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畢 業(yè) 論 文
題 目： 果園噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析
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畢業(yè)論文中文摘要
果園噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析
摘要：題目設(shè)計(jì)的是利用種植園地附近深井的水源，在峪口一塊蘋果樹地中鋪設(shè)一套噴灌系統(tǒng)，以增加對(duì)水源的利用率，緩解此地的干旱情況，以提高蘋果的產(chǎn)量。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：對(duì)灌區(qū)的自然條件、生產(chǎn)條件和社會(huì)條件等基本的資料調(diào)查、收集、和整理，確定運(yùn)行方案，并進(jìn)行了輪灌編組與工作制度確定，不同灌水定額情況下的運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算等。另外管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括各級(jí)管道的布置，管長(zhǎng)、管徑以及連接方式的設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)備的制定包括控制設(shè)備的選擇、噴灑器的選型、水泵的選型、水泵工作范圍及揚(yáng)程計(jì)算、泵配套動(dòng)力的選擇等。除此之外，本設(shè)計(jì)還進(jìn)行了設(shè)備的投資預(yù)算及經(jīng)濟(jì)分析，包括噴灌系統(tǒng)設(shè)備明細(xì)和投資預(yù)算、運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算等，并計(jì)算了效益費(fèi)用比和還本年限。
關(guān)鍵詞:噴灌系統(tǒng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)效益 蘋果樹
畢業(yè)論文外文摘要
Design and Planning of The Sprinkling Irrigation System in The NumberⅠApple Garden area
Abstract
Subject under discussion to utilize source of water of well, in arid loess plateau lay one sprinkling irrigation system in the one area, in order to increase the utilization ratio to the source of water, the situation of alleviating the valley and arid, improve the output of the apple.
The main content designed contain: Operation scheme,To take turns irrigation system go on organize into groups sureness of working system, different operation parameters that pours water under the quota situation, etc.In Pipeline system, At all levels pipeline assign, pipe choose, pipe diameter, in charge of long connecting designing of way, control the choice of the equipment, choose and work sureness of the parameter, etc. in type of the spraying device.For the pump station pressurizing Choice, water pump of type, sureness, water pump of working range, lift of water pump calculate and related power choice of equipment, etc.The investment budget of the equipment and economic analysis Including sprinkling irrigation system equipment detail and investment budget, operate the expenses to calculate etc. It calculate with lasting economic analysis by law benefit expenses than and service life of repaying principal.
Keywords：rinkling irrigation system Conceptual design Economic benefits Apple tree
目 錄
1 引言 1
1.1 世界水資源狀況 1
1.2 我國水資源嚴(yán)峻形勢(shì) 2
1.3節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展 3
1.4 可行性分析 5
2 蘋果樹地噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
2.1 蘋果樹地噴灌設(shè)計(jì)基本資料 9
2.1.1果樹地水源情況 9
2.1.2果樹地 氣侯狀況 9
2.1.3 地理位置與地形 9
2.1.4 果樹地土壤資料 10
2.1.5 作物種植情況 10
2.1.6 動(dòng)力系統(tǒng)資料 10
2.1.7 其他資料 10
2.2 灌水定額與灌水周期的制定 10
2.2.1灌水定額制定 10
2.2.2灌水周期制定 11
2.3 管道規(guī)劃設(shè)計(jì)方案 11
2.4 噴頭選型和布置間距組合 12
2.4.1 確定控制噴灌質(zhì)量的參數(shù) 12
2.4.2 噴頭選型及其參數(shù)確定 13
2.4.3 確定間距組合 13
2.5 噴點(diǎn)的組合布置設(shè)計(jì) 14
2.5.1 確定噴頭工作點(diǎn)及支管位置 14
2.5.2 計(jì)算噴頭在工作點(diǎn)上噴灑的時(shí)間 14
2.5.3 計(jì)算支管每日可噴灑的工作位置數(shù) 14
2.6 輪灌編組和工作制度 15
2.7 確定各級(jí)管道的流量 16
2.8 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17
2.8.1 主干管設(shè)計(jì) 17
2.8.2 支管設(shè)計(jì) 17
2.8.3 干管設(shè)計(jì) 18
2.8.4 管道水力計(jì)算 18
2.9 水泵選型 20
3 材料設(shè)備選用和工程預(yù)算 20
3.1 主要材料設(shè)備的選用及投資 20
3.2 噴灌系統(tǒng)總費(fèi)用計(jì)算 22
3.3 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算 24
3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析 24
