厚0.5米的水泥层,房屋内墙体厚度0.2米,屋面浇筑0.12米的抗压强度为C20的钢筋混凝土。另外,在修建一间配电室。 5.3过滤设备的选择 根据已知资料,灌溉水取蓄水池中水,水质满足农田灌溉要求;为保证灌水器的正常运行,现选取型号为WSZ-150的筛网过滤器,其尺寸大小为1400×1000×500mm,最大过水流量为100m3/h;系统干管设计流量为72m3/h,满足流量要求。 5.4施肥罐的选择 施肥罐可根据系统灌溉面积的大小来选择,由于本次灌溉面积为246亩,则可选用施肥罐的容量为100L。 5.5附属设施设计【11】 5.5.1镇墩设计 镇墩设计计算公式如下: Kc=fy+Gx≥Kc(5-1) 式中:Kc—抗滑稳定指数; Kc—允许抗滑稳定指数,[Kc]取值1.2; G—镇墩的重量,单位为t; y—竖直向负载,单位为t; x—水平向负载,单位为t; 经计算可得,管道镇墩的重量范围为0.8-1.5吨。管道的水平方向角度超过十度,垂直方向坡度高于1比4时,需要安装镇墩,使用C20砼浇筑而成。属于封闭式。 5.5.2闸阀井 要在每个分干管、支管进口处设置用以启动其所控制灌水小区的闸阀,要用砖块将其暴露在地表部分遮盖起来并并增设保护盖,以避免太阳暴晒和其他因素地破坏。 5.5.3排水井 设置排水井的目的在滴灌系统暂停灌溉工作的情况下排空管道里面的水,以避免保护管材受损。因此每一条干、分干管的末端都应该设置排水井来保护管材,而且排水井内要铺设排水防渗效果比较好的材料,如砂石垫层等,在系统停止工作时快速地排空管道中的水。同样要用砖块将其暴露在地表部分遮盖起来并增设保护盖,以防止各种因素地破坏。 6投资估算【12】 6.1估算编制依据 本项目预算依据规划设计方案确定工程量,农田施工费用、用工费用及建筑材料费,在主要参照黄羊镇地方用工价、台班费、材料价进行预算等相关定额资料来确定项目的总投资规模。 6.2投资内容 本项投资额为229.62万元,分为两部分:第一部分为土地平整;地二部分为水利设施。平整田块246亩,维修改造2.5万m3蓄水池1座,0.63MPaΦ110 PVC管,1341.9 m,Φ160 PVC管,1310.4 m。 6.3费用计取标准 项目估算由工程施工费、基本预备费、其它费用(包括前期工作费、竣工验收费、业主管理费、工程监理费)和不可预见费组成,在计算中,以元为单位,取小数点后两位计到分。 工程施工费由直接费、间接费、利润和税金组成。 (1)直接费 直接费由直接工程费和措施费组成。 1)直接工程费 直接工程费由人工费、材料费、施工机械使用费组成。 人工费=工程量×人工费单价 材料费=工程量×材料费单价 在施工机械使用费定额的计算中,台班费分别依据《施工机械台班费定额》。 施工机械使用费=工程量×定额施工机械使用费单价 2)措施费 措施费=直接工程费×措施费率 措施费包括临时设施费、雨季施工增加费、夜间施工增加费、施工辅助费和特殊地区施工增加费。 根据本项目所在地的实际情况和工程施工情况,不取特殊地区施工增加费。 (2)间接费 1)利润 依据相关规定费率取3%,计算基础为直接工程费和间接费两项之和。 2)税金 依据相关规定,费率取3.22%,计算基础为直接费、间接费及利润之和。 (3)其它费用 由前期工作费、工程监理费、竣工验收费和业主管理费组成。 1)前期工作费 前期工作费包括:土地清查费、项目可行性研究费、项目勘测费、项目设计及预算编制费、项目招标费和重大工程规划编制费等。 土地清查费按工程施工费的0.5%计算;项目可行性研究费按工程施工费的0.5%计算;项目勘测费按工程施工费的1.5%计算;项目设计与预算编制费按工程施工费的2.4%计算;项目的招标费按工程施工费的0.5%计算; 2)工程监理费 工程监理费按工程施工费的1.5%计算。 3)竣工验收费 竣工验收费主要包括:项目工程验收费、项目决算编制及决算审计费、整理后土地的重估与登记费、农田标记设定费等。 项目工程验收费按工程施工费的1.3%计算;项目决算编制及决算审计费按工程施工费的0.9%计算;整理后土地的重估与登记费按工程施工费的0.6%计算;农田标记设定费按工程施工费的0.2%计算。 4)业主管理费 业主管理费按不超过工程施工费、前期工作费、工程监理费和竣工验收费之和的2%计算。 6.4投资结构 项目工程由农田水利、道路及其它工程组成。项目总投资236.76万元,其中:工程施工费201.64万元,占总投资的87.72%(其中:土地平整55.84,占总投资的27.7%;水利设施144.6万元,占总投资的71.7%;其它临时工程费1.2万元,占总投资的0.6%);其它费用18.69万元,占总投资的7.90%;基本预备费10.38,占总投资的4.38%。 表6-1 投资估算表 序号 项目 单位 数量 单价(元) 合计(万元) 说明 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 土地平整 55.84 估算单价包含人工费、机械费等综合费用 1.1 南片区 亩 146 800 11.84 1.2 北片区 亩 100 800 8 1.3 场内垃圾 m3 18000 10 18 1.4 内运种植土 m3 18000 10 18 2 水利设施 144.6 2.1 蓄水池改造 座 1 600000 60 2.2 水泵房 座 1 66000 6.6 2.3 机组设备 套 2 150000 30 2.4 砼水渠拆除 m 1056 15 1.59 2.5 PVC管安装 m 2653 120 31.8 2.6 滴灌带 m 138964 0.1 13.9 2.7 竖管 个 25 200 0.5 2.8 弯头 个 21 20 0.04 续表6-1 投资估算表 