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1、班水利水电工程学校：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： 专业： 学号： 姓名：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4
2、m, 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。6mm / d，据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为灌水周期可取57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：132m行数x株数22X30果园平面
3、图要求:（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（P）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 ）；（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；3 / 17(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1.1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 0.6m3、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60m3/h， 水位距地20m。5、气
4、象：灌溉季节多风，平均风速 2。5m/s,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；4、土壤地质；5、降水量灌溉区风速；6、风向；7、对象；8、社会经济条件；9、生产管理体制；10、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
5、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32% (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6mm/d。2. 规划和设计2.1喷头选择和组合间距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.按照国家标准GB8585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
6、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 30004000 ,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h p / 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
7、：h p为喷头工作压力水头； d为喷头主喷嘴直径.(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，n = 0. 80. 9；风速为3. 45 . 4米/秒，n = 0. 70. 8。注：湿润地区取大值，干旱地区取小值 .对本灌区取n=0。82.2喷头的选择由于本灌区多年平均风速为2.5m/S，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kPa喷头流
8、量m3 h喷头直径mm射程m喷灌强度(mm/h )P与20G13002。96820.03.132.3确定组合及间距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m/s垂直风向a平行风向b0o 3-1.6R1o 3R1 o 63.4(1-0.8 ) R(1.3-1.1)R3.4 5.4(0 o 8一 0.6) R(1o 1-1) R注:R为喷头射程； 在每一档风速中可按内插法取值； 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； 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
9、 V=1。6m/s 时,a1=1 o 0R=1。0 X 20=20m当 v2=3.4m/s 时，a2=0。8R=0。8 X 20=16mV - Vja a i _.所以v: vl2.5 1.6ai -= 20 - (20-16) 18m母l.o(所以 a=b=18mA 有效=ab=18 X 18=324m 22。4校核1)雾化程度100龙按式：Pd广计算式中：hp为喷头工作压力，d为喷嘴直径8mm ； Pd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hp选3机的喷头,p = 100hp = 100x300 = 3750 d d 8对于果树，Pd值控制在30004000，所
10、以所选喷头满足雾化指标要求。2)喷灌强度3241000qn= 1000 性 x 0.80 = 7.3mm/h全 w A有效喷灌强度小于15mm/h，满足。已知. q = 2.96m3 /hA= a xb = 18mx 18m = 324m2， 有效式中：K、一多支管多喷头的同时喷洒；Kw= 1.0q-喷头的喷水量门-喷灌水的有效利用系数；门=庭0 ；a在全圆转动时一个喷头的湿润面积;p全一喷灌系统的平均喷灌强度2。5灌溉制度1、计算果园的灌水定额，设其计划湿润层深度为90cm，则:m 设=fi.l Hr M-T2 : = 0 1X900 X 1.42 X（30%-18%） =15.34mm2、