結(jié)論 26
參 考 文 獻(xiàn) 27
致 謝 28
果園噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析
1 引言
水資源短缺已成為制約我國農(nóng)業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國實(shí)行以需定供的水資源開發(fā)利用戰(zhàn)略。每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水占整個(gè)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活用水的80%。而真正直接用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水量?jī)H是這80%中的30%～40%，這種一方面水資源緊缺，一方面又因?yàn)楣喔却址艑?dǎo)致水資源嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象，不僅加劇了水資源的供需矛盾，而且也將對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。節(jié)約用水，合理配置水資源，發(fā)展節(jié)水灌溉，提高水的利用率，是搞好現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必由之路 ,是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵措施。
1.1 世界水資源狀況
當(dāng)今世界面臨著人口、資源與環(huán)境三大問題，其中水資源是各種資源中不可替代的一種重要資源，水資源問題已成為舉世矚目的重要問題之一。地球表面約有70%以上面積為水所覆蓋，其余約占地球表面30%的陸地也有水存在，但只有2.53%的水是供人類利用的淡水。由于開發(fā)困難或技術(shù)經(jīng)濟(jì)的限制，到目前為止，海水、深層地下水、冰雪固態(tài)淡水等難被直接利用。比較容易開發(fā)利用的、與人類生活生產(chǎn)關(guān)系最為密切的湖泊、河流和淺層地下淡水資源，只占淡水總儲(chǔ)量的0.34%,還不到全球水總量的萬分之一，因此地球上的淡水資源并不豐富。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增加，世界用水量也在逐年增加。 目前全球人均供水量比1970年減少了1/3，這是因?yàn)樵谶@期間地球上又增加了18億人口。世界銀行1995年的調(diào)查報(bào)告指出：占世界人口40%的80個(gè)國家正面臨著水危機(jī)，發(fā)展中國家約有10億人喝不到清潔的水，17億人沒有良好的衛(wèi)生設(shè)施，每年約有2500萬人死于飲用不清潔的水。聯(lián)合國預(yù)計(jì)，到2025年，世界將近一半的人口會(huì)生活在缺水的地區(qū)。水危機(jī)已經(jīng)嚴(yán)重制約了人類的可持續(xù)發(fā)展。
早在1972年聯(lián)合國召開的“人類環(huán)境”會(huì)議和1977年召開的“水”的會(huì)議就向全世界發(fā)出警告：“水不久將成為一項(xiàng)嚴(yán)重的社會(huì)危機(jī)，石油危機(jī)之后的下一個(gè)危機(jī)便是水?！睋?jù)聯(lián)合國“國際人口計(jì)劃研究項(xiàng)目”的劃分，人均水資源占有量小于500 m3的地區(qū)屬于水危機(jī)地區(qū)，大于500 m3而小于1000 m3為水緊缺地區(qū)，大于1000 m3而小于1600 m3為缺水地區(qū)，只有大于2000 m3才為水平衡地區(qū)。
1.2 我國水資源嚴(yán)峻形勢(shì)
中國多年平均年降水總量為6.2萬億m3。折合年降水深648 mm。地表水資源量即為河川徑流量，全國河川徑流量為2.7萬億m3，其中地下水排泄量6780億m3，冰川融水補(bǔ)給量560億m3 。全國多年平均地下水資源量8288億m3，其中山丘區(qū)6762億m3，平原區(qū)地下水資源量1874億m3?？鄢乇硭c地下水相互重復(fù)水量，全國水資源總量2.88萬億m3，人均占有水資源量只有2220 m3，約為世界平均值的1/4。，且時(shí)空分布不均，長(zhǎng)江以南地區(qū)水資源量占全國的81％，耕地和人口分別占全國的36％和54％；長(zhǎng)江以北地區(qū)，水資源量占全國的19％，而耕地和人口分別占全國的45％和35％。由于受季風(fēng)氣候影響，水資源的年內(nèi)和年際差異很大，特別是北方地區(qū)，春旱夏(秋)澇，旱澇無常。華北(黃河、淮河、海河流域)和部分長(zhǎng)江流域及西北地區(qū)，約占全國人口、耕地1／2的地區(qū)都屬于缺水地區(qū)。華北及膠東地區(qū)地表水及地下水資源總量為665.5億m3，全區(qū)人均水資源占有量?jī)H404 m3，不及全國平均數(shù)的1／6，世界平均數(shù)的1／24，屬水危機(jī)地區(qū)，也是我國水資源供需矛盾最突出的地區(qū)。由于工農(nóng)業(yè)和城鎮(zhèn)生活用水劇增，地表水和地下水開發(fā)率已分別達(dá)到53％和83.5％，均居全國之首。過量引水使這一地區(qū)有的河流在干旱季節(jié)干涸，地表水不足而導(dǎo)致地下水超采，使大面積地下水位下降，許多地方已出現(xiàn)地下水漏斗區(qū)，比如，僅河北省年超采深淺層地下水約400億m3，主要用于農(nóng)田灌溉，滄州地區(qū)形成總面積達(dá)1.3km2的大漏斗，中心水位下降超過50m。沿京廣線地段，地下水埋深已由開采初期的2～3m降到8—10m，膠東半島龍口、萊州和壽光等沿海地區(qū)，因地下水位下降已發(fā)生海水入侵、地下水咸化等問題。缺水問題已成為華北地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。
我國每年農(nóng)田灌溉用水達(dá)4000多億 m3，占總耕地面積50%左右，農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的70%。在農(nóng)業(yè)用水量中，灌溉用水量又占其80%，灌溉用水量是全國用水的大戶。灌溉用水的利用率只有40%左右，與發(fā)達(dá)國家70%~80%相比，明顯偏低。2000年，華北地區(qū)農(nóng)業(yè)50％水文年缺水50.98億m3，75％水文年缺水169.4億m3。顯然，如果采用先進(jìn)的灌溉節(jié)水技術(shù)，將全國已建灌區(qū)的灌溉水利用率在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高10%~20%，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約水量380~760億m3，我國從根本上解決華北水資源供需矛盾還有賴于南水北調(diào)中線和東線工程的實(shí)施。但因工程浩大且艱巨，輸水距離長(zhǎng)，造價(jià)高，故近期尚難實(shí)現(xiàn)。因此，發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉必須走節(jié)水高效之路。
