滴灌系统设计示例
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。
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
（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，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析表如下：
滴灌工程预算表
单位:万元
三、灌水定额和灌水周期的拟定 (1) 灌水定额。
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
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。
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
棉花种植模式为一膜两管四行或一膜两管八行，滴灌带选用新疆天业塑化集团生产的内径为16mm的PE单翼迷宫式滴灌带，以该产品的参数进行设计。一膜两管模式：一根毛管灌两行棉花，滴灌带间距0.9m，滴头间距0.3m，滴
5 头流量2.1L/h，流态指数X=0.607；一膜一管模式：一根毛管灌四行棉花，滴灌带间距1.4m，滴头间距0.3m，滴头流量2.6L/h,流态指数X=0.600。 2.毛管极限长度的校核
毛管的极限孔数（毛管按均匀地形坡计算）： Nm=INT{(5.466[△h2]d4.75)/( kSqd1.75)}0.364
十、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,初步拟定干管上每100m设置一个双括管(即伸缩节)。
在直径大于50mm的管道末端、转弯、分岔和阀门处应设镇墩，干管每隔200m设一镇墩60×60cm。为保证系统管网的正常运行，需在管路上安装控制和保护装置。
管道埋深根据地面荷载和机耕要求,干管埋深60cm,为控制各分干管的运行,分干管首部设控制闸阀,尾部设泄水阀,各闸阀均砌阀门井保护。
十一、绘制技施设计图 滴灌系统工程平面图、管系结构示意图及阀门井示意图详见图1-图3。
十二、主要设备与投资预算
典型示范区540亩滴灌工程总投资27.8679万元。其中建筑工程费用3.5751万元，设备费23.0391万元，临时工程费用0.0715万元，其他工程费用0.9063万元，预备费用0.2759万元。节水灌溉材料设备、规格、数量及价格见表六。项目主要设备选型表、临时工程费及其他工程费详见预算：表一至表五。一膜一管膜式的投资预算及材料表见 表七至表十二。 十
三、工程效益分析与技术指标计算
1、工程年增效益（B） 项目区棉花单产由滴灌前的83公斤（皮棉），提高 到107公斤，提高28%。540亩棉花净增12960公斤。按现行价每公斤10元计，可增收129600元。
2、滴灌工程年费用（C）的计算 （1） 能耗费（C1）
取棉花多年平均累计灌水次数为12次，每次平均灌水定额15m3/亩，灌溉定额约200 m3/亩，灌溉系统水利用率0.95,每kw〃h的电价为0.5元，经计算后为： C1=540×200×30×0.5÷80÷0.95=21316（元） （2） 维修费（C2）
地埋管道及管件的年平均修理费为投资的1%,水泵及首部装置的年平均修理费为投资的5% 则C2=63122×1%+62131×5%=3737.77（元） （3） 微灌工程年折旧费（C3）的计算 地埋管材管件(20年折旧) D1=k1/n=63956/20=3197.8（元） 地面管材管件（6年折旧）D2=K2/6=49946/6=8324（元） 首部装置(15年折旧) D3=k2/n=24339/15=1622.6（元） 机泵仪表(10年折旧) D4=k3/n=11350/10=1135（元） 毛管 (当年折旧) D5=k4/n=80800/1=80800（元） 则C3=3197.8+8324+1622.6+1135+80800=95079.4（元）（ 4） 微灌工程年管理费（C4） 由于滴灌面积较大，需水量大，灌水时间长，管理任务重，系统需有2名专职人员进行管理。从每年的4月下旬至9月初共4个月的时间。按当地工资水平，管理人员的月工资以300元/人计,则系统年管理费(C4)应为 C4=4×300×2=2400（元）
7 据上述分析计算，该滴灌工程年费用（C）为： C=C1+C2+C3+C4 =21316+3737.77+95079.4+2400=122533元
3、工程经济效益费用比（R） R=[(1+i)n –1]/i(1+i)n〃(B-C)/K 若取年利率i=10%，经济计算期n=15年，则： R0.9m=[(1+0.1)15 –1]/0.1(1+0.1)15× (129600-122533)/278679 =0.19 R1.4m=[(1+0.1)15 –1]/0.1(1+0.1)15×(129600-94232)/244638 =1.1
4、还本年限（T）静态法
T0.9m=K0.9m /M=278679/129600=2.15年≈2.5年 T1.4m=K1.4m /M=244638/129600=1.9年≈2年
5、工程技术指标计算 本项目实施后，可使灌溉水的利用率由目前的40%提高到90%以上，与地面灌相比，可节约灌溉用水50%以上，节约耕地5%-7%。其他技术经济指标如下：
1） 亩投资（Km）
Km0.9m=K0.9m/A=278679/540=516.07 (元/亩) Km1.4m=K1.4m/A=244638/540=453.03(元/亩) 2） 滴灌工程设备投资（Sm）
Sm0.9m= S0.9m /A=230391/540=426.65 (元/亩) Sm1.4m= S1.4m /A=200427/540=371.16 (元/亩) 3） 亩管道用量（Lm） （1） 亩干管用量（Lm1） Lm1=L1/A=1850/540=3.43(m) （2） 亩支、附管用量（Lm2） Lm2=L2/A=2700*2/540=10(m) （3） 亩毛管用量（Lm3）
