農(nóng)田水利學(xué)課程設(shè)計(1).doc

農(nóng) 田 水 利 學(xué)課程設(shè)計 班 級：水利水電 姓 名：xxxxx 學(xué) 號：xxxxxx農(nóng)田水利學(xué)課程設(shè)計課程設(shè)計目的通過對管道灌溉系統(tǒng)（包括噴灌，微灌或低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)）的規(guī)劃設(shè)計，了解灌溉系統(tǒng)設(shè)計過程及設(shè)計方法，鞏固農(nóng)田水利學(xué)的所學(xué)內(nèi)容，提高綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力。具體要求1管道灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃布置原則，掌握灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的基本要求與設(shè)計方法；2掌握管道灌溉工程規(guī)劃設(shè)計的基本規(guī)范；3學(xué)會收集，分析，運(yùn)用有關(guān)資料和數(shù)據(jù)；4提高獨(dú)立工作能力，創(chuàng)造能力及綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決實際問題的能力。1.噴灌選型與總體規(guī)劃1.1噴灌工程應(yīng)根據(jù)因地制宜的原則資料收集: 1地形：地面平坦7 2土壤：沙壤土 3作物：蘋果樹園林,正值盛果期4水源：果園南部井水5氣象：灌溉季節(jié)多風(fēng)，平均風(fēng)速2.5m/s社會經(jīng)濟(jì)條件：果園為實驗果園，面積95畝，交通方便，電力供應(yīng)不足;規(guī)劃設(shè)計目的：該果園為實驗果園，為發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)起著非常重要的示范作用，同時綜合考慮該區(qū)域的地形，土壤 氣象水文與地質(zhì)，灌溉對象及社會經(jīng)濟(jì)條件，故進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。系統(tǒng)選型：工程應(yīng)根據(jù)因地制宜原則，綜合考慮以下因素選擇系統(tǒng)類型水源類型位置 地形地貌 地塊形狀 土壤地質(zhì) 降水量灌溉區(qū)風(fēng)速 風(fēng)向 對象 社會經(jīng)濟(jì)條件 生產(chǎn)管理體制 勞動力狀況及使用者素質(zhì) 動力條件 由于該果園為盛果期的蘋果樹，經(jīng)濟(jì)價值就目前情況較高，并且為實驗果園，可申請政府項目資金為保障。灌水頻繁，作物耗水量大，勞動力缺乏，但作為實驗果園，管理者素質(zhì)高有利于噴灌系統(tǒng)的實施，綜合考慮后，擬定采用固定使得噴灌系統(tǒng)。總體規(guī)劃1吸收科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果與經(jīng)驗，制定合理的灌溉制度；2根據(jù)給地形地質(zhì)水文條件經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)選用合理的灌溉系統(tǒng)1.2噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計基本資料某實驗果園，園內(nèi)有一眼機(jī)井，動水位距地20m。該地電力供應(yīng)不足，為節(jié)約用水，擬采用固定式噴灌系統(tǒng)。地形：面平坦，最大供水量為60m/h,面積95畝，果樹2544株，株距4m，行距6m，園內(nèi)有十字交叉道路，路邊與第一排樹的距離南北向為2m，東西向為3。氣象：干旱氣候區(qū)，灌溉季節(jié)多風(fēng)，月平均風(fēng)速為2.5m/s,風(fēng)向多變。土壤：壤土,凍土層深0.6m 水源：機(jī)井，最大供水量為,水位距地。