我國目前農(nóng)業(yè)用水存在兩大突出矛盾：一是水資源嚴(yán)重不足，制約著農(nóng)業(yè)灌溉面積的進(jìn)一步擴(kuò)大和現(xiàn)有灌溉面積的灌溉保證程度的提高，如華北地區(qū)近年來實(shí)灌面積一直維持在1.2億畝左右，僅相當(dāng)于有效灌溉面積的80％左右，且有逐年下降的趨勢(shì)。為發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和滿足城鎮(zhèn)生活用水的要求，超采地下水現(xiàn)象較為普遍，引起地下水位連年下降，一般年降0.5~1.0m，一些地區(qū)灌溉供水量不能滿足作物高產(chǎn)的需水要求。二是已經(jīng)開發(fā)利用的水資源浪費(fèi)、污染嚴(yán)重，灌溉水的有效利用率低。不少地方由于灌溉工程老化失修、質(zhì)量低劣、管理不善和灌水技術(shù)落后等原因，灌溉水的利用系數(shù)很低，華北地區(qū)自流渠灌區(qū)和井灌區(qū)土渠的渠系水利用系數(shù)分別為0.3～0.5和0.6—0.7(發(fā)達(dá)國家已達(dá)0.9以上)，渠灌區(qū)和井灌區(qū)的田間水利用系數(shù)分別為0.70～0.80和0.80～0.90。此外，目前全國每年有大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和城市生活污水直接排入河湖水體或滲入地下，經(jīng)過處理重復(fù)利用的比重很低，不僅造成水資源的浪費(fèi)，而且對(duì)人民健康和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害極大，使可利用的水資源遭受嚴(yán)重破壞，從而造成水資源短缺，也為進(jìn)一步利用帶來很大困難。與此同時(shí)，帶來土壤、水文地質(zhì)條件惡化，土地生產(chǎn)能力下降，生態(tài)環(huán)境遭受破壞。
1.3 節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展
如想處理好缺水和發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉之間的矛盾，只能堅(jiān)持開源和節(jié)流并舉的兩大方針。就開源來講，隨著水資源開發(fā)程度的不斷提高，水源條件開發(fā)相對(duì)容易的地方不斷減少，再新開發(fā)水源難度越來越大，費(fèi)用也隨之增長(zhǎng)。而節(jié)流即節(jié)約用水、提高農(nóng)業(yè)水資源的有效利用率，節(jié)水灌溉又是節(jié)水的一項(xiàng)重要舉措，那么節(jié)水灌溉究竟要節(jié)哪些水呢？將灌溉水自水源輸送到農(nóng)田，滿足作物的需要，可以分為三個(gè)環(huán)節(jié)，即通過輸配水系統(tǒng)把水送到田間；在田間為作物所利用；作物吸收的水通過光合、蒸騰作用最后產(chǎn)出收獲量。節(jié)水灌溉在這三個(gè)環(huán)節(jié)中都有水可節(jié)。即減少輸配水損失；在田間減少深層滲漏和株間蒸發(fā)；在第三個(gè)環(huán)節(jié)中，提高水分的產(chǎn)出率也是節(jié)水。大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)不僅潛力巨大，而且易于實(shí)施，費(fèi)省效宏。因此，保護(hù)水資源，堅(jiān)持科學(xué)用水，節(jié)約用水，提高有限水資源的利用率，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)，既是緩解水資源供需矛盾，保證華北地區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的正確選擇，也是建立高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的需要，是我們要長(zhǎng)期堅(jiān)持的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略措施。
全球性水資源日益緊缺，使世界各國都在致力于發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)，研究并推廣許多行之有效的節(jié)水技術(shù)，諸如渠道襯砌防滲、低壓管道輸水、改進(jìn)地面灌水技術(shù)、發(fā)展噴灌與微灌、實(shí)施節(jié)水灌溉制度、推行水資源優(yōu)化配置和管理、改變作物種植結(jié)構(gòu)、選用作物耐旱品種、進(jìn)行秸稈或薄膜覆蓋、節(jié)水耕作栽培和化學(xué)節(jié)水等。這些技術(shù)，近十多年來在我國也有相當(dāng)規(guī)模的發(fā)展，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益)據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1992年全國已推廣節(jié)水灌溉工程措施面積約2億畝，其中低壓管道輸水灌溉面積約4350萬畝，噴灌、微灌面積約1300萬畝，渠道防滲控制面積1.4億畝，目前在中央和各級(jí)政府的支持下，每年仍以推廣千萬畝的速度增長(zhǎng)。而截至1992年，華北四省二市已發(fā)展噴灌、微灌面積約450萬畝，管道輸水灌溉面積約3100萬畝，渠道防滲控制面積約2000萬畝(防滲率20％---30％)。
國際上，以色列的節(jié)水農(nóng)業(yè)科研和開發(fā)居世界領(lǐng)先地位，該國的水、土資源條件很差，平原不足總面積1／5，沙漠占國土面積2／3，人均水資源占有量370m3，畝252 m3但他們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增長(zhǎng)速度60～70年代為12％，80年代為7.5％，1993年人均國民生產(chǎn)總產(chǎn)值已超過13000美元，躋身發(fā)達(dá)國家行列，其所以持續(xù)、穩(wěn)定、快速增長(zhǎng)，重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)科技是重要原因之一，而發(fā)展水利，全面推行節(jié)水灌溉起了極其重要的作用。在過去40年當(dāng)中，以色列的灌溉面積從占耕地面積的15％上升到49％，增加了5.7倍，而同期年農(nóng)業(yè)用水量只增長(zhǎng)了4.6倍，灌區(qū)單位面積灌溉量從1949年的568 m3／畝／年降低到1989年的400 m3／畝／年，即減少了約1／3，以單位用水的產(chǎn)量來表示的灌溉水生產(chǎn)效率，從1949年的1.6kg／m3上升到1989年的2.33kg／m3，增長(zhǎng)45％。單位面積及單方水的出口創(chuàng)匯值1989年比1949年分別增長(zhǎng)1.51倍和10倍。面對(duì)水資源嚴(yán)重不足的局面，以色列在農(nóng)業(yè)發(fā)展中強(qiáng)調(diào)最有效地利用水，并把它作為農(nóng)業(yè)政策的一個(gè)重要部分，采取北水南調(diào)，輸水管道將地表水、地下水集中
統(tǒng)一調(diào)配管理；制定和執(zhí)行“水法”和鼓勵(lì)節(jié)水的水管理政策，以及廢、污、咸水處理利用等一系列開源、節(jié)流措施，并特別重視農(nóng)業(yè)與水利措施結(jié)合以提高水分生產(chǎn)效率。目前以色列已全部采用噴、微灌。滴灌、微噴、移動(dòng)管線和移動(dòng)式噴灌，在灌溉面積中的比重已分別占60％、10％、5％和25％
1.4 可行性分析
噴灌就是利用水泵和管道系統(tǒng)，在一定的壓力下把水噴到空中，碎成細(xì)小的水滴，均勻降落在田間，供給作物水分的一種灌溉方法。它又稱噴灑灌溉，有較顯著的省水增產(chǎn)效益，是一種比較先進(jìn)的灌水技術(shù)。
圖1-1噴灌系統(tǒng)組成示意圖
