農(nóng)田水利學課程設(shè)計

1、農(nóng)田水利學課程設(shè)計 噴灌系統(tǒng)設(shè)計 姓名：黃偉民年級：2012級系別：水利工程系 專業(yè)：水文與水資源工程學號：1007024110一、基本資料：1、地形：該果園地面平坦2、土壤：土壤為砂壤土，田間持水率為20%，土的容重為1.55g/cm,適宜土壤含水量上下限分別為田間持水率的85%，65%。3、作物：果園面積750畝，種植果樹為芒果，株距3.3m，行距3.4m，灌水周期10天。4、水源：果園南部有一眼機井，最大供水量180m/h，動水位距地面18m。該地電力供應不足，每天開機時間不超過14h。5、氣象：該地屬于半干旱氣候區(qū)，灌溉季節(jié)多風，月平均風速為2.5m/s，且風向多變。6、生產(chǎn)條件：勞動

2、力缺乏。7、社會經(jīng)濟條件：生產(chǎn)條件良好，經(jīng)濟效益高，包括管區(qū)的行政規(guī)劃、交通情況、城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模等。二、系統(tǒng)選擇與總體布置1、系統(tǒng)選擇的原則：噴灌工程應根據(jù)因地制宜的原則，綜合考慮以下因素選擇系統(tǒng)類型：（1）水源類型及位置（2）地形地貌，地形地塊，土壤質(zhì)地（3）降水量，灌溉期間風速、風向（4）灌溉對象（5）社會經(jīng)濟條件、生產(chǎn)管理體制勞動力狀況及使用管理著素質(zhì)（6）動力條件2、考慮到水果經(jīng)濟價值高，灌水頻繁，因此采用固定管道式噴灌系統(tǒng)，噴灌系統(tǒng)以果園南部機井為水源，泵站布置在中間位置。采用全圓噴灑方式。三、噴頭選型與布置1、灌溉對象為果園，經(jīng)濟價值高且灌水頻繁，果園面積大，參照節(jié)水灌溉理論與技術(shù)表

3、4-1噴頭按工作壓力與射程分類表項目低壓噴頭中壓噴頭高壓噴頭工作壓力（Kpa）100-200200-500>500流量（m/h）0.30.8-40>40射程（m）5-1414-40>40為了最大限度的節(jié)約用水，保證供水質(zhì)量，降低成本，且噴頭的流量與射程相適應，選用中壓噴頭作為該噴灌系統(tǒng)的噴頭。初估R=27m，k取0.8，則R=KR=0.8*28=21.6m 2、ZY系列噴頭及其性能參數(shù)表 型號接頭形式及尺寸（m）噴嘴直徑（mm）工作壓力（Kpa）噴頭流量（m/h）射程（m）ZY-21(內(nèi))管螺紋7.02502.9118.23003.2119.33503.4620.37.525

4、03.3518.73003.6719.93503.9620.68.02503.8119.23004.1920.43504.5121.39.02504.8220.13005.2921.73505.7022.5 根據(jù)噴頭性能參數(shù)表，采用ZY型，噴嘴直徑d=9.0mm，工作壓力hp=300Kpa，射程R=21.7m，噴頭流q=5.29 m/h。3、噴頭組合間距的確定：噴頭組合間距設(shè)計風速（m/s）組合間距垂直風向水平風向0.30.6（1.11）R1.3R1.63.4(10.8)R(1.31.1)R3.45.4(0.80.6)R(1.11)R 由于該果園所處地區(qū)風向多變，選用垂直風向欄為噴頭間距，支管

5、等距布置。平均風速為2.5m/s。 噴頭間距a=0.9R=0.9*21.7=19.53m 支管間距b=1.2R=1.2*21.7=26.04m根據(jù)計算結(jié)果，結(jié)合PVC-U管規(guī)格，取a=20m，b=26m。支管噴灌方式采用單支管多噴頭同時全圓噴灑，已知風速為2.5m/s，則風系數(shù)為 K1.08=1.08×2.5=1.29已知a=20m， R=21.7m，則由公式得，噴頭有效控制面積為A= = =836m 4、灌水質(zhì)量指標校核： 1）霧化指標校核：噴灌的霧化指標可按下列公式計算 W=100hp/d式中：W噴灌霧化指標hp噴頭工作壓力水頭，kpa；d噴頭主噴嘴直徑， mmW=100 hp/

