1 棉花膜下滴灌典型设计书
按照兵团水利局、兵团节水办“关于召开兵团节水灌溉规划设计研讨会的通知”的要求，根据农八师几年来在大田作物膜下滴灌技术上的实践和研究，此次滴灌系统典型设计综合农八师的具体情况做如下简要介绍：
一、 基本资料
（一） 地形
农八师垦区地处天山北麓中段，古尔班通古特沙漠南缘。全垦区土地面积7529平方公里。垦区地势由东南向西北倾斜。垦区地形由南向北依次为天山山区、山前丘陵区、山前倾斜平原、洪水冲积平原、风成沙漠区。
（二） 土壤
农八师土壤缺氮面积大，全氮含量低于1%的面积占78%，碱解氮低于60ppm的面积占76%。土壤普遍缺磷，含量低于10ppm的面积占77.5%。土壤含钾丰富，约在100ppm以上。
土壤多系灰漠土、潮土、草甸土，土质多系砾质土、沙质土、粘质土等。根据农八师土壤普查结果，本设计取占范围较广的砂壤土。
（三） 作物
全垦区有效灌溉面积266万亩，其中以棉花为主。棉花种植面积占总播种面积的46.5%。本设计示例选棉花。种植模式采用：一膜两管四行--宽窄行30×60cm,滴灌带间距90cm；一膜一管四行--（25+30+25）×60cm，滴灌带间距140cm。
1、 滴灌工程设计参数的确定
根据农八师目前棉花种植模式和多年实践，确定如下设计参数。
典型滴灌系统设计基本资料
序 号 项 目 名 称 单 位 数 量
一 土壤与作物
1 土壤结构 砂壤土
2 设计日耗水量Ea mm/d 4
3 土壤湿润层深度Z m 0.45 2 4 土壤设计湿润比P % 60
5 适宜的土壤含水率上限 % 22．5
6 适宜的土壤含水率下限 % 15
三 滴头
1 选型 天业迷宫式
2 工作水头 m 10m
3 流量 L/h 2.1 (2.6)
4 滴头间距 m 0.9 (1.4)
（四） 水源
垦区水资源来源主要为地表水（库水、河水）和地下水。目前垦区滴灌节水工程水源以井水为主,单井流量为80立方米/小时，动水位埋深在40米左右。
（五） 气象
垦区平均海拔300-500米左右，呈典型的温带大陆性气候，冬季长而严寒，夏季短而炎热。年平均气温7.5℃-8.2℃，日照2318-2732小时，无霜期147-191天，年降雨量180-270毫米，年蒸发量1000-1500毫米。蒸发强烈，降水稀少，气候十分干燥，光照充足，热资源丰富。
（六） 动力
原有机井泵大多为250QJ80-60/3或250QJ80-40/2，需更换水泵及变压器。但原有高压电线不需更换。
二、 设计内容
按照农八师多数条田的规划布置方式，采用东西长800米，南北宽450米的条田进行规划设计。种植作物为棉花，种植模式采用宽窄行60×30cm与60×（25+30+25）cm，一膜两管四行与一膜一管四行，滴灌带间距0.9米与1.4m。作物东西方向种植。耕层土壤为砂壤土。
1. 管道系统
滴灌系统采用如下结构：
水源（井水加压）→计量装置（水表、压力表）→离心式过滤器（进排气装置）→施肥罐（施肥控制装置）→网式过滤器（排砂控制装置）→分干管（地埋PVC管）→支管（地面PE黑管）→附管（地面PE黑管）→滴灌带→滴头。
为减少水头沿程损失，降低能耗，管道系统中支管与分干管， 3 滴灌管（带）与支管，干管与分干管按各条田的具体形状，以优化方式采用鱼骨式或梳型两种方式布置，目的是达到操作管理方便，系统投资和运行费用最低的效果。
2. 泵站
根据水力计算结果，选择250QJ80-80/4的潜水泵，可满足滴灌系统工作压力和设计流量。
在过滤器出口安装水表、逆止阀，在过滤器和施肥罐的前后分别设置一个压力表，观察其压力变化。
在滴灌系统的最高处设置进排气阀，以调节管网进气和排气，防止停水时管网内产生负压，和开始供水时，管网排气不畅产生气阻，使管网破坏，影响正常供水。
3. 水源
