灌溉排水工程实验指导书.docx

灌溉排水工程实验指导书.docx

《灌溉排水工程实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《灌溉排水工程实验指导书.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

灌溉排水工程实验指导书

灌溉排水工程学

试验指导书

赵经华洪明主编

新疆农业大学水利与土木工程学院

农水教研室

实验规则

1.做好实验前的预习及准备。

每次实验前务必将指定项目的实验指导仔细阅读，熟悉每项实验的目的、原理、方法和操作程序，并复习教材或笔记中有关部分，使实验进行时能独立操作及分析实验结果

2.保特室内安静，在实验中不得随意走动或谈话，以免影响他人实验。

3.要爱惜国家财物。

每一位同学应本着爱护国家资财及节约的精神，对器具谨慎使用，如有损坏，应立即报告指导教师，并进行登记。

4.遵守仪器、器具使用规定。

贵重仪器使用时，应有教师在旁指导，未明了正确使用方法前，切勿乱动，以免损坏仪器。

凡属公用器具及药品，不得拿到自己桌上，用后应放回原处，以便他人使用。

5.保特室内的清洁卫生。

实验室不准随地吐痰或乱掷废纸屑。

每次实验结束后，每组负责清洗并整理本组的实验器具及桌面，以养成良好的工作习惯；值日生应负责扫地、抹桌、倒污水等工作，以保特实验室的整洁。

6.认真做好实验观察及实验报告。

当实验有继续观察必要时，应按时观察。

凡需同学负责照管的实验，必须按规定管理。

7.实验完毕后，应按规定格式书写实验报告，并按指定日期交给指导教师批阅。

实验报告内容应包括：

实验日期；实验题目；实验目的；实验基本原理；实验材料、仪器设备、药品；实验方法与步骤；实验结果与分析。

8.实验结果应根据自己实验所得如实记录，不得擅自修改。

如因不严格按实验操作规程进行实验，而导致实验失败时，必须重做。

实验一

滴头流量偏差系数测试实验

一、实验目的：

（1）通过对滴灌试验设备和装置的参观，了解滴灌系统的组成、首部枢纽的结构形式，加深对滴灌系统工作原理的感性认识。

（2）通过实测毛管上各滴头的滴水量，进一步掌握毛管及滴头的水力计算方法及毛管均匀系数的计算。

（3）滴头是从工厂成批购进的，目前，通用的评价滴头质量的方法是测定滴头的制造偏差，以滴头流量偏差系数Cv作为衡量滴头制造精度的指标，但无统一的国家标准，按有关文献介绍，Cv0．15则为劣等产品。

本实验通过测定一组滴头（以25个滴头为一组），求得其Cv值，对测试产品进行评价。

二、实验器材：

实验的滴灌系统包括首部枢纽——水源、水泵、水表、压力表、筛网过滤器等；管道系统——支管、毛管（伞12PE管）、三通、旁通、堵头等配件及滴头——发丝滴头或滴灌带等，滴头的间距0．5m～1．0m，每支毛管至少装设滴头25个以上。

量测设备包括受水量杯、量筒及秒表等。

三、测试内容及操作步骤：

1、滴灌系统各组成部分的认识

观察整个滴灌系统，确认各组成部分的功能，掌握首部枢纽各部伯的作用及安装位置，观察各种形式的滴头的工作情况，并在试验报告中进行适当的描述。

2、测定滴头的出水量，以25个滴头为一组，测定滴头流量偏差系数，

重量一次。

3、测试操作步骤·

每次测定时间为10min，

（1）首先将毛管纵坡调至水平，滴头出水口高度应与毛管进口等高。

（2）打开阀门向毛管供水，观察各滴头有无异常现象（如水量过大、过小或漏水），确信一切正常后，调节进口水压至厂家给定的额定压力，如厂家无额定压力资料则调至100kpa（约1．Okg／cm2），在施测过程中压力变化不大于±2％。

