农田水利学课程设计--喷灌系统的划设计 12页

农田水利学课程设计课题：喷灌系统的划设计姓名：学号：班级：教学1班专业：水利水电工程xx农业大学水利水电与建筑学院2012年7月7日n一、课程设计的目的通过对管道灌溉系统（包括喷灌、微灌或低压管道输水灌溉系统）的规划设计，了解灌溉系统的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、喷灌系统的规划设计1、管径的计算a．根据经济流速确定干支的管径b．根据经验公式确定干管经济管径2.水利损失计算a.沿程水头损失b.局部水头损失3.喷灌工程三个质量指标的控制a.在设计风速下，喷灌均匀系数不应低于75％，但对行喷式喷灌系统，　不应低于85％。b.喷灌的雾化指标应根据喷头工作压力水头和主喷嘴直径的比值确定，　对于主喷嘴为圆形且不带碎水装置的喷头，设计雾化指标应符下表1的要求。表1:雾化指标种类ｈp／d　　值蔬菜及花卉4000～5000粮食作物、经济作物及果树3000～4000牧草、饲料作物、草坪及绿化林木2000～300c.喷灌系统的设计喷灌强度不得大于土壤的允许喷灌强度。对于定喷式喷灌系统，不同质地土壤的允许喷灌强度可按表2确定。当地面坡度大于5％时，允许喷灌强度应按表3进行折减。表2：各类土壤的允许喷灌强度　土　壤　类　别允许喷灌强度（mm/h）n砂　　土20砂镶土15壤　　土12注：有良好覆盖时，表中数值可提高20％。　　　　表3：坡地允许喷灌强度降低值　　地面坡度（％）允许喷灌强度降低（％）5～8209～124013～2060＞20754.设计保证率的确定应根据自然田间确定，设计保证率一般不应低于85%。二、系统选型与总体规划1.系统选型工程应根据因地制宜原则，综合考虑多种因素进行选择系统的类型，具体包括：地形地貌、地块形状、土壤地质、降水量灌溉区风速、社会经济条件和劳动力状况等多种因素。设计规范中规定，设计日净喷时间宜符合下列规定：　　　①固定管道式喷灌系统，不宜少于12小时；　　　②半固定管道式喷灌系统，不宜少于10小时；　　　③移动管道式和定喷机组式喷灌系统，不宜少于8小时；　　　④行喷式喷灌系统，不宜少于16小时该果园为盛果期的苹果树，经济价值高，因为实验果园，资金问题可由政府帮助解决。该果园作物耗水量大，灌水频繁，劳动力缺乏，综合考虑后，拟定采用固定使得喷灌系统。2.总体规划①喷灌工程的总体设计应根据灌区地形、土壤、气象、水文与水文地质、作物种植以及社会经济条件，通过技术经济比较确定。②喷灌工程的总体设计应符合农田水利规划的要求，应与排水、道路、林带、供电等系统以及居民点的规划相结合。③喷灌工程根据因地制宜的原则，可采用一种或多种系统。④喷灌工程总体设计必须对水源水量进行分析计算。对于由已建成的水利工程供水的喷灌系统，应根据工程原设计和运用情况，确定设计年供水流量。对于新建水源工程，其供水流量应根据水源类型和勘测资料进行计算确定。n⑤喷灌工程总体设计必须进行水源水量和喷灌用水量的平衡计算。当水源的天然来水过程不能满足喷灌用水要求时，应建蓄水工程。三、喷头、灌水器或给水栓的选择与布置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。按照国家标准规定，选择喷头和确定间距的具体原则:（1）组合喷灌强度不超过土壤的允许喷灌强度值。在本设计中喷头的组合喷灌强度均要求小于灌区土壤允许喷灌强度。（2）喷灌系统的喷洒均匀系数值一般不应低于，本设计取，在满足规范规定的均匀度的条件下，确定喷头和支管的间距。（3）果树雾化指标取值范围在3000~4000，在选择喷头时作为依据，选择满足作物要求雾化指标的喷头。1.喷头形号的选择型号接头形式及尺寸（英尺）喷嘴直径（mm）工作压力（kPa）喷头流量（）喷头射程（m）喷头强度（mm/h）PY120G193004.8822.03.222.喷头组合间距的确定该灌区多风且风向多变，为了保证灌区的喷灌质量，减小风的影响，采用全圆喷洒和扇形喷洒。喷头组合形式的支管间距、喷头间距和有效控制面积见表：喷头方式组合方式支管间距喷头间距有效面积全圆正方形1.0扇形矩形计算：（该果园为多风区，取）3.喷头的平均喷灌强度（，，取0.8）4.喷头的雾化指标n5.布置a.干管应沿主坡方向布置b.支管与干管垂直，尽量平行等高线布置，以使各喷头工作压力基本一致c.支管的首尾压力差小于等于喷头工作压力的20%四、计算灌溉制度与工作制度1.灌水定额和灌水周期设计灌水定额为：a.水的有效利用系数的选择风速喷洒水的利用系数风速低于3.40.8—0.9风速3.4—5.40.7--0.8该灌区风速为，故取。b.水层深度的选取参照《喷灌工程设计手册》中的表1-17取水层计划湿润层深度为H=40cmc.