據(jù)估計(jì)，到2050年，我國的人口數(shù)量及工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值都將達(dá)到最高峰，到那時(shí)，缺水的情況會(huì)達(dá)到前所未有的程度。而從全球水資源情況來看，其水資源總量是一定的，雖然在多種條件下，使可用水增加，但明顯趕不上所需要的水量的增加。因此，進(jìn)行高效用水，節(jié)約用水是必由之路。我國農(nóng)業(yè)用水占總用水量的72％，對(duì)節(jié)約農(nóng)業(yè)用水將具有重要意義。就目前來說，噴灌是最有效的節(jié)水和高效用水方法之一。與一般地面灌溉方式相比，噴灌能提高水利用系數(shù)30％～50％，而且，噴灌不僅具有節(jié)水效果，同時(shí)還有增產(chǎn)，省地，保土，保肥，適應(yīng)性強(qiáng)，可綜合利用及便于實(shí)現(xiàn)灌溉機(jī)械化、自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。因此，在實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化過程當(dāng)中，噴灌將起到非常重要的作用。
在現(xiàn)代化灌溉中，噴灌占有相當(dāng)?shù)谋壤?。我國現(xiàn)代化灌溉面積(噴微灌)約153．3萬hm2 (1998年)，其中噴灌面積約133.3萬hm2，而澳大利亞的噴灌面積能占總灌溉面積的76％、德國為53％、意大利為100％、美國為87％。
大量生產(chǎn)實(shí)踐和田間實(shí)踐證明，噴灌有如下許多優(yōu)點(diǎn):
(1)提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì) 。噴灌對(duì)增加農(nóng)作物產(chǎn)量的作用是多方面的。噴灌可以適時(shí)適量地滿足農(nóng)作物對(duì)水分的要求，從每公頃噴灑幾百方水到上千方水，只要控制噴灑的時(shí)間、速度即可實(shí)現(xiàn)。噴灌大大減少了溝渠和田埂占地，一般可提高耕地利用率7％一15％，這對(duì)于單產(chǎn)較高的小麥等條播作物進(jìn)一步提高產(chǎn)量效果十分明顯。實(shí)踐表明，噴灌比地面灌可提高產(chǎn)量15%～25%。噴灌可以調(diào)節(jié)田間小氣候增加近地層空氣濕度，調(diào)節(jié)溫差和晝夜溫差，不但可避免干熱風(fēng)、霜凍對(duì)作物的危害，而且可顯著提高水果、蔬菜、茶葉、煙草等經(jīng)濟(jì)作物的品質(zhì)。
(2)用水量省 灌溉水的損失，一是發(fā)生在從水源到田間的輸水過程中，二是發(fā)生在田間灌水過程中，即配水過程。我國地面灌溉水利用系數(shù)僅為0.4～0.45，換言之有一半多的水量在灌溉過程中白白浪費(fèi)掉了。噴灌通常采用管道和防滲渠道等輸水、配水，輸水損失很小。其次，噴灌是利用噴頭直接將水比較均勻地噴灑到作物葉面上，田面上各處的受水時(shí)間相同，只要設(shè)計(jì)正確和管理科學(xué)，可以不產(chǎn)生明顯的深層滲漏和地面徑流，因此噴灌的灌溉水利用系數(shù)可以達(dá)到0.75以上，比傳統(tǒng)的地面灌溉節(jié)水30％～40％。
(3)耕地利用率高 灌溉均勻 采用噴灌可以大大減少田間內(nèi)部溝渠，田埂的占地，增加了實(shí)際播種面積，可提高耕地利用率7%～15%。
(4)適應(yīng)性強(qiáng) 噴灌一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是可用于各種類型的土壤和作物，受地形條件的限制小。例如：在砂土地或地形坡度達(dá)到5%等地面灌溉有困難的地方都可采用噴灌。在地下水位高的地區(qū)，地面灌溉使土壤層過濕，易引起土壤鹽堿化，用噴灌來調(diào)節(jié)上層土壤的水份狀況，噴灌可避免也鹽堿化的發(fā)生。由于噴灌對(duì)地形要求低，可以節(jié)省大量農(nóng)田地面平整的工程量。
(5)防止水土流失 即保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)不被破壞和保持土壤肥力。這對(duì)于精細(xì)控制土壤水分、保持土壤肥力，適應(yīng)換茬時(shí)兩種作物對(duì)水分的不同要求極為有利。噴灌像降雨一樣濕潤(rùn)土壤，不破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，為作物根系生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的土壤狀況。
(6)節(jié)省勞動(dòng)力 由于噴灌系統(tǒng)的機(jī)械化程度高，可以大大降低灌水勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省大量的勞動(dòng)力。例如各種噴灌機(jī)組可以提高工效20～30倍。我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)正向規(guī)?；?、集約化方向發(fā)展，同樣面臨著提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率的問題。噴灌的機(jī)械化程度高，將大大減輕灌水的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高作業(yè)效率，免去年年修筑田埂和田間溝渠的重復(fù)勞動(dòng)。可以說，噴灌是我國今后全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化最有效的灌溉措施之一。
此外，使用噴灌可以在灌水的同時(shí)施用肥料、殺蟲劑、保水劑等化學(xué)藥物。還可以防止產(chǎn)生土壤的次生鹽堿化和沼澤化，并可以用來開墾荒漠。
噴灌的缺點(diǎn)如下：
(1)風(fēng)和濕度對(duì)噴灌質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響 風(fēng)不但會(huì)將噴灑的水滴吹到遠(yuǎn)處，而且明顯改變了各方向的射程和水量分布，影響灌水質(zhì)量，甚至產(chǎn)生漏噴現(xiàn)象，一般風(fēng)力大于3級(jí)時(shí)不宜進(jìn)行噴灑作業(yè)。灌溉季節(jié)多風(fēng)的地區(qū)應(yīng)在設(shè)備選型的規(guī)劃設(shè)計(jì)上充分考慮風(fēng)的不利影響，如難以解決，則應(yīng)考慮采用其他灌溉方法；而如果空氣濕度過低，蒸發(fā)損失增大，灌溉水利用系數(shù)就會(huì)減小，當(dāng)白天空氣濕度過低時(shí)，可以考慮在夜間噴灌，以得到較好的噴灌效果。
(2)要求較高的投資 噴灌系統(tǒng)工作壓力較高，對(duì)設(shè)備的耐壓要求也高，因而投資一般較高。如固定管道式噴灌系統(tǒng)需投資13 500—18 000元／hm2；半固定管道式噴灌系統(tǒng)需投資4 500—6 750元／hm2；卷盤式噴灌機(jī)需投資4 500元／hm2；大型機(jī)組約需投資6 000元／hm2。這也是當(dāng)前制約噴灌發(fā)展的主要因素。
(3)相對(duì)耗能高 噴灌是利用水的壓力使水流破碎成水滴并且噴灑到規(guī)定范圍內(nèi)，因此噴灌耗能較大。
由此可見噴灌具有顯著的省水、省工、少占耕地、不受地形限制、灌水均勻和增產(chǎn)等效果，屬先進(jìn)的田間灌水技術(shù)。與明渠輸水的地面灌溉相比，噴灌節(jié)水30%～50%，糧食作物增產(chǎn)10%～20%，經(jīng)濟(jì)作物增產(chǎn)20%～30%，蔬菜增產(chǎn)1～2倍。但噴灌也有一定的局限性，如作業(yè)受風(fēng)影響，高溫、大風(fēng)天氣不易噴灑均勻，噴灌過程中的蒸發(fā)損失較大等，而且噴灌的投資比一般地面灌水方法投資要高。茶園、露地蔬菜等且用固定式噴灌，大田作物可用機(jī)組式噴灌或移動(dòng)（管道）式噴灌系統(tǒng)。
