農(nóng)田水利學(xué)(噴灌系統(tǒng))規(guī)劃設(shè)計(jì)

1、學(xué)校： 云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 學(xué)院：水利水電與建筑學(xué)院 指導(dǎo)老師： 教學(xué)班號(hào)：一班專業(yè)： 水利水電工稈 學(xué)號(hào)：姓名：農(nóng)田水利學(xué)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)目的通過對(duì)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(jì)，了解灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)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(jì)的基本要求與設(shè)計(jì)方法；2、掌握管道灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本規(guī)范；3、學(xué)會(huì)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(shí)解決實(shí)際 問題的能力?；举Y料某實(shí)驗(yàn)果園，面積 95畝，種植蘋果樹共 2544株，果樹株距

2、 4m,行距6m,正值盛果期。園內(nèi)有十字交叉道路，路邊與第一 排樹的距離南北向?yàn)?2m東西向?yàn)?m。果園由道路分割成為 4小 區(qū)。詳見1： 2000果園規(guī)劃圖。該園地面平坦，土壤為砂壤土，果園南部有一眼機(jī)井，最大供水量60m3/h，動(dòng)水位距地面 20m,該地電力供應(yīng)不足，每日 開機(jī)時(shí)間不宜超過 14h。為了節(jié)約用水，并保證適時(shí)適量向果樹 供水，擬采用固定式噴灌系統(tǒng)。據(jù)測(cè)定，該地蘋果樹耗水高峰期平均日耗水強(qiáng)度為6mm7 d,灌水周期可取57天。該地屬半干旱氣候區(qū)，灌溉季節(jié)多風(fēng)，月平均風(fēng)速為2.5m / s，且風(fēng)向多變。該地凍土層深度0.6m灌溉區(qū)域如下圖所示:132m行數(shù)x株數(shù)22X30果園平面

3、圖要求：（1 ）選擇噴頭型號(hào)和確定噴頭組合形式（包括驗(yàn)核組合平均噴灌強(qiáng)度（'）是否小于土壤允許噴灌強(qiáng)度（'允）；（2）布置干、支管道系統(tǒng) （包括驗(yàn)核支管首、尾上的噴頭工作壓力差是否滿足噴灌技術(shù)規(guī)范的要求，下稱規(guī)范）;（3）擬定噴灌灌溉制度，計(jì)算噴頭工作時(shí)間及確定系統(tǒng)輪 灌工作制度；(4) 確定干、支管管道直徑， 計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量和總揚(yáng)程。(5) 水泵和動(dòng)力選型。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2、土壤：砂壤土凍土層深0.6m3、 作物：蘋果樹園林 ，正值盛果期4、水源：機(jī)井，果園南部井水，最大供水量為60m3/h, 水位距地2

4、0m。5、 氣象：灌溉季節(jié)多風(fēng)，平均風(fēng)速2.5m/s，風(fēng)向多 變6、種植面積 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?yàn)?m,東西向?yàn)?3mb社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件：果園為實(shí)驗(yàn)果園，面積95畝，交通方便，電力供應(yīng)不足；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：1、水源類型位置；2、地形地貌 ；3、地塊形狀；4、土壤地質(zhì)；5、 降水量灌溉區(qū)風(fēng)速；6、風(fēng)向；7、對(duì)象；&社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件；9、生產(chǎn)管理體制；10、勞動(dòng)力狀況及使用者素質(zhì)等情況。由于該果園為盛果期的蘋果樹，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就目前情況較高。灌水頻繁，作物耗水量大，勞動(dòng)力缺乏，但

5、作為實(shí)驗(yàn)果園， 管理者素質(zhì)高有利于噴灌系統(tǒng)的實(shí)施，綜合考慮后，擬定采用 固定使得噴灌系統(tǒng)。噴灌設(shè)計(jì)保證率應(yīng)根據(jù)自然條件和經(jīng)濟(jì)條 件確定，一般不應(yīng)低于 85 %。灌溉試驗(yàn)資料：該地區(qū)位于淮北地區(qū)，土壤為砂壤土，田間持水率為32% (占容重，下同)，凋萎系數(shù)為田間持水率的60%。在果樹需水高峰期，蘋果樹的需水強(qiáng)度為6mm/d。2. 規(guī)劃和設(shè)計(jì)2.1噴頭選擇和組合間距噴頭的選擇包括噴頭型號(hào)，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。

