农田水利学喷灌系统规划设计Word下载.docx
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据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为6mm／d，灌水周期可取5～7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：
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（
）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》的要求，下称《规》）；
（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；
（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0.6m
3、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
水位距地
。
5、气象：
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：
该地区位于地区，土壤为砂壤土，田间持水率为
（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
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GB85-85《喷灌工程技术规》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）果树雾化指标取值围在3000~4000，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
ｈp／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
①ｈp为喷头工作压力水头；
②d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围选取：
风速低于3．4米／秒，η＝0．8～0．9；
风速为3．4～5．4米／秒，η＝0．7～0．8。
注：
湿润地区取大值，干旱地区取小值。
对本灌区取η=0.8
2.2喷头的选择
由于本灌区多年平均风速为
，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》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
喷头流量
喷头直径
射程m
喷灌强度（mm/h）
300
2.96
20.0
3.13
2.3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
设计风速m/s
垂直风向a
平行风向b
0.3-1.6
R
1.3R
1.6-3.4
（1-0.8）R
（1.3-1.1）R
3.4-5.4
（0.8-0.6）R
（1.1-1）R
①Ｒ为喷头射程；
②在每一档风速中可按插法取值；
③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；
④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v1=1.6m/s时,a1=1.0R=1.0×
20=20m
当v2=3.4m/s时,a2=0.8R=0.8×
20=16m
所以
（
所以a=b=18m
A有效=ab=18×
18=324m2
2.4校核
1）雾化程度
按式：
计算
式中：
为喷头工作压力,
为喷嘴直径8mm；
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
选
的喷头，
对于果树，
值控制在3000~4000，所以所选喷头满足雾化指标要求。
2）喷灌强度
喷灌强度小于15mm/h，满足。
已知：
，
—多支管多喷头的同时喷洒;
；
—喷头的喷水量
—喷灌水的有效利用系数；
—在全圆转动时一个喷头的湿润面积；
—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
0.1×
900×
1.42×
（30％-18％）=15.34mm
2、计算灌水周期
T设=
=
取T设3天
3、计算一次灌水所需时间
，取
4、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8小时；
行喷式喷灌系统，不宜少于16小时。
因此，选c=12.5h
流量校核：
/h
水源满足供给
5、轮灌组数为：
n1=T设*c/t=3×
12.5/2.5=15（组）
—同时工作的喷头数；
——天中喷灌系统的有效工作小时数，
取12.5
6、同时工作的支管数为:
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:
工作制度如下表：
轮灌顺序
支管号
同时工作喷头数
每日工作的喷头数
第
一
天
第一组
1-1,1-2,1-3,1-11支管
13
64
第二组
1-4,1-5,1-6,1-7支管
第三组
1-8,1-9,1-10支管
第四组
1-12,2-10,2-11,2-12支管
第五组
2-6,2-7,2-8,2-9,2-10支管
二
2-3,2-4,2-5,2-6支管
53
4-9,4-10,4-11,4-12支管
4-4,4-5,4-6,4-7,4-8支管
4-1,4-2,4-3支管
9
2-1,2-2支管
第三天
3-1,3-2,3-3支管
43
3-4,3-5,3-6支管
3-7,3-8,3-9支管
3-10，3-11,3-12支管
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：
N
m=1.77
X=1
X=0.5
2
0.648
0.530
3
0.544
0.453
4
0.495
0.423
5
0.467
0.408
6
0.448
0.398
数值表
管材
b
混凝土管钢
筋混凝土管
5.33
钢管、铁铸管
5.1
硬塑料管
4.77
铝质管及铝合金管
4.74
由上表及管道具体情况得
F=0.423,m=1.77，f=0.948×
105，，b=4.77
对于支管Fhf+Δz≤0.2hp，又
则：
0.423×
0.948×
105×
63×
11.841.77/d4.77≤0.2×
30
d≥55mm
—管道径
—喷灌系数设计流量
Δz=0
喷灌手册选取D=63mm，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）：
＜
时，
≥
=n×
q喷头=13×
2.96=38.48m3/h
所以干管管径
根据《喷灌设计手册》选管径
，壁厚为
实际径为
的硬塑料管。
比阻值s0=2.375×
10-5
3.2计算水头损失:
1、干管的沿程水头损失为：
2、计算典型支管沿程水头损失：
3、计算干管局部水头损失：
4、计算支管水头损失：
5，计算竖管水头损失：
竖管选用DN32钢管，径为
，竖管计算长度为3.0m则一根竖管水头损失为：
6,计算喷头水头损失
又
扬程的确定
已知喷头工作压力为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
为水位距地的距离；
为喷头的压力；
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
备注
1
干管
m
硬质塑料管PVC
外径11
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