我國雖在20世紀(jì)50年代就已建設(shè)了一些噴灌試驗(yàn)工程，但形成一定規(guī)模地研究、開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用則是進(jìn)入70年代以后的事情。1976年噴灌列入國家科研計(jì)劃，1977—1978年國家計(jì)委將噴灌列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，原水利電力部正式將噴灌列入水利建設(shè)計(jì)劃。經(jīng)過20多年的努力，全國絕大部分縣開展了噴灌的試點(diǎn)、示范和推廣工作，噴灌面積達(dá)到126．6萬hm2。噴灌不同于傳統(tǒng)的地面灌溉，它需要各種專用材料和設(shè)備，為此我國研制了輕小型噴灌機(jī)、中心支軸式噴灌機(jī)、平移式噴灌機(jī)、軟管牽引卷盤式噴灌機(jī)、滾移式噴灌機(jī)等設(shè)備。其中輕小型噴灌機(jī)已形成上10萬臺(tái)的年生產(chǎn)能力，電動(dòng)中心支軸式噴灌機(jī)和滾移式噴灌機(jī)也已定型并批量生產(chǎn)。另外，我國還自行開發(fā)了塑料管等多種地埋管材和配套管件，開發(fā)了薄壁鋁管、鍍鋅薄壁鋼管等移動(dòng)管材，并已形成批量生產(chǎn)能力，噴頭以水平搖臂式噴頭為主體，先后開發(fā)了PYl、PY2及ZYl、ZY2等4種系列的金屬搖臂式噴頭以及PYS系列塑料搖臂式噴頭，此外，還有我國獨(dú)創(chuàng)的步進(jìn)式全射流噴頭。這些噴頭規(guī)格比較齊全，均已定型生產(chǎn)。我國原有水泵規(guī)格型號(hào)中適合輕小型噴灌機(jī)組的并不多，且效率偏低，體積、重量偏大。為此研制了噴灌專用系列水泵，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，“三化”程度高，配套合理等優(yōu)點(diǎn)，已普遍推廣應(yīng)用。盡管我國的噴灌專用設(shè)備的生產(chǎn)還存在質(zhì)量不穩(wěn)，綜合配套水平不高，專用材質(zhì)有待開發(fā)等問題，但已形成一定的生產(chǎn)能力和供應(yīng)規(guī)模，基本可以滿足當(dāng)前建設(shè)節(jié)水灌溉工程的需要。
“九五”期間是我國噴灌快速發(fā)展的時(shí)期，黨的十四屆五中全會(huì)和八屆人大四次會(huì)議上明確提出要“大力普及節(jié)水灌溉技術(shù)”，1996年國務(wù)院決定在全國建設(shè)300個(gè)節(jié)水增產(chǎn)重點(diǎn)縣，以點(diǎn)帶面，推動(dòng)全國節(jié)水灌溉的普及。這種形勢(shì)有力地促進(jìn)了噴灌事業(yè)的發(fā)展，全國噴灌面積從1992年的83.3萬hm2發(fā)展到1997年的126.7萬hm2，年平均增長(zhǎng)率超過10％。噴灌面積的發(fā)展帶動(dòng)了噴灌材料設(shè)備生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展，不但應(yīng)用較有基礎(chǔ)的輕小型噴灌機(jī)組和金屬移動(dòng)管道的市場(chǎng)需求增加，以往應(yīng)用較少的卷盤式噴灌機(jī)和圓形噴灌機(jī)的市場(chǎng)需求也呈現(xiàn)加大趨勢(shì)。
我國噴灌面積到1985年已達(dá)到66.7萬hm2，此后因農(nóng)村生產(chǎn)體制的變革以及對(duì)節(jié)水灌溉的認(rèn)識(shí)比較膚淺，噴灌面積發(fā)展不快，各地區(qū)的發(fā)展也很不平衡。1985年原水利電力部組建了中國噴灌技術(shù)開發(fā)公司(1987年更名為中國灌排技術(shù)開發(fā)公司)負(fù)責(zé)開發(fā)和引進(jìn)噴灌技術(shù)，并向發(fā)展噴灌的基層單位發(fā)放專項(xiàng)貼息貸款，有力地支持了各地發(fā)展噴灌、微灌的積極性。如北京市順義縣1985～1988年推廣半固定式噴灌，全縣5.3萬hm2耕地都使用了噴灌，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，為我國在糧食作物上大規(guī)模發(fā)展噴灌提供了很有說服力的例證和成功經(jīng)驗(yàn)。
2 蘋果樹地噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)
峪口有一塊果樹地，南北長(zhǎng)280m，東西寬130m，共36400m2。約3.6公頃，54畝。地塊中全部種植蘋果。地形特點(diǎn)：地塊形狀比較規(guī)則，東西坡度大約為10°。此地原無灌溉設(shè)施。離地不遠(yuǎn)處有一口深25 m的水井，流量為25 m3/h，可連續(xù)抽水4～6 h，已有380V動(dòng)力線，變壓器容量為10 kVA。水質(zhì)良好可灌溉果樹地?，F(xiàn)計(jì)劃投資利用該水源向此片果樹地鋪設(shè)噴灌系統(tǒng)，以滿足果樹生長(zhǎng)對(duì)水分的要求。經(jīng)勘測(cè)、規(guī)劃后，確定建設(shè)半固定管道式噴灌工程，投資按2011年最低貸款利率6%計(jì)息。
2.1 蘋果樹地噴灌設(shè)計(jì)基本資料
2.1.1果樹地水源情況
水源位置：地塊西部不遠(yuǎn)處的水井。水的pH值：7.5。水質(zhì)情況：見表1，礦化度<1500mg/L，此處水質(zhì)適用于灌溉。
2.1.2果樹地 氣侯狀況
平均氣溫：年平均氣溫10.3℃，無霜期177天，≥0℃積溫4600℃，年日照時(shí)數(shù)2600 h；多年平均降雨量為700mm，80％集中在6、7、8兩月，春旱和秋旱頻率為55％；月最大日平均水面蒸發(fā)量：9.2mm，出現(xiàn)在5月，日最大水面蒸發(fā)量12mm/d，出在7月上旬；月最高溫度：41.2℃；月最低溫度：-26.5℃；相對(duì)濕度：60％；主風(fēng)向：西北。
表1 水質(zhì)情況表
序號(hào) 種類 含量(mg/L) 序號(hào) 種類 含量(mg/L)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
PH 7.5 6 氟化物 0.8
濁度 7 7 氰化物 無
硬度 279 8
苯酚類 無
鋅離子 無
鐵離子 0.285
鋁離子 311
碳酸鹽 306
葉綠素A 無
水溫 20℃
硫酸鹽 42.4 9
氯化物 12.1 10
磷酸鹽 0.245 17
細(xì)菌總數(shù) 19 pice／ml 18
含砂量 19
鈣離子 46．1 20
2.1.3 地理位置與地形
灌區(qū)面積：36400m2 ，約合3.6公頃，84.3畝；地塊形狀為比較規(guī)則的長(zhǎng)方形；地勢(shì)東高西低。坡度大約為10°；南北長(zhǎng)280m，東西寬130m。
2.1.4 果樹地土壤資料
土壤類型為砂壤土，土壤田間持水量22(重量%)，土壤含水量上下限按持水量的85%與65%設(shè)計(jì)。土層厚度1m左右，以下是破碎基巖。計(jì)劃濕潤(rùn)層深度為60cm；土壤容重為1.45g/cm3 。
2.1.5 作物種植情況
果樹株距3.0m，行距3.0m，果樹進(jìn)入盛果期平均樹冠直徑4.0m。作物走向：延梯田方向平均種植。以往地面灌溉實(shí)測(cè)結(jié)果表明，作物耗水高峰期為7月，該月日均耗水量5.6mm/d?，F(xiàn)有灌溉方式：部分漫灌，大部分靠自然降雨。
