农田水利学课程设计 7页

农田水利学课程设计一、课程设计目的通过对管道灌溉系统的规划设计，了解灌溉系统设计过程及设计方法，巩固农田水利学的所学内容，提高综合应用能力和创造能力。二、基本资料某实验果园，园内有一眼机井，动水位距地20m。该地电力供应不足，为节约用水，拟采用固定式喷灌系统。地形：地面平坦，最大供水量为60m/h,面积95亩，果树2544株，株距4m，行距6m，园内有十字交叉道路，路边与第一排树的距离南北向为2m，东西向为3名。气象：干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为2.5m/s,风向多变。土壤：壤土,冻土层深0.6m水源：机井，最大供水量为,水位距地。灌溉试验资料：苹果树耗水高峰期平均月耗水强度6mm/d，灌水周期可取5-7天。三、喷管系统的选型1、由于该果园为盛果期的苹果树，经济价值较高、灌水频繁，作物耗水量大、劳动力缺乏、综合考虑后采用固定式喷灌系统。2、喷头的选择和组合间距喷头的选择包括：喷头型号、喷嘴直径和工作压力的选择，在选定喷头之后，喷头的流量、射程等性能参数也就随之确定。喷头选择由于灌区月平均风速为2.5m/s相对较大运行方式为多支多喷头同时喷洒，因此选喷灌强度较小的喷头。ZY系列部分喷头性能参数（摘抄自《节水灌溉理论与技术》）型号接头型式喷嘴直径工作压力喷头流量喷头射程20PY-30。1（内）管螺纹9.0mm300kpa22m四、喷头的组合形式和组合间距的确定该灌区多风且风向多变，以减小风的影响采用全圆喷洒喷头组合形式为正方形。设计风速m/s组合间距垂直风向平行风向0.3~1.6（1~1.1）R1.3R1.6~3.4（0.8~1.0）R（1.1~1.3）R3.1~5.4(0.6~0.8)R（1.0~1.1）R确定喷头组合间距（喷头间距L、支管间距b）n当风速为=1.6m/s时，=1.0R=1.0m当风速为=3.4m/s时，=0.8R=0.8m在设计风速v=2.5m/s情况下，支管上喷头间距和支管间距风别为根据上述结果，取L=20m,b=26m。一、校核雾化指标不同作物的适宜雾化指标（摘抄自《节水灌溉理论与技术》）作物种类W蔬菜及花卉4000~5000粮食作物、经济作物及果树3000~4000牧草、饲料作物、草坪2000~3000计算雾化指标：W实际雾化指标在适宜雾化指标范围内，因此喷灌雾化指标满足要求。二、校核喷灌强度各类土壤的允许喷灌强度（摘抄自《节水灌溉理论与技术》）土壤类别允许喷灌强度值mm/h砂土20砂壤土15壤土12壤黏土10黏土8风系数k=1.0已知：L=20mb=26m。则喷头的有效控制面积为n设计喷灌强度小于允许喷灌强度，因此喷灌强度满足要求。主要内容：计算灌溉制度与工作制度一、灌溉制度1、计算果园的灌水定额，设其计划湿润层深度为50cm,则：砂壤土：田间持水量（12%~22%）取计划湿润层：40~60cm取H=50cm适宜土壤含水率：（70%~90%）土壤干密度：1.0g/cmβ1——适宜土壤含水量上限　　　　　β2——适宜土壤含水量下限灌水定额：n1、灌水周期设计需水强度为6mm/d，则灌水周期：为方便管理，实际灌水周期应取整数，所以灌水周期取为4d。实际灌水周定额为一次灌水所需时间t可按下式确定：同时工作的喷头数（N）可按下式计算：个取同时工作的喷头数为2个取同时工作的喷头数为2个一根支管上的喷头数n=l/L=120/20=6干管上的支管数N=L/26=(132+148)/26=10.7.取为10根根据实际情况，全喷罐区总共包括8个轮灌组，每天工作2个轮灌组，每天工作总时间为6h。轮灌制度（轮灌顺序）时间轮灌组轮灌组中的喷头喷头数第一天第一组1支、2支12第二组3支、4支5支18第二天第一组6支、7支、12第二组8支、9支、10支8第三天第一组11、12支8第二组13支、14支、15支、8第四天第一组16支、17支、8第二组18支、19支、20支8主要内容：水力计算与管道计算n一、管材的选择管材的选择应当根据当地的具体情况1、从喷头性能参数表查的喷头流量为5.0m/h，工作压力为300kpa。2、支管、干管的流量及管径选择有经验公式：当Q<120m/h，D=13；当Q>=120m/h，D=11.5;D为管内径（mm）支管：Q=nq=m/h<120m/hD=13=13根据《喷灌工程技术规范》选管外径d=75mm，壁厚为3.0mm的硬聚氯乙烯管。干管：Q=nq=m/h<120m/hD=13=13根据《喷灌工程技术规范》选管外径d=110mm，壁厚为4.2mm的硬聚氯乙烯管。二、水力计算管道的沿程水头损失，由《灌溉与排水工程设计规范》得：各种管材的f、m、b值管材fmb钢筋混凝土管糙率n=0.013n=0.014n=0.0151.3122.005.331.5162.005.331.7492.005.33旧钢管、旧铸铁管6.251.905.10硬塑料管0.9481.774.77铝合金管0.8611.744.741、干管的沿程水头损失L=256mn。1、计算距离最远的支管沿程水头损失。总水头损失=10.636+6.823=17.459m考虑多孔出流X=0.5,F=0.373=0.37317.459=6.512m2、计算局部损失：因此总损失：喷头水头损失：三、水泵扬程的确定已知喷头工作压力为，即相当于h=30m的水头，取管道埋深为0.7m水泵的设计扬程。m式中：h为水位距地面的距离。水泵的选型及动力配套设备省略。一、设备用量与材料细表表1管材设备序号名称单位数量型号备注1干管m280硬聚氯乙烯管外径110mm2支管m2280硬聚氯乙烯管外径75mm3竖管m426DN32钢管外径32mm表2喷头型号接头型式工作压力喷头流量喷嘴直径射程个数20PY-301(内)管螺纹300kp5m/h9.0mm22m142个表3控制件（闸阀）名称型号数量备注n闸阀Z15T-10型18个安装与干管与支管接头处，干管与分干管之间逆止阀内螺纹1个安装于水泵出水口处