取适宜含水量的上、下限值取%；取；，取（该果园灌水周期取为7天）2.同时工作的喷头数和支管数由前面的喷头选择知，平均喷灌强为：那么：喷头在一个喷点上的工作时间na.同时工作的喷头数（为—天中喷灌系统的有效工作小时数，取14；）b.一根支管上的喷头数（—支管的长度，—喷头的间距）c.一根干管数的支管数d.为同时工作的支管由上得：支管与干管垂直，每条干管分别布置12条支管，选的喷头，其工作压力为的喷头，喷头间距为12m，每条支管布置5个喷头，采用全圆喷洒。其他每隔22m布置一条支管，选用工作压力为的喷头，但采用全圆正方形喷洒，四边采用扇形矩形喷洒。e.喷头在每个位置上的工作时间工作制度表时间轮灌组轮灌组中的喷头第一天一组1支，2支二组3支，4支第二天一组5支，6支二组7支，6支第三天一组9支，10支二组11支，12支第四天一组13支，14支二组15支，16支第五天一组17支，18支二组19支，20支n第六天一组21支，22支二组23支，24支果园平面图五、管网设计、水泵和动力选型1.管网设计设计规范：＜时，；≥时，。a.支管由喷头的选择中得知q=4.88m³/h，那么一根直观的总流量为：因喷头的工作压力为300Kpa，假设高差为0，则300/9.81=30.6m。选择管径d=75mm，壁厚为2.5mm的PVC管，则内径na.总干管选管径，壁厚为的PVC管,实际内径为。b.竖管选用DN32镀锌钢管，内径为32mm，计算长度为3m。2.水力计算,,数值表管材b混凝土管钢筋混凝土管2.002.005.332.005.33钢管、铁铸管1.905.1硬塑料管1.774.77铝质管及铝合金管1.744.74a.沿程水头损失查表选择参数：支管参数；；总干管参数；；①距离最远的支管的沿程水头损失：n其中即支管的沿程水头损失。②总干管的沿程水头损失：总的沿程水头损失为：考虑多孔出流损失，查表的X=0.5，F=0.373，那么b.局部水头损失一般局部水头损失为总沿程水头损失的，那么：总水头损失：c.水泵设计流量水泵的扬程计算管道水利用系数取为0.97，则水泵的设计流量为a.水泵的扬程①假设水泵进、出管各长5m，进水管采用PVC管，外径110mm，壁厚3.5mm。出水管采用PVC镀锌钢管，外径90mm，壁厚3mm，干管管径d=225-2×7=211mm得（f、m、b查上表选取）干管的经济管径（其经济流速取1.5m/s，而总流量Q=5×4.88=24.4m/h）②进水口包括一个口滤网，一个闸阀，一个渐缩接头和水泵进口，局部水头损失系数为，则得出局部水头损失为：③出水管包括一个渐扩接头，3个弯头，一个闸阀和一个螺翼式水表，局部水头损失系数为，计算的局部水头损失为：n②水表水头损失估计为0.35m，则进出水管总局部水头损失为0.1+3×0.25+0.4=1.25，进出水管总水头损失为0.93+0.12+0.5=1.55m，③竖管水头损失⑥因冻水为距地面为20m，则：即水泵的设计扬程为52.35m。3.水泵的选型由上述计算出的扬程H=52.35m和流量Q=50.31，查表选择水泵的型号如下：型号流量扬程转速效率%电机功率允许吸上的真空高度IS80-50-250A585629006018.56.64.水锤分析根据《喷灌工程技术》中知均质均质水锤波传播速度为：水锤相长（常温下K取2.025GPa，E取3GPa）六、材料细表和设备用量表1管材设备名称管材内径()管长()数量(根)材料总干管2112801PVC管支管7012020PVC管竖管323144DN32镀锌钢管表2三通n名称个数三通接头（支管与分干管处）20三通接头(支管与竖管处)100表3喷头型号接头形式及尺寸（英尺）工作压力（kPa）喷头流量（m³/h）喷嘴直径（mm）喷头射程（m）PY120G13004.88922.0表4其它设备名称数量备注异径四通接头1详细见结构设计堵头20弯头1吸水管1排水井1阀门井2压力表3水表1过滤器1表5闸阀名称管材外径()闸阀内径()数量(个)总干管2252111支管757020结构设计堵头：布置于支管最尾部，用于阻塞支管出口一方水流失，蚕蛹铝合金里头螺纹堵头。弯头：采用硬塑料弯头，用于连接转弯处的吸水管与总干管的位置。吸水管：采用PVC管，用于连接水泵吸水口处的一部分。n排水井：采用砌块式排水井，布置于灌区水位较低处的尾部，采用与之混凝土块材料。阀门井：用于地下管线及地下管道处，材料选用钢材。压力表：布置于总干管最前端，采用YY-60/100/150型号的压力表水表：布置于抽水井上方连接总干管的前方位置，即各支管水流入水口处前的总干管处，采用型号为WI-50A-30A水表。异径四通接头：用于连接总干管与支管的位置，材质选用PE管。