6、在本設(shè)計(jì)中噴頭的組噴灌強(qiáng)度均要求小于灌區(qū)土壤允許噴灌強(qiáng)度。各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度如下表:土壤類別允許噴灌強(qiáng)度(mm/h)砂土20砂壤土15壤土12壤粘土10粘土8注：有良好覆蓋時(shí)，表中數(shù)值可提高20 %對(duì)本灌區(qū)取 p=15mm/h。(2) 在設(shè)計(jì)風(fēng)速下，噴灌均勻系數(shù)不應(yīng)低于75%，但對(duì)行噴式噴灌系統(tǒng)，不應(yīng)低于 85%。對(duì)本灌區(qū)取噴灌均勻系數(shù)為80 %(3) 果樹霧化指標(biāo)取值范圍在30004000,在選擇噴頭時(shí)作為 依據(jù)，選擇滿足作物要求霧化指標(biāo)的噴頭。霧化指標(biāo)如下表：種類h p/ d值蔬菜及花卉4000 5000糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及果樹3000 4000牧草、飼料作物、草坪及綠化林木2000

7、3000注： h p為噴頭工作壓力水頭; d為噴頭主噴嘴直徑(4 )噴灑水利用系數(shù)，有條件時(shí)宜實(shí)測(cè)確定。無實(shí)測(cè)資料時(shí)， 可根據(jù)氣候條件在下列數(shù)值范圍內(nèi)選?。猴L(fēng)速低于3. 4米/秒，n= 0. 80. 9;風(fēng)速為 3. 45. 4米/秒，n=0. 70 . 8。注：濕潤(rùn)地區(qū)取大值，干旱地區(qū)取小值。對(duì)本灌區(qū)取 n =0.82.2噴頭的選擇由于本灌區(qū)多年平均風(fēng)速為2.5m/s，相對(duì)較大，運(yùn)行方式為多支，多噴頭同時(shí)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(duì)霧化指 標(biāo)的要求，由噴灌技術(shù)規(guī)范選取金屬搖臂式噴頭，參數(shù)如F表所示:型號(hào)接頭形 式及尺寸工作壓力kP

8、a噴頭流m3/h量'噴頭直徑mm射程m噴灌強(qiáng)度(mm/h)PY120IIG13002.96820.03.132.3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噴頭組合形式為正方形，支管間距、噴頭間距選取見表：噴頭組合噴頭間距設(shè)計(jì)風(fēng)速m/s垂直風(fēng)向 a平行風(fēng)向b0.3-1.6R1.3R1.6-3.4(1-0.8)R(1.3-1.1)R3.4-5.4(0.8-0.6)R(1.1-1)R注：R為噴頭射程； 在每一檔風(fēng)速中可按內(nèi)插法取值； 在風(fēng)向多變而采用等間距組合時(shí)，應(yīng)選用垂直風(fēng)向欄的數(shù)值； 表中風(fēng)速是指地面以上10米高處的風(fēng)速。確定噴頭組合間距，由V=2.5m/s,又R=

9、20m當(dāng) vi=1.6m/s 時(shí),ai=1.0R=1.0 x 20=20m當(dāng) V2=3.4m/s 時(shí),a 2=0.8R=0.8 x 20=16m所以-1-（.- _ .Vi3.41.6所以 a=b=18mA 有效=ab=18 x 18=324m 22.4校核1）霧化程度P _込按式：d d計(jì)算式中：hp為噴頭工作壓力，d為噴嘴直徑 8mm Pd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hp選300kpa的噴頭，P"叫 10=3750對(duì)于果樹，pd值控制在30004000,所以所選噴頭滿足霧化 指標(biāo)要求。2）噴灌強(qiáng)度豆八 W 皿 J000 296 °.8

