农田水利学(喷灌系统)规划设计 18页

------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx农田水利学(喷灌系统)规划设计n【精品文档】学校：云南农业大学学院：水利水电与建筑学院指导老师：教学班号：一班专业：水利水电工程学号：姓名：【精品文档】n【精品文档】农田水利学课程设计课程设计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。具体要求1、管道灌溉系统的规划布置原则，掌握灌溉系统规划设计的基本要求与设计方法；2、掌握管道灌溉工程规划设计的基本规范；3、学会收集，分析，运用有关资料和数据；4、提高独立工作能力，创造能力及综合运用专业知识解决实际问题的能力。基本资料某实验果园，面积95亩，种植苹果树共2544株，果树株距4m，行距6m，正值盛果期。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3m。果园由道路分割成为4小区。详见1：2000果园规划图。该园地面平坦，土壤为砂壤土，果园南部有一眼机井，最大供水量60m3/h，动水位距地面20m。该地电力供应不足，每日开机时间不宜超过14h。为了节约用水，并保证适时适量向果树供水，拟采用固定式喷灌系统。【精品文档】n【精品文档】据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为6mm／d，灌水周期可取5～7天。该地属半干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为2.5m／s，且风向多变。该地冻土层深度0.6m。灌溉区域如下图所示：要求:（1）选择喷头型号和确定喷头组合形式(包括验核组合平均喷灌强度（）是否小于土壤允许喷灌强度（）；（2）布置干、支管道系统(包括验核支管首、尾上的喷头工作压力差是否满足《喷灌技术规范》的要求，下称《规范》)；【精品文档】n【精品文档】（3）拟定喷灌灌溉制度，计算喷头工作时间及确定系统轮灌工作制度；（4）确定干、支管管道直径，计算系统设计流量和总扬程。(5)水泵和动力选型。1、喷灌选型与总体规划喷灌工程应根据因地制宜的原则资料收集:1、地形：地面平坦2、土壤：砂壤土冻土层深3、作物：苹果树园林,正值盛果期4、水源：机井，果园南部井水，最大供水量为,水位距地。5、，风向多变6、种植面积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3m。社会经济条件：果园为实验果园，面积95亩，交通方便，电力供应不足;系统选型：工程应根据因地制宜原则，综合考虑以下因素选择系统类型：1、水源类型位置；2、地形地貌；3、地块形状；【精品文档】n【精品文档】1、土壤地质；2、降水量灌溉区风速；3、风向；4、对象；5、社会经济条件；6、生产管理体制；7、劳动力状况及使用者素质等情况。由于该果园为盛果期的苹果树，经济价值就目前情况较高。灌水频繁，作物耗水量大，劳动力缺乏，但作为实验果园，管理者素质高有利于喷灌系统的实施，综合考虑后，拟定采用固定使得喷灌系统。喷灌设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，一般不应低于85％。灌溉试验资料：该地区位于淮北地区，土壤为砂壤土，田间持水率为（占容重，下同），凋萎系数为田间持水率的60﹪。在果树需水高峰期，苹果树的需水强度为。2.规划和设计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【精品文档】n【精品文档】。按照国家标准GB85-85《喷灌工程技术规范》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喷灌强度均要求小于灌区土壤允许喷灌强度。各类土壤的允许喷灌强度如下表：　　土壤类别允许喷灌强度（mm/h）砂土20砂壤土15壤土12壤粘土10粘土8注：有良好覆盖时，表中数值可提高20％。对本灌区取p=15mm/h。（2）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％。对本灌区取喷灌均匀系数为80％（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。雾化指标如下表：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2000～3000注：①ｈp为喷头工作压力水头；　　②d为喷头主喷嘴直径。【精品文档】n【精品文档】（4）喷洒水利用系数，有条件时宜实测确定。无实测资料时，可根据气候条件在下列数值范围内选取：　　　风速低于3．4米／秒，η＝0．8～0．9；　　　风速为3．4～5．4米／秒，η＝0．7～0．8。　　　注：湿润地区取大值，干旱地区取小值。对本灌区取η2.2喷头的选择由于本灌区多年平均风速为，相对较大，运行方式为多支，多喷头同时喷洒，因此选单喷头喷灌强度较小喷头。本灌区喷头的喷洒方式有全圆喷洒和扇形喷洒。根据作物对雾化指标的要求，由《喷灌技术规范》选取金属摇臂式喷头，参数如下表所示：型号接头形式及尺寸工作压力喷头流量喷头直径射程m喷灌强度（mm/h）3008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,支管间距、喷头间距选取见表：喷头组合喷头间距设计风速m/s垂直风向a平行风向b【精品文档】n【精品文档】R(1-0.8)R(1.3-1.1)R(0.8-0.6)R(1.1-1)R注：①Ｒ为喷头射程；　　②在每一档风速中可按内插法取值；　　③在风向多变而采用等间距组合时，应选用垂直风向栏的数值；　　　④表中风速是指地面以上10米高处的风速。