序号 项目 单位 数量 单价(元) 合计(万元) 说明 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 2.9 三通 个 50 35 0.17 估算单价包含人工费、机械费等综合费用 3 电力系统 1.2 合计 201.64 表6-2 静态投资估算表 序号 项目 代号 费率 计算依据 估算费用 (万元) 综合经济指标% 一 工程总费用 C A+B 207.69 87.72 (一) 永久工程 A 201.64 (二) 临时工程 B 3% A*3% 6.05 二 其他费用 D 9% C*9% 18.69 7.90 三 基本预备费 E 5% C*5% 10.38 4.38 四 静态总投资 F     236.76 100 参考文献 [1]黄秋生,胡中兴,倪进现编著.实用农业节水灌溉工程规划与设计[M].中国水利水电出版社,2010:241. [2]CN-GB.微灌工程技术规范:GB/T 50485-2009[S].2009. [3]周维博,施垌林,杨路华.地下水利用[M].水利电力出版社,2007:264. [4]史海滨.灌溉排水工程学[M].中国水利水电出版社,2011. [5]Advances in designing drip irrigation laterals[J]. Giorgio Baiamonte. Agricultural Water Management. [6]郭树龙等主编.节水灌溉工程技术设计与应用[M].黄河水利出版社,2012:197. [7]Xiaoqing Cao, Peiling Yang, Bernard A. Engel et al.. The effects of rainfall and irrigation on cherry root water uptake under drip irrigation[J]. Agricultural Water Management, 2018, 197 [8]赵振兴,何建京,王忖.水力学[M].清华大学出版社,2010:378. [9]李晓等主编.管道灌溉系统的管材与管件[M].科学出版社,1996:176. [10]颜锦文.水泵及水泵站[M].机械工业出版社,2011. [11]王宏项.水工建筑物:专题部分[M].水利电力出版社,1991:436. [12]杨培岭主编.水利工程概预算[M].中国农业出版社,2005:262. 致谢 在本次毕业设计的过程中,我们的导师张老师给予了我们非常大的帮助。在刚开始,我们做设计开题报告的时候,张老师就为我们进行了指导。不仅如此,每当我们有什么解决不了的问题,张老师总是会想办法给我们做解答,使我们都能够顺利的解决问题。张老师在这个过程中给我们展示的严谨的教学态度和一丝不苟的敬业精神,是非常值得我们学习的。在此我对于在本次设计中帮助过我的老师和同学们表示真挚的感谢,同时,我也要感谢参与答辩的所有老师们,感谢你们为我们抽出时间给我们做的付出。感谢在我的大学生活中,给予我帮助和温暖的老师和同学们,是他们让我的大学生活充满色彩,让我对于大学的生活充满了热情,谢谢你们对我的指导和帮助。最后,由于本次的设计包含的内容较多,所写内容之中的不当之处,请各位老师批评指正。 姓名:柳斌斌 2019年5月23日 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    毕业设计开题报告(园林专业)  题  目 小庭院景观工程施工组织设计  姓  名 杨xx 班级 园林1xx  1.课题的意义   施工组织管理设计是验证课堂理论,巩固和深化课堂所学知识的重要环...

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    毕业设计论文开题报告

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    **工业大学艺术与信息工程学院 毕业设计(论文)开题报告 学生姓名 刘力博 专业 视觉传达 学号 2011110424 设计(论文)题目 包装设计-香思 开题报告内容包...

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    工厂供电毕业设计开题报告

    XX大学信息与控制工程学院毕业设计(论文)开题报告 论文题目:某机械修造厂总降压变电所电气设计 学生姓名: 专业班级: 电气 ...

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    物流专业毕业设计开题报告  学生姓名 池倩  专业班级 物流12322  学号          32  题 目 xx物流配送业务方案设计  课题设计时间 XX年12月 XX年5月  课题的意...

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    关于**省加工贸易转型升级问题,国内外的专家学者在这一领域作了一定程度的研究分析,在我们的专著、论著与研究报告中都提出了各自的观点和结论。

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    土木专业毕业设计开题报告  一、开题报告的内容  开题报告的内容一般包括:题目、理论依据(毕业论文选题的目的与意义、国内外研究现状)、研究方案(研究目标、研究内容、研究方法、研究过程、拟解决的...

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