10、0=7.3mm/h一二有效324已知:噴灌強(qiáng)度小于 15mm/h,滿足。32q= 2.96m /hA有效=a =<b = 18m=< 18m = 324m式中:j多支管多噴頭的同時(shí)噴灑q噴頭的噴水量噴灌水的有效利用系數(shù)；=0.80;A在全圓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一個(gè)噴頭的濕潤(rùn)面積;全 噴灌系統(tǒng)的平均噴灌強(qiáng)度2.5灌溉制度1、計(jì)算果園的灌水定額，設(shè)其計(jì)劃濕潤(rùn)層深度為90cm,則:m設(shè)圖肚隨也|-0 .1 X 900X 1.42 x( 30% -18 %)=15.34mm2、計(jì)算灌水周期巾設(shè)15.34 o -zj 才 、口 十T設(shè)=取T設(shè)3天e 63、計(jì)算一次灌水所需時(shí)間4、計(jì)算同時(shí)工作的噴頭數(shù)又設(shè)計(jì)

11、日凈噴時(shí)間宜符合下列規(guī)定:固定管道式噴灌系統(tǒng)，不宜少于12小時(shí);半固定管道式噴灌系統(tǒng)，不宜少于10小時(shí);移動(dòng)管道式和定噴機(jī)組式噴灌系統(tǒng)，不宜少于小時(shí);行噴式噴灌系統(tǒng)，不宜少于16小時(shí)。因此,選 c=12.5h沖噴頭9L67 二3個(gè)abT 設(shè) C18匯183 02.5流量校核：Qp 二兒討二 13 X 2.96= 38,48m3/h < 60n?/h水源滿足供給5、輪灌組數(shù)為：門1=丁設(shè) *c/t=3 X 12.5/2.5=15（組） 式中：N 同時(shí)工作的噴頭數(shù);C 天中噴灌系統(tǒng)的有效工作小時(shí)數(shù),C取 12.5 h ；6、同時(shí)工作的支管數(shù)為'支為同時(shí)工作的支管n為一根支管噴頭數(shù),n

12、=4該灌區(qū)的管網(wǎng)配置如下圖某杲敢灌篥貌皆岡市鬟禺1:的工作制度如下表:輪灌順序支管號(hào)同時(shí)每日工作的噴頭數(shù)第一組1-1,1-2,1-3,1-11支管13第第二組1-4,1-5,1-6,1-7支管13一第三組1-8,1-9,1-10支管1264天第四組1-12,2-10,2-11,2-12支管13第五組2-6,2-7,2-8,2-9,2-10支管13第一組2-3,2-4,2-5,2-6支管12第第二組4-9,4-10,4-11,4-12支管12二第三組4-4,4-5,4-6,4-7,4-8支管1253天第四組4-1,4-2,4-3支管9第五組2-1,2-2 支管8第一組3-1,3-2,3-3支管1

13、2第三第二組3-4,3-5,3-6支管943天第三組3-7,3-8,3-9支管12第四組3-10 , 3-11,3-12支管10管道設(shè)計(jì)及水力計(jì)算干支管選擇硬塑料管，豎管選用DN32鋼管3、揚(yáng)程的確定對(duì)于支管hFhf + A z < 0.2h p，又3.1選擇支管管徑考慮多口流，多口流系數(shù)選取如下表:Nm=1.77X=1X=0.520.6480.53030.5440.45340.4950.42350.4670.40860.4480.398f , m, b數(shù)值表管材mfb混凝土管鋼筋混凝土管n =0.0132.001.312心065.33n =0.0142.001.516"065

14、.33n =0.0152.001.749I065.33鋼管、鐵鑄管1.906.250 "0F=0.423,m=1.77 , f=0.948 X 10，, b=4.775.1硬塑料管1.7750.948X04.77鋁質(zhì)管及鋁合金管1.740.861 "054.74由上表及管道具體情況得則:0.423 x 0.948 X 105 x 63 x 11.84 1.77 /d 4.77 < 0.2 x 30 d> 55mm式中：d 管道內(nèi)徑（mm）;Q 噴灌系數(shù)設(shè)計(jì)流量（m3h） z=0噴灌手冊(cè)選取 D=63mn,內(nèi)徑d=58mm的硬塑料管干管管徑選擇（由噴灌工程學(xué)查得經(jīng)