6、d=100*300/9=3333.3不同作物的適宜霧化指標作物種類W蔬菜及花卉40005000糧食作物、經(jīng)濟作物及果樹30004000飼草料作物、草坪20003000由于W在30004000的范圍內(nèi)，霧化指標檢驗符合要求。2）噴灌強度的校核：噴灌強度是指單位時間內(nèi)噴灑在單位面積上的水量.田間噴灑水利用系數(shù)取0.85，則噴灌強度為 =K式中：K風系數(shù) q噴頭流量，m/h噴灌強度，mm/h， 噴灑水利用系數(shù)，取0.85， A噴頭有效控制面積，經(jīng)計算A=836m則：=K=1.29×=6.9(mm/h) 各類土壤的允許噴灌強度 土壤類別允許噴灌強度（mm/h）砂土20砂壤土15壤土12壤粘土

7、10粘土8根據(jù)已知資料土壤為砂壤土，允許噴灌強度為15mm/h，設(shè)計噴灌強度為=6.9mm/h小于土壤允許噴灌強度，即設(shè)計噴灌強度符合要求。3）噴灌均勻度的校核根據(jù)規(guī)范，定噴式噴灌系統(tǒng)噴灌均勻系數(shù)不應低于0.75，行噴式噴灌系統(tǒng)不應低于0.85。該噴灌系統(tǒng)利用噴頭組合間距確定噴頭及支管間距，噴灌均勻度符合要求。5、管道布置：管道布置應滿足以下要求：. 能承受工作壓力. 能通過設(shè)計流量. 使用年限長. 便于運輸、安裝與施工 田間管道系統(tǒng)布置采用梳子形布置形式，噴頭間距20m，支管間距26m，具體布置形式參照平面布置圖。四、灌溉制度和工作制度的制定1、灌溉制度的制定設(shè)計灌水定額m=1000H（）式

8、中; 土壤容重 H作物土壤計劃濕潤層的厚度，取0.6m 灌后土層允許達到的含水量的上限 灌后土層允許達到的含水量的下限m=1000*1.55*0.6*（20%*85%-20%*65%）=37.2mm 取38mm。2. 噴管工作制度的制定： （1）. 噴頭每個位置的噴灑工作時間： t= mab/1000q 式中t一個工作位置的灌水時間，h； m設(shè)計灌水定額，mm； a噴頭布置間距，m； b支管布置間距，m； q噴頭的設(shè)計流量，m/h； 噴灑水利用系數(shù) 取0.85 因此，t= mab/1000q=38*20*26/(1000*5.29*0.85)=4.39h，取t=4h(2).每天的輪灌組數(shù)： 計

9、算公式：n=t/t 式中： n一天工作位置數(shù) t設(shè)計日灌水時間，h t一個工作位置的灌水時間，h則n= t/t=14/4=3.5 取3組同時工作的噴頭數(shù)計算公式： n= 式中n同時工作噴頭數(shù)；A 整個噴灌系統(tǒng)的面積 C一天中噴灌系統(tǒng)有效工作小時數(shù) n=32.05 取n=32 （4）干管采取續(xù)灌制度，支管采取輪灌制度，以下是輪灌順序： 輪灌制度表第一組第二組第三組第一天第1至20支第21至29支第30至35支第二天第36至40至第41至45支第46至49支第三天第50至53支第54至57支第58至60支第四天第61至64支第65至67支第68至71支第五天第72至74支第75至78支第79至81

10、支第六天第82至85支第86至88支第89至92支第七天第93至95支第96至99支第100至102支第八天第103至105支第106至110支第111至114支第九天第115至119支第120至125支第126至132支第十天第133至148支第149至153支五、水力計算及管道設(shè)計1、設(shè)計流量Q=n式中Q噴灌系統(tǒng)設(shè)計流量，m/h; q設(shè)計工作壓力下的噴頭流量,m/h ;n同時工作的噴頭數(shù)目；管道系統(tǒng)水利用系數(shù)，0.950.98，取0.965則設(shè)計流量Q=32×5.29/0.965=175.4 m/h <180 m/h.2、確定支管管徑： 根據(jù)規(guī)范要求，支管上任意兩個噴頭工作

