单元四 喷灌工程规划设计示例
一、基本资料
1.地形
某喷灌示范区南北宽445m，东西长325m，面积13.3hm2（约200亩），区内地势平坦，地面高程在37.2～37.0m；有实测1/1000地形图。
2.气象条件
本区属北亚热带季风气候区，气候温和。据气象部门多年资料统计，多年平均气温15.5℃，年无霜期234天，年日照时数为2081.2h；多年平均年降雨量940mm，主要降水集中在6～9月；多年平均年水面蒸发量1100mm；最大冻土层深0.25m；灌水季节多北风，平均风速3.4m/s，每日喷灌时间按12h考虑。
3.土壤
示范区土壤为壤土，计划湿润层内土壤干容重约为1.4g/cm3，田间持水率为20%。
4.水旱灾害情况
示范区位于江淮分水岭地区，属典型的南北气候过镶带，水旱灾害频繁发生。据有关资料统计，新中国成立60年来，发生严重干旱有25年。
5.水源
示范片处于江淮分水岭地区，地下水资源严重匮乏，农业灌溉主要依靠上游的一座小型水库，可供给本灌区流量0.03m3/s，拟在靠近地块的塘坝处取水，该处水位高程为34.0m；水源水质良好，矿化度小于1g/L，无污染，适于灌溉。
6.其他
本地区供电有保证，交通十分便利，喷灌设备供应比较充足。
二、喷灌系统设计
（一）喷灌系统选型和管道布置方案
1.喷灌系统选型
本灌区地形平坦，地块形状规则，易于布置喷灌系统。示范区内主要种植经济价值较高的蔬菜，故采用固定管道式喷灌系统。
2.管道系统布置方案
灌区地形总的趋势是南高北低，坡度变化不大，地块形状规则。灌溉季节风比较稳定。基于上述情况拟采用主干管、分干管和支管三级管道，结合布置原则，按下述方案进行布置：主干管由地块中部穿入区，两边分水后再由分干管给支管供水，支管平行于种植方向南北布置，平面布置如图3-18所示。
（二）喷头选型和组合间距的确定
1.喷头选型
查规范，蔬菜喷灌雾化指标不应低于4000，由喷头性能表初选ZY-2型双嘴喷头。其性能参数见表3-14。
表3-14 喷头性能参数
图3-18 某喷管系统平面布置图
2.确定组合间距
本灌区多年平均风向为北风，支管垂直风向，当风速为3.4m/s时，选Ka=0.8，Kb=1.1，则
a=KaR=0.8×19.1=15.28（m）（取a=15m）
b=KbR=1.1×19.1=21.1（m）（应取b=20m，但由实际情况取18m）
3.校核喷灌强度
土壤允许喷灌强度ρ允=12mm/h，考虑多喷头多支管同时喷洒，取Kw=1，则喷灌强度为
4.雾化指标校核
故雾化指标和设计喷灌强度均满足要求。
（三）拟定喷灌工作制度
喷头在一个位置上的灌水时间。取
（四）拟定喷灌工作制度
1.喷头在一个位置上的灌水时间
取ηp=0.8，则
取为1.5h。
2.喷头一天工作位置数
因本管区每日工作时数为12h，所以喷头一天工作位置数nd=12/1.5=8（次）。
3.同时工作喷头数
实际喷洒应取整数。
4.同时工作支管数
因每根支管安装7只喷头，故
（五）管道水力计算
1.支管设计
式中，f=0.948×105，m=1.77，b=4.77，L=97.5m，F=0.392，Q支=7×3.83=26.81m3/h，ΔZ=0，hp=300kPa=30m，则
得d≥55.2mm。
选择φ63mm、内径59mm，能承受0.63MPa内力的PVC管。
2.干管设计
分别选φ110mm、内径104.6mm和φ125mm、内径118.8mm，能承受0.63MPa内的PVC管。
3.管网水力计算
（1）支管沿程水头损失。支管长度及流量为
（2）分干管沿程水头损失。分干管长度为L=153+117.5=270.5（m）
（3）主干管沿程水头损失。主干管长度为
（六）水泵与动力机选配
1.设计水头（扬程）
H=Zd-Zs+hs+hp+∑hf+∑hj
式中 hp——典型喷头工作压力，取hp=300kPa=30m；
Zd-Zs——典型喷点喷头地面高程与水源水面高程之差，取2m；
∑hf——由水泵进水管至典型喷点喷头进口处之间管道的沿程水头损失，∑hf=6.10+6.98+4.83=17.91（m）；
∑hj——由水泵进水管至典型喷点喷头进口处之间管道的局部水头损失，取沿程水头损失的10%，即10%∑hf=1.8m；
hs——典型喷点的竖管高度，取1.0m。
H=30+2+17.91+1.8+1=52.71（m3/h）
2.设计流量
Q=npqp=21×3.83=80.43（m3/h）
3.管网结构设计
因塑料管的线胀系数很大，为使管线在温度变化时可自由伸缩，据《喷灌工程技术规范》（GB/T 50085—2007）及有关研究成果，初步拟定主干、分干管每30m设置一个伸缩节。各级管道分叉转弯处需砌筑镇墩，以防管线充水时发生位移。镇墩尺寸为0.5m×0.5m×0.5m。另外为防止停机后管网水倒流，应在水泵出口处安装逆止阀。
由于当地最大冻土层深度小于25cm，拟定设计地埋管深度为25cm；考虑到机耕影响，确定设计地埋管深度为0.5m。为控制各配水管的运行，配水管首部设置控制闸阀，尾部设泄水阀。各闸阀均砌阀门井保护。
为防止水锤发生，控制阀启闭时间不得少于10s（计算略）。