灌溉試驗資料：間持水率為（占土體，下同），凋萎系數(shù)為果園允許消耗的水量占土壤有效持水量的，在需水高峰期，蘋果樹的需水強(qiáng)度為。2.規(guī)劃和設(shè)計2.1噴頭選擇和組合間距噴頭的選擇包括噴頭型號 ，噴嘴直徑和工作壓力的選擇 。在選定噴頭之后 ，噴頭的流量 ，射程等性能參數(shù)也就隨之確定 。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB85-85噴灌工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定 ，選擇噴頭和確定間距的具體原則:（1）組合噴灌強(qiáng)度不超過土壤的允許噴灌強(qiáng)度值 。在本設(shè)計中噴頭的組合噴灌強(qiáng)度均要求小于灌區(qū)土壤允許噴灌強(qiáng)度。（2）噴灌系統(tǒng)的噴灑均勻系數(shù)值一般不應(yīng)低于，本設(shè)計取，在滿足規(guī)范規(guī)定的均勻度的條件下，確定噴頭和支管的間距。 （3）果樹霧化指標(biāo)取值范圍在40005000，在選擇噴頭時作為依據(jù) ，選擇滿足作物要求霧化指標(biāo)的噴頭 。2.2噴頭的選擇 由于本灌區(qū)多年平均風(fēng)速為，相對較大，運(yùn)行方式為多支，多噴頭同時噴灑，因此選單噴頭噴灌強(qiáng)度較小噴頭。本灌區(qū)噴頭的噴灑方式有全圓噴灑和扇形噴灑。根據(jù)作物對霧化指標(biāo)的要求，由噴灌技術(shù)規(guī)范查得常用金屬搖臂式噴頭性能參數(shù)見下表：噴頭參數(shù)型號接頭形式及尺寸工作壓力噴頭流量噴頭直徑射程3002.96719.02.3確定組合及間距該灌區(qū)多風(fēng)且風(fēng)向多變，以減小風(fēng)的影響采用全圓噴灑和扇形噴灑，以保證灌區(qū)的噴灌質(zhì)量。噴頭組合形式的支管間距、噴頭間距和有效控制面積見表：噴頭組合形式的支管間距、噴頭間距和有效控制面積噴頭方式組合方式支管間距噴頭間距有效面積全圓正方形1.0扇形矩形根據(jù)變系數(shù)法在滿足噴灑均勻系數(shù)大于的條件下，噴頭間距和支管間距按參考文獻(xiàn)中的公式計算： 式中：此地為多風(fēng)區(qū)，取; 為噴頭射程;2.4霧化程度按式：計算式中：為噴頭工作壓力水頭；為噴嘴直徑；值越大，說明其霧化程度越高，水滴直徑就越小，打擊強(qiáng)度也越小，式中選的噴頭，可換算成的水柱高。對于果樹，值控制在5000，所以所選噴頭滿足霧化指標(biāo)要求。 2.5灌溉制度計算噴頭平均噴灌強(qiáng)度2.5.1噴頭的平均噴灌強(qiáng)度已知： ，式中： 多支管多噴頭的同時噴灑; ； 噴頭的噴水量 噴灌水的有效利用系數(shù)；在全圓轉(zhuǎn)動時一個噴頭的濕潤面積；噴灌系統(tǒng)的平均噴灌強(qiáng)度1計算噴頭在一個噴點(diǎn)上的工作時間 ，取2計算同時工作的噴頭數(shù) （1）式中：同時工作的噴頭數(shù)；天中噴灌系統(tǒng)的有效工作小時數(shù)， 取14；（2）式中：一根支管的上的噴頭數(shù)。 支管的長度。 噴頭的間距。 （3） 式中：一根干管數(shù)的支管數(shù)（4）為同時工作的支管支管輪灌方式：固定式有2根支管同時工作。2.5.2管道系統(tǒng)平面布置與工作制度支管與干管垂直，每條干管分別布置條支管，選工作壓力為的噴頭，噴頭間距為，每條支管布置6個噴頭，采用全圓噴灑。其他每隔布置一條支管，選用工作壓力為的噴頭，支管上噴頭間距和噴頭數(shù)與始末支管上的噴頭間距扇形的一樣，但采用全圓正方形噴灑，四邊采用扇形矩形噴灑。噴灌系統(tǒng)類型 固定式管道半固定管道移動管道農(nóng)作物園林運(yùn)動場設(shè)計日灌水時間12-206-121-412-1812-16噴頭在每個位置上的工作時間根據(jù)實際情況，全灌區(qū)包括14個噴灌組，每天只需工作2組便能滿足要求分為6天進(jìn)行輪灌，輪灌工作制度見表時間輪灌組輪灌組中的噴頭第一天一組1支，5支二組2支，6支第二天一組9支，17支二組10支，16支第三天一組18支，22支二組19支，23支第四天一組3支，7支二組4支，8支第五天一組11支，13支，15支二組12支，14支，27支第六天一組20支，24支，26支二組21支，25支，28支3.