确定喷头组合间距,由V=2.5m/s,又R=20m当v1=1.6m/s时,a1×20=20m当v2=3.4m/s时,a2×20=16m所以(所以a=b=18mA有效=ab=18×18=324m2校核1）雾化程度按式：计算式中：为喷头工作压力,为喷嘴直径8mm；值越大，说明其雾化程度越高，水滴直径就越小，打击强度也越小，式中选的喷头，【精品文档】n【精品文档】对于果树，值控制在3000~4000，所以所选喷头满足雾化指标要求。2）喷灌强度喷灌强度小于15mm/h，满足。已知：，，式中：—多支管多喷头的同时喷洒;；—喷头的喷水量—喷灌水的有效利用系数；；—在全圆转动时一个喷头的湿润面积；—喷灌系统的平均喷灌强度度1、计算果园的灌水定额，设其计划湿润层深度为90cm，则：m设×900××2、计算灌水周期T设==取T设3天3、计算一次灌水所需时间，取4、计算同时工作的喷头数【精品文档】n【精品文档】又设计日净喷时间宜符合下列规定：　　　固定管道式喷灌系统，不宜少于12小时；半固定管道式喷灌系统，不宜少于10小时；　　　移动管道式和定喷机组式喷灌系统，不宜少于8小时；　　　行喷式喷灌系统，不宜少于16小时。流量校核：/h水源满足供给5、轮灌组数为：n1=T设*c/t=3×12.5/2.5=15（组）式中：—同时工作的喷头数；——天中喷灌系统的有效工作小时数，取；6、同时工作的支管数为:为同时工作的支管n为一根支管喷头数,n=4该灌区的管网配置如下图:【精品文档】n【精品文档】【精品文档】n【精品文档】工作制度如下表：轮灌顺序支管号同时工作喷头数每日工作的喷头数第一天第一组1-1,1-2,1-3,1-11支管1364第二组1-4,1-5,1-6,1-7支管13第三组1-8,1-9,1-10支管12第四组1-12,2-10,2-11,2-12支管13第五组2-6,2-7,2-8,2-9,2-10支管13第二天第一组2-3,2-4,2-5,2-6支管1253第二组4-9,4-10,4-11,4-12支管12第三组4-4,4-5,4-6,4-7,4-8支管12第四组4-1,4-2,4-3支管9第五组2-1,2-2支管8第三天第一组3-1,3-2,3-3支管1243第二组3-4,3-5,3-6支管9第三组3-7,3-8,3-9支管12第四组3-10，3-11,3-12支管10管道设计及水力计算干支管选择硬塑料管,竖管选用DN32钢管【精品文档】n【精品文档】3、扬程的确定3.1选择支管管径考虑多口流，多口流系数选取如下表：NX=123456,,数值表管材b混凝土管钢筋混凝土管钢管、铁铸管硬塑料管铝质管及铝合金管由上表及管道具体情况得×105，对于支管Fhf+Δz≤p，又××105×63×/d≤×30d≥55mm式中：—管道内径；—喷灌系数设计流量。Δz=0喷灌手册选取D=63mm，内径d=58mm的硬塑料管【精品文档】n【精品文档】干管管径选择（由《喷灌工程学》查得经验公式）：＜时，；≥时，。=n×q喷头=13×3/h所以干管管径根据《喷灌设计手册》选管径，壁厚为,实际内径为的硬塑料管。比阻值s0×10-53.2计算水头损失:1、干管的沿程水头损失为：2、计算典型支管沿程水头损失：3、计算干管局部水头损失：4、计算支管水头损失：5，计算竖管水头损失：竖管选用DN32钢管，内径为，竖管计算长度为则一根竖管水头损失为：【精品文档】n【精品文档】6,计算喷头水头损失又所以扬程的确定已知喷头工作压力为hp=300KPa,即相当于h=30m的水头，取管道埋深为0.7m。水泵的设计扬程式中：为水位距地的距离；为喷头的压力；为地势的高差；即水泵的设计扬程为。水泵的选型及动力配套省略。4、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m300硬质塑料管PVC外径110mm内径103mm2支管m2424硬质塑料管PVC外径63mm内径58mm3竖管m480DN32钢管内径28mm表2喷头型号接头式工作压力喷头流量喷头直径射程m喷灌强度（mm/h）【精品文档】n【精品文档】及尺寸3008表3接头名称型号数量（个）备注三通接头三承三通1总干管与干管连接2干管与分干管连接四通接头三承四通24分干管与支管连接接头弯管接头162用于支管与竖管连接和水泵进出口处卡套式接头------用于各管长不足时，连接两管表4闸阀名称型号数量(个)性能参数备注调节阀ZZYP型-自力式压力调节阀|48公称通径DN=200mm公称压力PNMpa安装于干管与支管连接处，主要调节支管压力逆止阀内螺纹止回阀1止回阀公称压力PN1.0MPa公称通径DN120mm安装于水泵出水口处，防止水回流或者水锤想象闸阀弹性座封闸阀52工作温度-29～425℃安装于总干管与干，干管与分干管，分干管与支管接头处，控制各管道水流表5其它设备名称数量备注堵头54安装在干管、分干管、支管尾部排水井在分干管末端压力表4安装于分干管首部水表安装于总干管首部5、水泵和动力选型省略主要参考文献1、郭元裕主编，农田水利学，中国水利水电出版社，1997年2、华东水利学院主编，水工设计手册（8），水电出版社，1984年3、魏永曜、林性粹编，农业供水工程，水利电力出版社，1992年【精品文档】n【精品文档】4、喷灌工程设计手册编写组，喷灌工程设计手册，水利电力出版社，1989年5、傅琳、董文楚、郑耀泉编著，微灌工程技术指南，水利电力出版社，1988年【精品文档】