灌溉用水以井水为水源，单井出水量80m3/h。动水位埋深40米。
水量平衡计算
A=ηQt/10Ia
A
(hm2) Q
(m3/h) T
(t/d) Ia
(mm) η
(%)
36
80
20
4
90
4. 运行方案
系统布置两条分干管，两条分干管分别运行，采取轮灌的方式。同时开启的支管做为一个轮灌组，共分四个轮灌组。每个轮灌组有9个轮灌小区。先开启一分干的支1-支6，每条支管各开一条附管做为一个轮灌小区，一次灌水延续时间为4.2小时,一个轮灌组分9次灌完。当一个灌水小区灌水结束后，先开下一个小区，然后关闭灌水结束小区，严禁先关后开。
一分干的支7-支12做为一个轮灌组，二分干的支13-支18做为一个轮灌组，二分干的支19-支24做为一个轮灌组，其运行方式同一分干的支1-支6。
5. 设备投资预算及经济分析
本工程投资预算编制,依据新水基字[1992]第11号和[96]第004号文进行编制。其综合费用、临时费用、其他费用均按兵团水利局水利水电处发《新疆兵团2000年灌区续建配套及节水灌溉示范项目实施方案编制》执行，按示范项目计取。工程投资预算及设备投资预算分 4 析表如下：
滴灌工程预算表
单位:万元
种植模式
项目名称 一膜两管
(毛管间距0.9m) 一膜一管
(毛管间距1.4m)
总 投 资 27.8679 24.4638
其中:建安工程费 3.5751 3.3074
设备费 23.0391 20.0427
临时工程费 0.0715 0.0661
其他费用 0.9063 0.8054
预备费 0.2759 0.2422
亩投资(元/亩) 516.07 453.03
滴灌工程主要材料投资分析表
单位：元
项目名称 单位 数 量 总 价 亩投资
0.9m 1.4m 0.9m 1.4m 0.9m 1.4m
潜水泵 台 1 1 13379 13379 24.77 24.77
变压器 台 1 1 10960 10960 20.3 20.3
过滤器 套 1 1 9500
9500 17.6 17.6
施肥罐 套 1 1 1200 1200 2.22 2.22
干管
PVC160 米 1850 1850 60458 60458 111.96 111.96
支管PE63 米 2700 2700 27810 27810 51.5 51.5
附管PE32 米 2700 2700 6318 6318 11.7 11.7
滴灌管
φ16 万米 40.4 26.27 80800 52540 149.6 97.3
管 件 亩 540 540 19966 18262 36.97 33.82
平均材料费:一膜两管(0.9m) 426.65元/亩
一膜一管(1.4m) 371.16元/亩
三、 灌水定额和灌水周期的拟定
(1) 灌水定额。
m=0.1γzp(θmax-θmin)/η
棉花灌水定额
m
(mm) Z
(m) P
(%) γ
(g/cm3) θmax
(%) θmin
(%) η
(%)
32.6 0.45 60 1.45 22.5 15 90 5 注：此定额为棉花花铃期的灌水定额。
(2) 灌水周期。(T)
根据大田实测取棉花日耗水量Ea=4mm/d，则灌水周期
T=m滴/Ea〃η=32.6/4×0.9=7.34d
取灌水周期为8天。
(3) 一次灌水延续时间（t）
t0.9m=（m滴〃Se〃SL）/qd=32.6×0.3×0.9÷2.1=4.2h
轮灌组N=20h/d×8d÷4.2h/组=38，根据实际情况取N=36组。
t1.4m=（m滴〃Se〃SL）/qd=32.6×0.3×1.4÷2.6=5.27≈5.3h
轮灌组N=20h/d×8d÷5.3h/组=30组,根据实际情况取N=28组。
(4) 灌溉制度确定
根据农八师五年来大田棉花膜下滴灌灌溉制度的研究和实践应用，确定灌溉定额如下表：