2.1.6 動(dòng)力系統(tǒng)資料
用水泵抽水，并使水具有規(guī)定的水頭；配備與水泵相配套的電動(dòng)機(jī)；本地區(qū)的供電在灌溉季節(jié)基本有保證；電費(fèi)按2006年收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)0.6元/kwh；
2.1.7 其他資料
噴灌系統(tǒng)的設(shè)備購置、安裝等均委托噴灌工程公司進(jìn)行
灌區(qū)的交通狀況良好，運(yùn)輸較為方便。
2.2 灌水定額與灌水周期的制定
2.2.1 灌水定額制定
設(shè)計(jì)灌水定額和灌水周期是確定噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的依據(jù)，直接影響著噴灌工程的投資。灌水定額是指一次灌水的水層深度或一次灌水單位面積的水量。
根據(jù)資料分析蘋果樹的濕潤(rùn)層深度h=60cm；土壤的含水量上下限按田間持水量的85%與65%設(shè)計(jì)。砂壤土的容重為1.45g/cm3，其田間持水量為22(重量%)，因風(fēng)速低于3.4m/s，噴灑水利用系數(shù)取，則灌水定額按公式計(jì)算為：
(1)
式中： m—設(shè)計(jì)灌水定額；
h—計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，取60cm
、 —適宜土壤含水量的上下限（重量百分比）
—噴灑水利用系數(shù)
2.2.2灌水周期制定
灌水周期指灌區(qū)一次灌水所需要的天數(shù)。
根據(jù)上述資料，高峰期蘋果樹日均需水量為5.6mm/d，則現(xiàn)階段蘋果樹的灌水周期為：
(2)
取灌水周期為7天。
式中： —設(shè)計(jì)灌水定額
—作物日需水量
—噴灑水利用系數(shù)
2.3 管道規(guī)劃設(shè)計(jì)方案
灌區(qū)地勢(shì)東高西低，自上而下分為5塊梯田，平均每塊地塊長(zhǎng)280m，寬26m，面積為7280m2。再將整個(gè)地塊延南北方向平均分為5個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)56m，寬130m。即將每塊梯田都分為的5個(gè)地塊。在灌水周期的7天內(nèi)，各小區(qū)內(nèi)部可進(jìn)行單支管輪灌。此方案的優(yōu)點(diǎn)是支管沿等高線布置，無逆坡支管，輸水管雖有兩級(jí)，但干管已經(jīng)分流，可以適當(dāng)減小管徑，輸水配水管道的總長(zhǎng)度也較短。此種方案的投資較低，比較經(jīng)濟(jì)合理，適用于現(xiàn)階段此種植地的現(xiàn)狀。
圖2-1干管布置示意圖
另，初步確定本設(shè)計(jì)采用“豐”字型管道布置?！柏S”字型布置的示意圖，如圖2-2所示。
1-井；2-泵站；3-干管；4-分干管；5-支管；6-噴頭
圖2-2 “豐”字形布置
2.4噴頭選型和布置間距組合
因?yàn)椴捎眯^(qū)的輪灌方式，所以用單支管的運(yùn)行方式。如遇到特殊的情況，則另行處理。
2.4.1 確定控制噴灌質(zhì)量的參數(shù)
砂壤土的允許噴灌強(qiáng)度為，因平均坡度小于5%，所以不用折減。風(fēng)向多為西北風(fēng)與西南風(fēng)，相當(dāng)于與支管成和，當(dāng)風(fēng)速為2.7 m/s時(shí)，選，，因風(fēng)向夾角為~，所以調(diào)整為：
考慮到本設(shè)計(jì)中最不利情況為風(fēng)向夾角為的情況。可查的公式計(jì)算風(fēng)系數(shù)
則
當(dāng)，可查得間距系數(shù)。
將、、帶入公式：得
(3)
2.4.2 噴頭選型及其參數(shù)確定
查表可知，蘋果樹的噴灌系統(tǒng)霧化指標(biāo)不應(yīng)低于3000~4000hp/d。一般取上限較為妥當(dāng)。
根據(jù)分析，應(yīng)選擇噴頭，此噴頭工作壓力為300kpa,嘴徑為6×3㎜，此時(shí)流量，射程R=16.5m,允許噴灌強(qiáng)度。選擇本組參數(shù)主要考慮兩個(gè)因素，一是噴頭的射程合適，一個(gè)26寬的地塊只需一個(gè)噴頭就可將其寬度全面覆蓋；另一個(gè)是按布置方案，支管的流量在15m3/h左右，按噴頭的流量，差不多是5個(gè)噴頭。管長(zhǎng)也大致合適。
根據(jù)上述指標(biāo)計(jì)算霧化指標(biāo)與噴灌強(qiáng)度
霧化指標(biāo) ：
滿足《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》要求。
噴灌強(qiáng)度 ：
故霧化程度和設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度均滿足要求。
2.4.3 確定間距組合
根據(jù)所確定的和，現(xiàn)在已知R=16.5m則
移動(dòng)鋁管的節(jié)長(zhǎng)有4、5、6m三種，現(xiàn)選用3節(jié)5m管，則；鋼絲水泥管等節(jié)長(zhǎng)均為3m，支管間距可為15m，考慮到風(fēng)向?yàn)槲鞅睍r(shí)，理應(yīng)取，所以選定。
最后確定；噴頭選用型，工作參數(shù)，；性能參數(shù)，R=16.5m，。
按設(shè)計(jì)風(fēng)速，根據(jù)《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定選取的布置間距，其組合的均勻度滿足《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》要求。
2.5 噴點(diǎn)的組合布置設(shè)計(jì)
2.5.1 確定噴頭工作點(diǎn)及支管位置
參考圖紙1，在圖中標(biāo)出一、二、三干管的位置，再由東邊界開始，間隔15m布置第一條支管，以后每隔15m布置一條，一、二、三干兩側(cè)均如此布置，再由每條支管入口后8m處布置噴頭工作點(diǎn)，再沿支管每隔15m布置一個(gè)噴頭工作點(diǎn)，最后將支管編號(hào)，整個(gè)灌區(qū)有25個(gè)支管工作位置，有125個(gè)噴頭工作點(diǎn)。
2.5.2 計(jì)算噴頭在工作點(diǎn)上噴灑的時(shí)間
(4)式中： —噴頭間距，取15m；
b—支管間距，取15m；
m—設(shè)計(jì)灌水定額，45mm；
q—單噴頭灌水量，2.71。
即噴頭在工作點(diǎn)上噴灑時(shí)間為3.74h，約等于3小時(shí)45分。
2.5.3 計(jì)算支管每日可噴灑的工作位置數(shù)
為充分利用每天可能的噴灌時(shí)間，也避免在剛剛噴灌過的濕地上拆裝支管，確定配置兩套備用移動(dòng)支管，因此支管的拆裝不占用噴灑作業(yè)時(shí)間。根據(jù)基本資料提供的情況，噴灌不在夜間作業(yè)，白天則有13h可以工作，所以
(5)
式中： —每天可噴灑位置數(shù)；
T—每天的工作時(shí)間；
t—噴頭在工作點(diǎn)上的噴灑時(shí)間。
取，即支管每天可噴灑3個(gè)位置，由布置示意圖可知，相應(yīng)的噴頭每天可噴15個(gè)工作點(diǎn)。2. 5. 4 計(jì)算每根干管每次同時(shí)噴灑的支管數(shù)
(6)
即每根干管每次同時(shí)噴灑的支管數(shù)為2。
2.6 輪灌編組和工作制度