管道設(shè)計及水力計算3.1灌水定額和灌水周期設(shè)計灌水定額是正確噴灌系統(tǒng)設(shè)計流量的依據(jù) ，直接影響著噴灌工程的投資 。該果園的灌水周期取為7天，所以設(shè)計灌水定額 水的有效利用系數(shù)風(fēng)速噴灑水的利用系數(shù)風(fēng)速低于3.40.80.9風(fēng)速3.45.40.7-0.8已知:果樹需水臨界期計劃濕潤層深度為 ；灌區(qū)風(fēng)速，因此取 ;灌區(qū)土壤田間持水率為（占土體%）； 取%；??； ，取 3.2管材的選擇管材的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況， （1） 從噴頭性能表查得噴頭流量為：工作水頭噴頭的流量： （2） 支管、分干管、主干管的流量及管徑選擇（由噴灌工程學(xué)查得經(jīng)驗公式）：時，；時，。式中：管道內(nèi)徑； 噴灌系數(shù)設(shè)計流量。支管： 根據(jù)灌溉工程技術(shù)規(guī)范選管徑，壁厚為,的鋁合金管 主干管： 選管徑，壁厚為,實際內(nèi)徑為的普通鋼管3.3水力計算3.3.1沿程水頭損失根據(jù)所選管材，在下表中查出所需的 ，；所選支管參數(shù)；主干管選用鋼管則；,數(shù)值表管材b混凝土管鋼筋混凝土管 5.335.33鋼管、鐵鑄管5.1硬 塑 料 管4.77鋁質(zhì)管及鋁合金管 4.74 1 最遠(yuǎn)距離支管的沿程水頭損失為：已知：，則 即支管的沿程水頭損失。2 主干管的沿程水頭損失為：主干管：， 總的沿程水頭損失為： 3考慮多孔出流損失則Nm=1.74m=1.77X=1X=0.5X=1X=0.5230.6000.4960.5960.492450.4850.4200.4810.416670.4460.3990.4420.3958110.4200.3880.4160.38312200.3970.3780.3940.374則考慮多孔出流損失3.3.2局部水頭損失一般為總沿程水頭損失的，即：總水頭損失：總水頭損失小于噴頭壓力作用下水柱高的20%=3.4水泵的設(shè)計流量3.4.1計算水泵的設(shè)計流量：噴頭數(shù)量；單噴頭流量。即 水泵的揚(yáng)程計算管道水利用系數(shù)取為0.97，則水泵的設(shè)計流量為 若考慮豎管水頭損失，豎管選用DN32鋼管，內(nèi)徑為，豎管計算長度為則豎管水頭損失為 3.4.2 水泵的設(shè)計揚(yáng)程設(shè)泵進(jìn)出水管長各,進(jìn)水管采用DN100的鍍鋅鋼管，出水管采用DN80的鍍鋅鋼管。經(jīng)計算，進(jìn)出水管沿程水頭損失分別為和，總沿程水頭損失為 進(jìn)水口包括一個口濾網(wǎng)，一個閘閥，一個漸縮接頭和水泵進(jìn)口，局部水頭損失系數(shù)為，經(jīng)計算局部水頭損失，出水管包括一個漸擴(kuò)接頭，3個彎頭，一個閘閥和一個螺翼式水表，局部水頭損失系數(shù)為，計算的局部水頭損失為，水表水頭損失估計為，則進(jìn)出水管總局部水頭損失為進(jìn)出水管總水頭損失為，典型噴頭高程與水源水面高差，；噴管的豎管高度： 則： ； ；即水泵的設(shè)計揚(yáng)程為。水泵的選型及動力配套3.4.3水泵的選型應(yīng)先考慮揚(yáng)程的要求，而且還要滿足流量的要求，由上述計算出的揚(yáng)程和流量分別為和，根據(jù)計算出的噴灌系統(tǒng)水泵設(shè)計流量和總揚(yáng)程，查選定的水泵技術(shù)參數(shù)表，選合適水泵的單級吸懸臂式清水離心泵。水泵性能參數(shù)如下表所示：型號流量揚(yáng)程轉(zhuǎn)速效率%電機(jī)功率允許吸上的真空高度IS80-50-2003155290069156.6505064453.5設(shè)備用量與材料細(xì)表表1 管材設(shè)備名稱管材內(nèi)徑()管長()數(shù)量(根)材料一級主干管鋼管支管鋁