棉花膜下滴灌灌溉制度表
作物名 称 灌 溉方 式 灌水定额 4月 5月 6月 7月 8月 9月 灌溉
定 额
棉花 膜下
滴 灌 定额
(m3/亩) 10 15 15 20 20 10 200
次 数 1 1 3 3 3 1 12
四、 确定管系总体布置
典型设计地块形状及系统布置见附图，设计条田分南、北两个地块。棉花东西播种。水源井位于地块的西头。由水源井沿地边分别向南、北分出一条主干管，在南、北地块的中间分别布置一条分干管，并垂直于主干管。干管和分干管管材选用PVC管材，管径为φ160。支管垂直于分干管，两边布置，便于双向控制，地下埋深80cm。支、附、毛管铺设在地面，均是鱼骨式布置。支管的间距是由毛管的铺设长度决定的，即毛管最大铺设长度的两倍，经计算为134m。支管的管材选用φ63PE黑管。附管平行支管布置，由一个球阀控制,便于轮灌组的管理和化分。毛管垂直于附管与支管布置，毛管间距为0.9m与1.4m。每两行棉花布置一条毛管或每四行棉花布置一条毛管。毛管选用φ16.5mm的单翼迷宫式滴灌带.首部枢纽装置布置在水泵的旁边,便于操作与管理。为冲洗管道的淤积物和冬季到来之前排干管中的积水，在分干管的末端（较低处）布置了排水井。
五、 滴灌设备选型 6 滴灌设备包括水泵、过滤装置及干、支、附、滴灌管。机井流量为80m3/h，控制面积540亩，根据水量平衡计算及水力计算结果，选潜水泵250QJ80-80/4。根据机井水质情况, 由于机井中含有一定的泥沙及有机物，采用4″/120目组合式过滤器。首级过滤器为离心过滤器（LX-400-100 1件），次级过滤器为网式过滤器（WS-160×50 4件并联）。查性能曲线可知,水头损失为6-8m。施肥系统选用容量为150L。
六、 拟定滴灌系统的工作制度
本系统运行时,每次运行一条分干管,并开启分干管上的6条支管,因此分4个轮灌组；然后每次开启支管上的一条附管，就是经计算确定的一个轮灌小区,使附管上的所有毛管同时供水。
经计算，每条支管上有9条（7条）附管，即9（7）个轮灌小区。一条附管带26（22）条或28（24）条毛管，一个轮灌小区共有156（132）或168（144）条毛管。
故典型滴灌系统的轮灌组为4个，轮灌小区有36（28）个。
七、 编制轮灌顺序，确定各级管道设计流量
典型滴灌设计轮灌顺序表
轮灌顺序 干 第一组 第二组 第三组 第四组
项目名称 管 一分干 一分干 二分干 二分干
管长(m) 200 800 800 800 800
流量m3/h 80 13.3-80
△=13.3 13.3-80
△=13.3 13.3-80
△=13.3 13.3-80
△=13.3
轮灌小区 9(7) 9(7) 9(7) 9(7)
支管编号 支1-支6 支7-支12 支13-支18 支19-支24
支管长度 112.5m 112.5m 112.5m 112.5m
支管流量 13.3m3/h 13.3m3/h 13.3m3/h 13.3m3/h
附管1-9 开一条附管 开一条附管 开一条附管 开一条附管
附管长度 11.7或 12.6m
(14m或15.4m) 同左 同左 同左
附管流量 13.3m3/h 13.3m3/h 13.3m3/h 13.3m3/h
毛管条数 156条或168条
(120或132条) 同左 同左 同左
毛管长度 66.7 66.7 66.7 66.7
毛管流量 0.466 m3/h
(0.578 m3/h) 同左 同左 同左
八、 管道设计及水力计算
滴灌带选用单翼迷宫式滴头，当滴头间距0.3m,滴头流量q=2.1L/h时，q=0.502h0.607；当滴头间距0.3m,滴头流量q=2.6L/h时，q=0.653h0.600。
1. 毛管与滴头间距的确定