輪灌編組的原則應(yīng)遵循：（一）流量分散原則，即同時(shí)工作的噴頭數(shù)和支管不要集中于一處，以免造成管道中流量過大。（二）流量均衡原則，既各次工作的噴頭數(shù)大致相同，允許出現(xiàn)一兩個(gè)變化，但不宜變化過大，以免出現(xiàn)噴頭數(shù)過多、壓力過低或噴頭數(shù)過少壓力過高的現(xiàn)象。（三）便于運(yùn)行管理的原則，包括移動(dòng)管道時(shí)總距離最短，不要移動(dòng)到剛噴過水的新位置等。同時(shí)應(yīng)滿足上述計(jì)算的灌水周期、灌水定額等。
噴灌系統(tǒng)的工作制度，就是支管輪灌方式或移動(dòng)方式。
圖2-3兩根支管同時(shí)工作時(shí)的輪灌方式
支管輪灌方式，對(duì)于半固定式系統(tǒng)就是支管的移動(dòng)方式。支管輪灌方式不同，干管中通過的流量不同，因此，適當(dāng)選擇輪灌方式，可以減小干管管徑，降低投資。下面介紹常用的兩根支管同時(shí)工作時(shí)的幾種工作方式。見圖2-3。
本設(shè)計(jì)采用的是方式（d）進(jìn)行輪灌。每個(gè)管段控制的支管工作位置見表
表2.支管工作位置表
管道名稱
管長(zhǎng)
編號(hào)
條數(shù)
噴頭工作點(diǎn)數(shù)
一干
輸水段AB
165m
AB
------
------
配水段BC
120m
1--10
10
50
二干
配水段AD
120m
11--20
10
50
三干
輸水段AE
90m
AE
------
------
配水段EF
120m
21--25
5
25
表3.支管輪灌順序表
輪灌
順序
一干
二干
三干
支管號(hào)
噴頭數(shù)
支管號(hào)
噴頭數(shù)
支管號(hào)
噴頭數(shù)
支管號(hào)
噴頭數(shù)
支管號(hào)
噴頭數(shù)
第一天
支1
5
支6
5
支11
5
支16
5
支21
5
第二天
支2
5
支7
5
支12
5
支17
5
支22
5
第三天
支3
5
支8
5
支13
5
支18
5
支23
5
第四天
支4
5
支9
5
支14
5
支19
5
支24
5
第五天
支5
5
支10
5
支15
5
支20
5
支25
5
由于各小區(qū)絕大多數(shù)情況只有一條支管工作，可以互不干擾，但每個(gè)小區(qū)的支管工作順序組合起來之后對(duì)B、F兩點(diǎn)的壓力影響并不小，現(xiàn)將比較后的較好的輪灌順序列如表3。
2.7 確定各級(jí)管道的流量
設(shè)計(jì)流量的計(jì)算如下：
由于第三干管上每次只開一條支管，所以：
主干管的流量為：
2.8 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.8.1 主干管設(shè)計(jì)
主干管為水泵的出水管，長(zhǎng)約20m。仍然采用鋼絲網(wǎng)水泥壓力管。主干管的流量為40.65。則主干管的管徑為：
(9)
式中： D—管道直徑（mm）；
Q—管道流量（）；
V—管中水的流速（m/s）。
則選用內(nèi)徑為150mm的鋼絲網(wǎng)水泥壓力管。
2.8.2 支管設(shè)計(jì)
選用山西產(chǎn)薄壁鋁管，每節(jié)長(zhǎng)度為5m，每條支管13節(jié)，其中有4條帶支管座。支管與干管上的給水栓用快速接頭連接，入口后一段支管選用維塑軟管，長(zhǎng)3m，因此每條支管長(zhǎng)68m，第一個(gè)豎管座至給水栓的距離為8m，其后每隔15m鋁管有一豎管座，支管末端為第五個(gè)豎管座。
為方便拆卸安裝，支管采用同一口徑。按規(guī)范要求，支管上任意兩個(gè)噴頭之間的水頭差應(yīng)不超過噴頭壓力水頭的20%，即。由于所選用的鋁管在豎管座處的局部水頭損失不大，且于其后均有一部分流速水頭轉(zhuǎn)化為壓力水頭，所以式中的可用沿程水頭損失帶入計(jì)算。另外從各條支管位置處的地形來看，基本按照等高線布置。
查噴灌工程手冊(cè)，可查得、、，又當(dāng)，孔口數(shù)、時(shí)，多口系數(shù)F=0.499。各支管中首末兩噴頭的地形高差為0m（同一支管上噴頭沿等高線布置），將數(shù)據(jù)帶入公式得：
(7)
解得：
選擇外徑40mm，內(nèi)徑38mm的鋁管作為移動(dòng)式支管。
2.8.3 干管設(shè)計(jì)
干管選擇浙江產(chǎn)鋼絲網(wǎng)水泥壓力管，節(jié)長(zhǎng)3m，先用經(jīng)濟(jì)管徑法初選，待進(jìn)行水力計(jì)算后調(diào)整管徑。干管每天工作13小時(shí)，按每年工作100天計(jì)。則干管的管徑為：
(8)
由于第三干管的流量不同于第一第二干管，所以管徑可能不同，各管的設(shè)計(jì)管徑及實(shí)際管徑見下表：
表４.各管段經(jīng)濟(jì)管徑及實(shí)際管徑
管段
ＢＣ
ＡＤ
ＥＦ
設(shè)計(jì)流量
16.26
16.26
8.13
實(shí)選管徑
75
75
60
2.8.4 管道水力計(jì)算
（一）支管入口壓力水頭
本設(shè)計(jì)中最大水頭差產(chǎn)生在首末端噴頭間，所以應(yīng)該選用末端噴頭入口壓力作為計(jì)算基準(zhǔn)。支管入口水頭應(yīng)等于末端噴頭工作水頭、末端噴頭入口與支管入口的高程差，豎管水頭損失與支管水頭損失諸項(xiàng)之和，由于噴頭入口壓力按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定系指噴頭實(shí)際入口下200mm處的測(cè)管壓力，所以豎管的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)為豎管高度減0.2m。選用鋁質(zhì)豎管，內(nèi)徑25mm，長(zhǎng)度1.2m，計(jì)算長(zhǎng)度1m.
末端噴頭的工作水頭以設(shè)計(jì)噴頭壓力的90％計(jì)（用降低0.1的方法）支管沿等高線布置，入口與末端無高差，因此支管的壓力水頭為：
即支管入口壓力水頭需保證有30.58m.
（二）管道水頭損失計(jì)算
（1）沿程水頭損失
(10)
式中： —摩阻系數(shù)；
b—管徑指數(shù)；
m—流量指數(shù)。
多口系數(shù)：
(11)
式中： N—噴頭數(shù)目，N=5；
X—位置系數(shù)，X=1。
故，支管的沿程水頭損失為：
田間末級(jí)干管的沿程水頭損失
多口系數(shù)：F=0.54
從水泵房到一、二干最遠(yuǎn)處一組輪灌區(qū)干管的沿程水頭損失
沿程水頭總損失：
（2）局部水頭損失
(12)
局部水頭損失系數(shù)之和：
（3）噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水頭
考慮高差與揚(yáng)程水頭損失對(duì)揚(yáng)程的影響取
2.9 水泵選型
根據(jù)工程所在位置的環(huán)境、水源條件和設(shè)計(jì)揚(yáng)程、流量等實(shí)際情況，參照水泵制造廠提供的性能參數(shù)及水泵的性能曲線圖選定所需要的水泵型號(hào)為IS100-65-250。主要性能指標(biāo)為，，，配套電機(jī)型號(hào)為，功率為，效率。
3 材料設(shè)備選用和工程預(yù)算
3.1 主要材料設(shè)備的選用及投資
噴灌系統(tǒng)的主要設(shè)備及投資列表如下
表5. 噴灌系統(tǒng)的主要設(shè)備材料表
序號(hào)
名稱
規(guī)格
單位
數(shù)量
單價(jià)(元)
復(fù)價(jià)(元)
備注
1
鋁管
TPLΦ40-5
節(jié)
65
65
4225
2
鋼絲網(wǎng)水泥管
Φ75-3m
節(jié)
140
45
6300
3
鋼絲網(wǎng)水泥管
Φ60-3m
節(jié)
70
35
2450
4
鋼絲網(wǎng)水泥管
Φ150-3m
節(jié)
7
48
336
5
快接軟管
TPLΦ40-3
根
5
35.5
177.5
6
豎管
Φ33
根
25
28