11、计算灌水周期伸 15.34 2.56(1 ,、rr 十T e 6， 取T设3天设= =3、计算一次灌水所需时间t=m=1534=2.ihP 全 73，取 t = 2.5h4、计算同时工作的喷头数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，不宜少于小时；行喷式喷灌系统，不宜少于16小时.因此,选c=12.5hN - A-95 %67 x 己旦 _ 13（个）1 喷头 abT设 C18 x 183 x 12.5流量校核：（J = N , q = 1 .： x/h 二 Enr ,h 水源满足供给5、轮灌
12、组数为：n1= T设*c/t=3 X 12。5/2。5=15（组）式中：N 一同时工作的喷头数；C-一天中喷灌系统的有效工作小时数，C取12.5 h ；6、同时工作的支管数为：=喷头=13 = 3（根）n 4N支为同时工作的支管n为一根支管喷头数,n=4 该灌区的管网配置如下图:某果朝催曾网布矍踉醐工作制度如下表：轮灌顺序支管号同时每日工作的喷头数第一天第一组1-1，12，1-3，1-11 支管1364第二组14，1 5，1-6,1 一7支管13第三组18， 1-9，1 10 支管12第四组1-12，2-10,2-11,2-12 支管13第五组2-6，27，2-8，2-9，21013第天第一组
13、2-3,2-4,25，26 支管1253第二组4-9, 410, 411,4-12 支管12第三组4-4,4-5，46,4-7,4-8 支管12第四组4-1,42,4-3 支管9第五组2-1，22支管8第三天第一组31，3-2,33 支管1243第二组34，35,36 支管9第三组37，3-8,3-9 支管12第四组310,3 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:Nm=1。77X=1X=0。520.6480。53030.5440。45340.4950.42350。4670。40860
14、.4480。398f，m， b数值表管材mfb混凝土管钢筋混凝土管n = 0.0132.001.312 x 1065.33n = 0.0142.001.516 x 1065.33n = 0.0152.001.749 x 1065.33钢管、铁铸管1.906.250 x 1055。1硬塑料管1.770.948 x 1054。77铝质管及铝合金管1.740.861 x 1054.74由上表及管道具体情况得F=0。423 , m=1。77, f=0.948 X 105, b=4。77h = fLQm 对于支管Fh + A z W 0.2h，又fdbfp则:0.423 X 0.948 X 105 X
15、63 X 11.841。77/ck。77 W 0。2 X 30d N 55mm式中：d 一管道内径(mm);Q 一喷灌系数设计流量 Sih). z=0喷灌手册选取D=63mm，内径d=58mm的硬塑料管干管管径选择(由喷灌工程学查得经验公式)Q V 120m3/h 时，d = 13。；Q N 120m3/ h 时，d = 11-Q。Q =n X q =13 X 2.96=38.48m 3/h喷头所以干管管径d = 1. Q支=13 x38.48 = 80.65mm根据喷灌设计手册选管径d =110mm，壁厚为3.5mm，实际内径为103mm的硬塑料管.比阻值s2。375 X 10-53.2计算
16、水头损失：1、干管的沿程水头损失为：hf=s0QmL ZL = 3C0mHf= 2, 375 X 10一5 x 38.481 77 X 30C = 3, 75m2、计算典型支管沿程水头损失：,LQ m63 xG1.84) .77气=Ff =。.948 x 105 x 0.432 x-：=0.79m3、计算干管局部水头损失：Q| 38.48 x 4 x 106V丁二-=,=28m/sA f- 3.14 x x 3600口炉血干=1.7 + 1,2 + 0.2 + 12x4； x ；皿=：).奇而 x y o 14, 计算支管水头损失：Q：.11.84x4x1()6V .1.- = - = 1.2
17、5m/s土 A& 3,14 x 582 X 36001.25?1以=(MX 4 +0,1； * 2 - .Bl = 仙5, 计算竖管水头损失：竖管选用DN32钢管，内径为28mm，竖管计算长度为3。0m则一 根竖管水头损失为：h _ f L Qm _ 6.25 X 10 5 X 3.0 x 2.961.9 _ 0 61s sdbs2871.6, 计算喷头水头损失h 喷=10%hw又h-.A - li|, hiI I” I 1|以 I 1,.=3.75 + (1,79 + 0.66 + 0.04 + 0.61 = 5.85m所以 1 0%】,.、一：】一”m 1 一 !Eni扬程的确定已知喷头工
18、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1!二 h + hp + hw + h：. + AZ 二 20 + 30 + 5.85 + 0.59 =56.44m式中：】为水位距地的距离；膈为喷头的压力；山为地势的高差；即水泵的设计扬程为56。44m。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 喷头型号接头式及尺寸工作压力kPa喷头流 量m3 h
19、喷头直 径mm射程m喷灌强度（mm/h）P与20G13002。96820.03.13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9。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PN=1.6Mpa安装于干管与支管连接 处，主要调节支管压力逆内螺纹止 回阀止回阀公称压力安装于水泵出水口处，止1PN10MPa 公称通径防止水回流或者水锤阀DN120mm想象闸
20、弹性座封52工作温度-29安装于总干管与干，干阀闸阀425 C管与分干管，分干管与支管接头处，控制各管 道水流支管接头处，控制各管道水流表5其它设备名称数量妃）备注堵头54安装在干管、分干管、 支管尾部排水井4在分干管末端压力表4安装于分干管首部水表1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