（3）摆好受水量杯，均放在同一侧，但此时不能让受水量杯内有水，准备秒表及准备读水表起始读数。

（4）指挥发出实验开始命令，按下记时秒表；各受水量杯同时进入滴头下受水，同时记录水表读数。

（5）测试时间为10min，在此期间应密切监视各受水量杯，防止滴头水流滴至量杯外，调节闸阀以保持进口压力稳定在额定值上，5min读一次水表及压力表读数。

（6）临近测试结束时，各测试人员做好准备，到lOmin时，使各受水量杯同时脱离滴头，记录水表及压力表读数，关闭供水阀门。

（7）用量筒（或量杯）依次测受水量杯水量，按滴头序号排列依次填入表3—1中。

（8）按上述相同步骤再进行第二次测试。

四、试验成果整理和分析

1、计算流量偏差系数

CV＝×100％

式中C，一流量偏差系数，％；

s一滴头出流量标准偏差；

q一25只滴头的平均流量。

②S＝

式中：

n————滴头数。

取两次重复的平均值，根据C，值的大小，初步评价该试样的质量。

2、计算毛管上滴头出水量的均匀系数，根据每次测试结果，计算毛管上滴头出水量均匀系数，其计算式为：

K＝1-

式中：

为滴头流量偏差的平均值

式中：

n为滴头数。

3、实验数据成果分析，滴灌实验数据记录计算表见实验指导书P21。

4、试验数据分析：

在整个试验过程中，尽量排除由于人为操作而影响到实验结果的准确性。

所有量杯在同一指令下同时放到滴头下，避免了由于测试时间的不同而影响试验结果。

根据目前通用的评价滴头质量的方法，以滴头流量偏差系数CV作为衡量滴头制造精度的指标，但无统一的国家标准，按有关文献介绍，CV＜0.05为优质,CV在0.05~0.1之间属于中等水平,CV＞0.15则为劣等产品。

实验二

输引水渠道横断面设计水深测试及计算综合性实验

一．实验目的：

1利用已建试验模型，通过实验的操作及对所测实验数据的研究、分析和计算，培养农业水利工程专业的学生对多学科知识如《灌溉排水工程学》、《水力学》和《水工建筑物》等课程的综合运用能力，及“严谨、认真、细致”的科学研究作风，提高学生的综合动手、工程设计和计算能力，为今后出去工作打下良好的基础。