700
7
噴頭
個(gè)
25
52
1300
8
直接頭
Φ40
個(gè)
40
18.5
740
9
堵頭
TPLΦ40
個(gè)
5
3
15
10
給水栓上體
TPLΦ40
個(gè)
5
35.5
177.5
11
異徑三通
75×40×75
個(gè)
10
66.5
665
12
異徑三通
60×40×60
個(gè)
5
53
33
13
四通
150×150×150
個(gè)
1
75
75
14
閥門
Φ40
個(gè)
5
25
125
15
閥門
Φ75
個(gè)
2
52
104
16
閥門
Φ60
個(gè)
1
35
35
17
閥門
Φ150
個(gè)
1
65
65
18
90度彎頭
Φ75
個(gè)
1
42
42
19
90度彎頭
Φ60
個(gè)
1
36.5
36.5
20
漸縮管
150×75
個(gè)
2
24
48
21
漸縮管
150×60
個(gè)
1
20
20
22
壓力表
1MPa
個(gè)
5
45
225
23
流量計(jì)
3英寸
個(gè)
2
200
400
24
水泵
IS100-65-250
個(gè)
1
2800
2800
25
電動(dòng)機(jī)
個(gè)
1
2400
2400
26
安裝附件
2000
27
規(guī)劃設(shè)計(jì)費(fèi)
按設(shè)備費(fèi)5%計(jì)
1289.8
28
安裝施工費(fèi)
按設(shè)備費(fèi)5%計(jì)
1289.8
29
運(yùn)費(fèi)
3000
30
稅金及不可預(yù)見費(fèi)
設(shè)備費(fèi)10%計(jì)
2579.5
合 計(jì)
33953.4
此噴灌系統(tǒng)主要設(shè)備及投資費(fèi)共25794.3元，平均每公頃設(shè)備投資7165.1元，每畝投資477.7元。
規(guī)劃、設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)輸、施工、稅金及不可預(yù)見費(fèi)共8159.1元，平均每公頃2266.5元，每畝151.1元。
此噴灌工程總投資33953.4元，平均每公頃投資9431.5元，每畝投資628.8元。
3.2 噴灌系統(tǒng)總費(fèi)用計(jì)算
（一）工程總投資折算（分析期20年）
由動(dòng)態(tài)折舊公式：得：
(13)
式中： —折舊費(fèi) （元）
—噴灌工程總投資 （元）
—折舊年限 （a）
—年利率 （%）
---資金回收因子，或稱為動(dòng)態(tài)折舊系數(shù)或折舊費(fèi)率
（二）折舊費(fèi)
噴灌系統(tǒng)的各類折舊費(fèi)用見下表
表6 噴灌系統(tǒng)的各類折舊費(fèi)用表
項(xiàng) 目
投資原值
（元）
折舊年限
（年）
折舊系數(shù)
折舊費(fèi)
（元）
年平均大修費(fèi)率（%）
年平均大修費(fèi)（元）
水泵機(jī)組及電器設(shè)備
5200
20
0.06721
1293.2
----
----
鋼絲網(wǎng)水泥管
9086
40
0.04326
1549.28
1.0
90.86
鋁管
4225
15
0.08377
1137.35
2.0
181.72
噴頭
1300
5
0.2184
379
管件等
3956.3
30
0.05101
822.5
1.0
39.563
閥門及充水設(shè)備
1402
20
0.06721
348.67
1.5
21.03
儀表類設(shè)備
625
10
0.1172
179.6
土建工程設(shè)施及其他
8159.1
30
0.05101
1696.2
1.0
81.59
合計(jì)
33953.4
7405.8
414.763
（三）年運(yùn)行費(fèi)用
灌工程每年的運(yùn)行費(fèi)用包括能源費(fèi)、維修費(fèi)和日常管理費(fèi)用。
大修費(fèi)：由表6可知年大修費(fèi)合計(jì)為414.763元。
動(dòng)力能耗費(fèi)：根據(jù)機(jī)泵配套功率、年運(yùn)行小時(shí)數(shù)及農(nóng)用電價(jià)。動(dòng)力機(jī)的實(shí)際功率為水泵軸功率除以傳動(dòng)效率和電機(jī)效率?？紤]一定的安全系數(shù)，按37計(jì)，年工作小時(shí)數(shù)以1300h計(jì)，估算能耗費(fèi)如下：
(14)
式中： Q—年運(yùn)行電費(fèi)(元)；
N—配套電機(jī)功率(kW)；
T—年運(yùn)行小時(shí)數(shù)(h)；
f—農(nóng)用電價(jià)(元/kW·h)。
年能耗費(fèi)為28860元。
管理費(fèi)：參考其他工程經(jīng)驗(yàn)按15元/畝計(jì)，管理費(fèi)為810元。
年運(yùn)行費(fèi)才C = 28860+307.9+810 =29977.9元
3.3 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算
多年實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明果樹地噴灌增產(chǎn)效益明顯。噴灌園地蘋果平均單產(chǎn)2877kg/畝，不噴灌園地蘋果平均單產(chǎn)1300kg/畝，增產(chǎn)百分率為54.8％，蘋果平均售價(jià)0. 64元／kg，灌區(qū)54畝總增產(chǎn)為85158kg。
全年增加產(chǎn)值按下式計(jì)算：
(15)
式中： —噴灌工程多年平均增產(chǎn)值 （元/a）；
—噴灌區(qū)面積 （畝）；
—噴灌的第I種作物的種植面積比例；
—非噴灌的第I種作物的種植面積比例；
—噴灌的第I種作物的多年平均單位面積產(chǎn)量 （kg/畝）；
—非噴灌的第I種作物的多年平均單位面積產(chǎn)量 （kg/畝）；
—第i種作物的產(chǎn)品單價(jià) （元/kg）
—作物種類數(shù)
帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：54501.12
即，總增產(chǎn)值為：54501.12元。
3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析
（一）效益費(fèi)用比
(16)
式中： R—效益費(fèi)用比；
—噴灌工程總投資 （元）；
—噴灌工程多年平均增產(chǎn)值 （元/a）；
—噴灌工程多年平均運(yùn)行費(fèi) （元/a）；
i—年利率；
n—經(jīng)濟(jì)分析期年數(shù) （a）。
（二）還本年限
(17)
式中： —還本年限，其余符號(hào)同前。
由于效益費(fèi)用比為10.75 ，遠(yuǎn)大于1.2，而還本年限也只有3年，所以本項(xiàng)工程的興建將會(huì)有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
結(jié)論
首先，本設(shè)計(jì)通過對(duì)灌區(qū)的自然條件、生產(chǎn)條件和社會(huì)條件等基本的資料調(diào)查、收集、和整理，來確定運(yùn)行方案，輪灌編組、工作制度并計(jì)算了不同灌水定額情況下的運(yùn)行參數(shù)；設(shè)計(jì)了管道系統(tǒng)中各級(jí)管道的布置、管材選擇、管徑、管長(zhǎng)以及連接方式等；并且通過計(jì)算確定了控制設(shè)備、噴灑器和水泵的類型，并確定了水泵的工作范圍，水泵的揚(yáng)程以及配套動(dòng)力的選擇等。通過以上調(diào)查資料、設(shè)計(jì)規(guī)劃噴灌方案、計(jì)算噴灌所需要的參數(shù)。充分論證了本噴灌系統(tǒng)在技術(shù)上的合理性。
其