農(nóng)田水利學(噴灌系統(tǒng))規(guī)劃設計 (2)

1、 學校： 云南農(nóng)業(yè)大學 學院：水利水電與建筑學院 指導老師： 教學班號： 一 班 專業(yè)： 水利水電工程 學號： ： 農(nóng)田水利學課程設計課程設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)劃設計，了解灌溉系統(tǒng)設計過程及設計方法，穩(wěn)固農(nóng)田水利學的所學內(nèi)容，提高綜合應用能力和創(chuàng)造能力。具體要求1、管道灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃布置原那么，掌握灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設計的根本要求與設計方法；2、掌握管道灌溉工程規(guī)劃設計的根本標準；3、學會收集，分析，運用有關資料和數(shù)據(jù)；4、提高獨立工作能力，創(chuàng)造能力及綜合運用專業(yè)知識解決實際問題的能力。根本資料某實驗果園，面積95畝，種植蘋果樹共2544株，果樹株距4m，

2、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為2m，東西向為3m。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，果園南部有一眼機井，最大供水量60m3/h，動水位距地面20m。該地電力供給缺乏，每日開機時間不宜超過14h。為了節(jié)約用水，并保證適時適量向果樹供水，擬采用固定式噴灌系統(tǒng)。據(jù)測定，該地蘋果樹耗水頂峰期平均日耗水強度為6mmd，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，月平均風速為2.5ms，且風向多變。該地凍土層深度0.6m。灌溉區(qū)域如以下圖所示：要求:1選擇噴頭型號和確定噴頭組合形式(包括驗核組合平均噴灌強度是

3、否小于土壤允許噴灌強度；2布置干、支管道系統(tǒng)(包括驗核支管首、尾上的噴頭工作壓力差是否滿足?噴灌技術標準?的要求，下稱?標準?)；3擬定噴灌灌溉制度，計算噴頭工作時間及確定系統(tǒng)輪灌工作制度；4確定干、支管管道直徑，計算系統(tǒng)設計流量和總揚程。(5) 水泵和動力選型。1、噴灌選型與總體規(guī)劃1.1噴灌工程應根據(jù)因地制宜的原那么資料收集: 1、地形：地面平坦 2、土壤：砂壤土凍土層深0.6m 3、作物：蘋果樹園林,正值盛果期4、水源：機井，果園南部井水，最大供水量為, 水位距地。5、氣象：灌溉季節(jié)多風，平均風速2.5m/s，風向多變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

4、道路，路邊與第一排樹的距離南北向為2m，東西向為3m。社會經(jīng)濟條件：果園為實驗果園，面積95畝，交通方便，電力供給缺乏;系統(tǒng)選型：工程應根據(jù)因地制宜原那么，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；5、 降水量灌溉區(qū)風速 ；6、 風向； 7、 對象； 8、 社會經(jīng)濟條件； 9、 生產(chǎn)管理體制； 10、 勞動力狀況及使用者素質等情況。 由于該果園為盛果期的蘋果樹，經(jīng)濟價值就目前情況較高。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)。噴灌設計保證率應根據(jù)自然條

5、件和經(jīng)濟條件確定，一般不應低于85。灌溉試驗資料：該地區(qū)位于淮北地區(qū)，土壤為砂壤土，田間持水率為占容重，下同，凋萎系數(shù)為田間持水率的60。在果樹需水頂峰期，蘋果樹的需水強度為。2.規(guī)劃和設計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 。按照國家標準GB85-85?噴灌工程技術標準?規(guī)定 ，選擇噴頭和確定間距的具體原那么:1組合噴灌強度不超過土壤的允許噴灌強度值 。在本設計中噴頭的組噴灌強度均要求小于灌區(qū)土壤允許噴灌強度。各類土壤的允許噴灌強度如下表：土壤類別允許噴灌強度mm/h砂土20砂壤土15壤土1

6、2壤粘土10粘土8注：有良好覆蓋時，表中數(shù)值可提高20。對本灌區(qū)取p=15mm/h。2在設計風速下，噴灌均勻系數(shù)不應低于75，但對行噴式噴灌系統(tǒng)，不應低于85。對本灌區(qū)取噴灌均勻系數(shù)為803果樹霧化指標取值范圍在30004000，在選擇噴頭時作為依據(jù) ，選擇滿足作物要求霧化指標的噴頭。霧化指標如下表：種類pd值蔬菜及花卉40005000糧食作物、經(jīng)濟作物及果樹30004000牧草、飼料作物、草坪及綠化林木20003000注： 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)，有條件時宜實測確定。無實測資料時，可根據(jù)氣候條件在以下數(shù)值范圍內(nèi)選取： 風速低于34米秒，0809； 風速為

7、3454米秒，0708。 注：濕潤地區(qū)取大值，干旱地區(qū)取小值。對本灌區(qū)取=0.82.2噴頭的選擇 由于本灌區(qū)多年平均風速為，相對較大，運行方式為多支，多噴頭同時噴灑，因此選單噴頭噴灌強度較小噴頭。本灌區(qū)噴頭的噴灑方式有全圓噴灑和扇形噴灑。根據(jù)作物對霧化指標的要求，由?噴灌技術標準?選取金屬搖臂式噴頭，參數(shù)如下表所示：型號接頭形式及尺寸工作壓力噴頭流量噴頭直徑射程m噴灌強度mm/h3002.96820.03.132.3確定組合及間距該灌區(qū)多風且風向多變，以減小風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計風速m/s垂直風向a平行風向b0.3-1.6R1