15、驗(yàn)公式）Q v 120m3/ h 時(shí)，d =137 ；Q > 120m3/h 時(shí)，d =門.5厲。Q=n x q 噴頭=13 x 2.96=38.48m 3/h所以干管管徑d =13. Q支=13 38.48 = 80.65mm根據(jù)噴灌設(shè)計(jì)手冊(cè)選管徑d =110mm,壁厚為3.5mm,實(shí)際內(nèi)徑為叮-103mm的硬塑料管。比阻值 s°=2.375 x 10-53.2計(jì)算水頭損失：1、干管的沿程水頭損失為:hf=s0QmL JU=300mHf= 2.375 X IO-5 X38.48177X 300= 3,75m2、計(jì)算典型支管沿程水頭損失:hf=Ff LQ支 =0.948 105

16、 0.432 63 = 0.79mdb58計(jì)算干管局部水頭損失：Qx Ifl 40X4X1O6二上=靈椰燉=.28m/s 十 人工 114X1032X3600f片干=(1.7 +1.2+0.2 + 1.2 X4)X1.282X9,ai2一 =0.66m4、計(jì)算支管水頭損失：Q支1184X4X106&314X5X00 = Mm/s2X9.81hj 支二(01X4 + 01) X = 0.04m5,計(jì)算豎管水頭損失:豎管選用DN32鋼管,內(nèi)徑為28mm，豎管計(jì)算長(zhǎng)度為3.0m則一根豎管水頭損失為:hsgQmd bs6.251053.02-96lo.61m285.16,計(jì)算噴頭水頭損失h薩

17、10%hw又匕普=：打T 匚 二 士.;=3.75+0 J9+0血+0.M+0.61=5.85m所以-= * :二二 揚(yáng)程的確定已知噴頭工作壓力為hp=300KPa,即相當(dāng)于h=30m的水頭，取管道埋深為0.7m。水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程H=h1+hp+hw+hg + AZ= 20 +30 +5.8$+0.59=56.44m式中：I為水位距地的距離；為噴頭的壓力；'為地勢(shì)的高差；即水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程為56.44m水泵的選型及動(dòng)力配套省略。4、設(shè)備用量與材料細(xì)表表1管材設(shè)備序號(hào)名稱單位數(shù)量型號(hào)備注1干管m300硬質(zhì)塑料管PVC外徑110m m 內(nèi) 徑 103mm2支管m2424硬質(zhì)塑料管PVC外徑63

18、mm 內(nèi)徑58mm3豎管m480DN32鋼管內(nèi)徑28mm表2 噴頭型號(hào)接頭式 及尺寸工作壓力kPa噴頭流量 m3/h噴頭直徑mm射程m噴灌強(qiáng)度（mm/h）PY120IIG13002.96820.03.13表3 接頭名稱型號(hào)數(shù)量（個(gè)）備注三通接頭三承三通1總干管與干管連接2干管與分干管連接四通接頭三承四通24分干管與支管連接接頭今卩彎管接頭162用于支管與豎管連接 和水泵進(jìn)出口處卡套式接頭用于各管長(zhǎng)不足時(shí)，連 接兩管表4 閘閥名 稱型號(hào)數(shù)量 （個(gè)）性能參數(shù)備注調(diào) 節(jié) 閥ZZYP型-自力式壓力 調(diào)節(jié)閥|48公稱通徑DN=200mm 公稱壓力PN=1.6Mpa'安裝于干管與支管連接處， 主要調(diào)節(jié)支管壓力逆止閥內(nèi)螺紋止 回閥1止回閥公稱壓力PN1.0MPa公稱通 徑 DN120mm安裝于水泵出水口處，防 止水回流或者水錘想象閘 閥彈性座封閘 閥52工作溫度-29425 C