2温故《水力学》相似理论及堰流知识。

3学会测针使用方法及量水堰测流技术。

4通过对输水渠道在不同流量（加大、设计及最小）情况下不同水深（加大、设计及最小）的测试，加深对渠道横断面设计原理的影响。

5熟练运用明渠均匀流公式。

利用测试数据和渠道的其他已知设计参数（如流量Q，底宽b，边坡系数m，糙率n和比降i等）对输引水渠道进行设计、校核。

二．实验项目简介：

本实验取自“新疆伊犁南岸总干渠工程渠首分水枢纽水工模型试验项目”，主要由水源、进水池、90°三角形量水堰、静水池、输水渠道（全长590m）及退水渠等组成。

选取桩号0+467～0+530较为平直的渠段作为渠道测试段。

渠道测试段基本参数如下：

梯形断面、浆砌石衬砌、渠深5m、渠底宽度b=8m、边坡系数m=2、糙率n=0.025、渠底比降i=1/290。

本实验试放流量选取原建设项目二期工程的加大流量163.0m3/s、设计流量141.0m3/s及最小流量56.4m3/s，共三个流量。

三．实验操作规程：

1．了解本实验的基本情况（工程布置、试验内容及量测设备等）。

2．做好实验前的准备工作，利用水力学的相似理论知识，计算出试验模型的有关比尺、相应的模型流量值和测针读数值。

3．根据堰流公式计算绘制量水堰水头H–流量Q关系曲线及学会测针使用方法。

4．依次试放三个不同的设计流量（可由大到小）。

开水泵，缓慢启动闸门调节至所需测试流量。

5．待流量稳定后，量测不同流量情况下桩号0+467～0+530渠段间的设计水深，将实测数据记入测试表格。

四．实验内容整理：

1根据《水力学》相似理论，模型按重力相似准则设计，本实验项目模型比尺主要选择为：

几何比尺λL；流量比尺λQ=λL2.5。

2堰流公式采用南京水利科学研究院标准地秤校正后的拟合经验公式：

①

式中Q-----流量（m3/s）；

H-----堰口水头（m）。

3利用模型几何比尺将所测水深值换算成实际水深值（h）。

4．根据已知的输引水渠道横断面设计参数（Q，b，m，n，i等）及换算的实际水深值h，利用明渠均匀流公式对原流量进行校核计算。

明渠均匀流公式是个高阶隐函数方程，含有渠道底宽b和水深h两个未知数，不能直接求解。

在实际设计中，常采用试算或图解法求解。

该公式表述如下：

②

式中Q-----渠道设计流量（m3/s）；

A-----渠道过水断面面积（m2），梯形断面渠道，；

R-----水力半径（m），，式中x为湿周，；

C-----谢才（Chezy）系数（m0.5/s），采用曼宁（Manning）公式进行计算，式中n为渠道糙率；

i-----渠底比降。

5．计算不同设计流量情况下的设计水深值（或试放流量值），与实测水深值（或实测计算流量值）相比较，分析数据成果，进行误差分析。

6．应利用计算机技术编程计算或列表计算。

7．绘制输引水渠道横断面图。

8．及时编写实验报告，要求文、图、表并茂。

五．实验报告内容：

1．实验目的；

2．实验设备；

3．实验内容（实验数据、计算数据等）；

4．成果及分析（图、表等）；

5．实验建议与心得。

六．参考表格（实验数据记录计算表）与仪器设备表：

表1输引水渠道设计水深测试计算表

项目

1

2

3

模型水深（m）

实际水深（m）

备注

测试人员：

测试日期：

表2输引水渠道设计流量测试计算表

项目

1

2

3

测针读数（cm）

模型流量（L/s）

实际流量（m3/s）

备注

测试人员：

测试日期：

表3渠道实验仪器设备表

仪器设备名称

规格型号

数量

用途

水泵

离心式

1台

加压

量水堰

90°

1个

测流量

测针

40cm

1个

测流量

渠道模型

自制（590m）

1套

输水及观测

钢板尺

20cm

1把

测水深

实验三恒定流、非恒定流条件下明沟排水功能测试实验

一、实验目的：

1加深了解排水明沟在恒定流、非恒定流条件下沟间地段地下水运动的变化规律；

2利用所测的地下水动态实验数据反求渗透系数K值；

3熟悉室内渗流实验装置及模拟降雨方法；

二、实验装置：

本实验是在净空为500X120X48（cm）的钢结构玻璃砂槽内进行的。

试样是经过筛选洗净的细砂。

实验段取排水沟一侧至沟间地段的一半。

排水沟为单侧的完整沟，由钻孔的透水塑料板分隔而成。

为测定地下潜水面高程，在砂槽的一定距离上设置观测井，观测井为内径2cm的镀锌钢花管，外包铜丝滤网，穿透整个砂层。

另外，在砂槽侧壁还装有测压孔。

排水沟的水位及出流量由软管接一平水箱控制。

实验装置的结构草图及有关尺寸如图3—1所示。

同时在砂槽上部安装了2-3条滴水管，用于模拟降雨，滴水管上每隔一定距离打有一针眼，滴水管用橡皮管与自来水开关相接，达到一定压力时，水自行由针眼渗出，降雨量大小可由自来水开关度大小来调整。

实验装置示意图见实验指导书P14。

三、实验步骤：

首先进行恒定流条件下明沟排水功能实验：

1、对砂槽内砂体进行底部充水饱和，充水位到预定高度，排尽测压管内气泡。

2、打开自来水开关，滴水管开始滴水，同时下降平水箱至10～15cm，使沟水位与沟间中心地下水位形成一降落曲线。

3、用体积法量测排水明沟出流量，如两次平行所测流量误差不超过3％，各测压管水位无明显变化，则视此时为恒定流。

4、记录下恒定流条件下的明沟出流量及各井位测压管水位值。

然后进行非恒定条件下的明沟排水功能实验项目：

5、关闭自来水开关，滴水管停止供水，此时沟间地段地下水及出流量开始随时间发生变化，为非恒定流。

6、关闭龙头的同时，启动秒表，每隔2、4、6、8、10、15、20、25和30分钟测定一次各测压管的水位和出流量，记录表内。

四、实验数据的整理和计算：

1、利用恒定流排水沟间距公式求渗透系数K值：

L=

式中：

=H0+c,如用2点法；c,=hc/2：

为计算精确，可用多