8、.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： 為噴頭射程； 在每一檔風速中可按內(nèi)插法取值； 在風向多變而采用等間距組合時，應選用垂直風向欄的數(shù)值； 表中風速是指地面以上10米高處的風速。確定噴頭組合間距,由V=2.5m/s,又R=20m當v1=1.6m/s時,a1=1.0R=1.0×20=20m當v2=3.4m/s時,a2=0.8R=0.8×20=16m所以a=a1-v-v1v2-v1(a1-a2)=20-2.5-1.63.4-1.620-16=18m所以a=b=18mA有效=ab=18×18=32

9、4m22.4校核1霧化程度按式：計算式中：為噴頭工作壓力,為噴嘴直徑8mm；值越大，說明其霧化程度越高，水滴直徑就越小，打擊強度也越小，式中選的噴頭， 對于果樹，值控制在30004000，所以所選噴頭滿足霧化指標要求。2噴灌強度噴灌強度小于15mm/h，滿足。： ，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)；在全圓轉動時一個噴頭的濕潤面積；噴灌系統(tǒng)的平均噴灌強度2.5灌溉制度1、計算果園的灌水定額，設其方案濕潤層深度為90cm，那么：m設=0.1Hr12=0.1×900×1.42×30-18=15.34mm2、計算灌水周期T設=m設e

10、=15.346= 2.56d， 取T設3天 3、計算一次灌水所需時間 ，取4、計算同時工作的噴頭數(shù)又設計日凈噴時間宜符合以下規(guī)定： 固定管道式噴灌系統(tǒng)，不宜少于12小時；半固定管道式噴灌系統(tǒng)，不宜少于10小時； 移動管道式和定噴機組式噴灌系統(tǒng)，不宜少于8小時； 行噴式噴灌系統(tǒng)，不宜少于16小時。因此，選c=12.5h流量校核：Q總=N噴q=13×2.96=38.48m3/h<60m3/h水源滿足供給5、輪灌組數(shù)為：n1= T設*c/t=3×12.5/2.5=15組式中：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12.5；6、同時工作的支管數(shù)為:為同時工作的支

11、管n為一根支管噴頭數(shù),n=4該灌區(qū)的管網(wǎng)配置如以下圖: 工作制度如下表：輪灌順序支管號同時工作噴頭數(shù)每日工作的噴頭數(shù)第一天第一組1-1,1-2,1-3,1-11支管1364第二組1-4,1-5,1-6,1-7支管13第三組1-8,1-9,1-10支管12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第二天第一組2-3,2-4,2-5,2-6支管1253第二組4-9,4-10,4-11,4-12支管12第三組4-4,4-5,4-6,4-7,4-8支管12第四組4-1,4-2,4-3支管9第五組2-1,2-2支管8第三天第一組3-1,3-

12、2,3-3支管1243第二組3-4,3-5,3-6支管9第三組3-7,3-8,3-9支管12第四組3-10，3-11,3-12支管10管道設計及水力計算干支管選擇硬塑料管,豎管選用DN32鋼管3、揚程確實定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=0.520.6480.53030.5440.45340.4950.42350.4670.40860.4480.398,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鋁質管及鋁合金管 4.74由上表及管道具體情況得F=0.423,m=1.77，f=0.948×105，b

13、=4.77對于支管Fhf+z0.2hp，又那么：0.423×0.948×105 ×63×11.841.77/d4.77 0.2×30 d55mm式中：管道內(nèi)徑； 噴灌系數(shù)設計流量。z=0噴灌手冊選取D=63mm，內(nèi)徑d=58mm的硬塑料管干管管徑選擇由?噴灌工程學?查得經(jīng)驗公式：時，；時，。=n×q噴頭 =13×2.96=38.48m3/h所以干管管徑 根據(jù)?噴灌設計手冊?選管徑，壁厚為,實際內(nèi)徑為的硬塑料 管。比阻值s0=2.375×10-53.2 計算水頭損失:1、干管的沿程水頭損失為：hf=soQmL 又L=

14、300mHf=2.375×10-5×38.481.77×300=3.75m2、計算典型支管沿程水頭損失：3、計算干管局部水頭損失： V干=Q干A干=38.48×4×1063.14×1032×3600=1.28m/s hj干=1.7+1.2+0.2+1.2×4×1.2822×9.81=0.66m4、計算支管水頭損失：V支=Q支A支=11.84×4×1063.14×582×3600=1.25m/s hj支=0.1×4+0.1×1.2522&

15、#215;9.81=0.04m5，計算豎管水頭損失：豎管選用DN32鋼管，內(nèi)徑為，豎管計算長度為3.0m那么一根豎管水頭損失為：6,計算噴頭水頭損失h噴=10%hw又hw=hf干+hf支+hj干+hj支+hs =3.75+0.79+0.66+0.04+0.61=5.85m所以h噴=10%hw=5.85×0.1=0.59m揚程確實定噴頭工作壓力為hp=300KPa,即相當于h=30m的水頭，取管道埋深為0.7m。水泵的設計揚程H=h1+hp+hw+h噴+Z=20+30+5.85+0.59=56.44m式中：h1為水位距地的距離； hp為噴頭的壓力； z為地勢的高差；即水泵的設計揚程為5

16、6.44m。水泵的選型及動力配套省略。4、設備用量與材料細表表1 管材設備序號名稱單位數(shù)量型號備注1干管m300硬質塑料管PVC外徑110mm內(nèi)徑103mm2支管m2424硬質塑料管PVC外徑63mm內(nèi)徑58mm3豎管m480DN32鋼管內(nèi)徑28mm表2 噴頭型號接頭式及尺寸工作壓力噴頭流量噴頭直徑射程m噴灌強度mm/h3002.96820.03.13表3 接頭名稱型號數(shù)量個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900彎管接頭162用于支管與豎管連接和水泵進出口處卡套式接頭-用于各管長缺乏時，連接兩管表4 閘閥名稱型號數(shù)量(個)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安裝于總干管與干，干管與分干管，分干管與