11、壓力之差不大于噴頭設(shè)計工作壓力的20%，由于地勢平坦，只需考慮支管上首末噴頭之間的工作壓力之差應不超過噴頭設(shè)計壓力的20%即可。 (1)f、m、b取值表： 管道種類fmb混凝土及鋼筋混凝土n=0.013131200025.33n=0.014115600025.33n=0.01517490025.33舊鋼管、舊鑄鐵管6250001.95.33石棉水泥管1455001.854.86硬塑料管948001.774.77鋁制管及鋁合金管816001.744.74（2）多口系數(shù)：F=附表多口系數(shù)表噴頭數(shù)薄壁鋁管塑料管X=1X=0.5X=1X=0.550.4710.4120.4660.40760.4510.

12、4020.4480.39870.4390.3950.4350.39180.4360.3920.4250.38790.4220.3880.4180.384100.4170.3860.4120.382由上述表格可得對于PVC-U管，f=94800，m=1.77，b=4.77X=10/20=0.5,PVC-U管，查表得F=0.392.公式 式中L第一個噴頭到支管末端的距離：L=200-20-2=178m Q流進支管流量：Q=9*5.29/0.965=49.34 m/h Z地形高差：Z=0則 =127.5mm根據(jù)d 127.5mm，結(jié)合 PVC-U管的規(guī)格，支管管徑選擇DN125，壓力0.6Mpa，壁

13、厚3.2mm。3、干管管徑的確定：根據(jù)經(jīng)濟流速法確定干管管徑：D= 式中 D經(jīng)濟管徑 Q管道設(shè)計流量 v管道經(jīng)濟流速 Q=175.4m/h V=0.5(1.3+1.8)=1.55m/s D=18.8=200mm 根據(jù)PVC-U管材的規(guī)格，公稱直徑為200mm、(外徑)，壓力為0.6Mpa，壁厚5.5mm的PVC-U管。4、計算管道水頭損失：水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失。（1）管道沿程水頭損失計算：h=f 式中：h管道沿程水頭損失（m）； f摩阻系數(shù)； Q流量（m/h） m流量指數(shù)； d管道內(nèi)徑，mm； b管徑指數(shù)； 相關(guān)指數(shù)：f=94800 m=1.77 b=4.77若豎管內(nèi)徑為28

14、mm，埋深0.6m，地面以上高度1.6m，扣除噴頭進口0.2m，得豎管計算長度為2.0m。豎管水頭損失為h=0.45，支管沿程水頭損失為h=94800*200(5.29*9)*0.392/125=0.69m(2)局部水頭損失根據(jù)規(guī)范采用沿程水頭損失的15%計算， h=15% h=0.10m（3）支管水頭損失：h=0.69+0.1=0.79m (4)干管水頭損失： h=1.15*（94800*4000*175.4*0.392/200）=16.9m (5)干管進口處工作壓力為 H= 30.6+0.45+0.79+16.9=48.74m六、水泵選型與配置 1、流量計算：Qd=Q/=175.4 m/h

15、 2、揚程：H=H+H+ h 式中： H水泵揚程（m） H管網(wǎng)入口設(shè)計壓力 H機井動水位埋深，根據(jù)項目情況，初步取18m h水泵進出水管總水頭損失，初步取2m 則H=48.74+18+2=68.74m 3、根據(jù)以上計算的揚程和系統(tǒng)設(shè)計流量，選取水泵的類型為IS100-65-250A式離心泵。 IS100-65-250A式離心泵性能參數(shù)型號流量（m/h）揚程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）效率（%）電機功率（KW）IS100-65-250A93.570290070304、根據(jù)水泵配套功率選配電機，電機為Y200L-2型5、其他配套設(shè)備與設(shè)施 每條支管進口處各配閘閥一個，干管末端布置一空氣閥。水泵進水管布置一個水表（型號LXS-80）和一個壓力表。七、設(shè)備用量及費用估算序號名稱規(guī)格單位數(shù)量單價（元）復價（元）備注1PVC-U管材DN200m400021.887200干管2DN125m1924014.2273208支管3鍍鋅鋼管DN32m125025.531875豎管4DN200m251503750水泵進水管5DN125m572360水泵出水管6PVC-U接頭DN140個75034.1225590支首7PVC-U二通DN140個15357.188749引出支管8堵頭DN125個153507650用于支管9DN200個17575用于干管10豎管鞍座