农田水利学喷灌系统规划设计.docx

1、农田水利学喷灌系统规划设计学校：云南农业大学 学院：水利水电与建筑学院一 指导老师：教学班号： 一班专业：一水利水电工稈学号：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，

2、种植苹果树共 2544株，果树株距 4m,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3mo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。据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为 6mmZ d,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

3、示：果园平面图要求:（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（）是否小于土壤允许喷灌强度（ 允）；（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;(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34、 水源：机井，果园南部井水， 最大供水量为60m/h, 水位距地

4、20m。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；&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，

5、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 GB85-85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

6、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 400

7、0牧草、饲料作物、草坪及绿化林木2000 3000注： h p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

8、F表所示:型号接头形 式及尺寸工作压力kPa喷头流m3/h量喷头直径mm射程m喷灌强度(mm/h)PY120HG13002.96820.03.132.3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：喷头组合喷头间距设计风速m/s垂直风向 a平行风向b031.6R1.3R1.6-3.4(1-0.8)R(1.3-1.1)R3.4-5.4(0.8-0.6)R(1.1-1)R注：R为喷头射程；2在每一档风速中可按内插法取值；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

9、 ，由V=2.5m/s,又R=20m当 Vi=l.6m/s 时,ai=1.0R=1.0 x 20=20m当 V2=3.4m/s 时,a2=0.8R=0.8 x 20=16m所以 a=b=18mA 有效=ab=18 x 18=324m2.4校核1）雾化程度P 100hp按式：d d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300kPa的喷头，100hp 100 x300Pd 3750d 8对于果树，Pd值控制在30004000，所以所选喷头满足雾化指标要求。2)喷灌强度324忑九 W 皿 J000 296 0

10、.80 =7.3mm/h一；有效喷灌强度小于 15mm/h，满足。3 2已知:q = 2.96m/h A有效=a 汉 b = 18m= 18m = 324mq喷头的喷水量喷灌水的有效利用系数； .80 ；A在全圆转动时一个喷头的湿润面积;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设一 IUH- - - 0.1 X 900X 1.42 x( 30% -18 %)=15.34mm2、 计算灌水周期皿设15.34 =2.56d,T设= =仃 取T设3天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 1

11、2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=12.5h水源满足供给5、轮灌组数为： m二 T设 *c/t=3 X 12.5/2.5=15 （组）式中：N 同时工作的喷头数；C天中喷灌系统的有效工作小时数， C取12.5 h ；N喷头n6、同时工作的支管数为 ：13兰=3根4、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 ：干管工作制度如下表:轮灌顺序支管号同时每日工作的喷头数第一组1-1,1-2,1-3,1-11支管13第第二组1-4,1-5,1-6,1-7支管13一第三

12、组1-8,1-9,1-10支管1264天第四组1-12,2-10,2-11,2-12支管13第五组2-6,2-7,2-8,2-9,2-10支管13第一组2-3,2-4,2-5,2-6支管12第第二组4-9,4-10,4-11,4-12支管12二第三组4-4,4-5,4-6,4-7,4-8支管1253天第四组4-1,4-2,4-3支管9第五组2-1,2-2 支管8第一组3-1,3-2,3-3支管12第三第二组3-4,3-5,3-6支管943天第三组3-7,3-8,3-9支管12第四组3-10 , 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

13、.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=0.520.6480.53030.5440.45340.4950.42350.4670.40860.4480.398f , m, b数值表管材mfb混凝土管钢筋混凝土管n =0.0132.001.312心065.33n =0.0142.001.516O065.33n =0.0152.001.749I065.33钢管、铁铸管1.906.250 05.1硬塑料管1.7750.948X04.77铝质管及铝合金管1.740.861 054.74由上表及管道具体情况得则：0.423 X 0.948 x 105 X 63 X 11

14、.84 1.77 /d 4.77 55mm式中：d 管道内径（mm）; 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 =137 ；Q 120m3/h 时，d 厅戸。Q=n x q 喷头=13 x 2.96=38.48m 3/h所以干管管径 d =13. Q支=13 38.48 = 80.65mm根据喷灌设计手册选管径 d =110mm,壁厚为3.5mm,实际内径为叮-103mm的硬塑料 管。比阻值 S0=2.375 X 10-53.2 计算水头损失：1、干管的沿程水头损失为: hf = soQmL 又 L

15、= 300mHf=2. 375 X IO5 X 38.48177 X 300 = 3.75m2、计算典型支管沿程水头损失：3、计算干管局部水头损失:Q于 38.48 x 4 x 106L 28m/s= 干 A干 3.14 x 1032 X 3600宀 2L28h门二(1.7 + L2 + 0.2 + 1.2x4) x 2xjQ1 = 0. 66m11.84x4x 1063.14 x 582 X 36001.25m/sA支4、计算支管水头损失:1 252片支=(0.1X4 + 0.1) x 2 x981 = 0.04m5,计算竖管水头损失:根竖管水头损失为:6,计算喷头水头损失h 喷=10%hw

16、二h阡+ hf支+仏干+气支+ hg=3,75 + 0.79 + 0.66 + 0.04 + 0.61 = 5.85m crnr h 10%h = 5,85 x 0.1 0,59m所以 已知喷头工作压力为hp=300KPa,即相当于h=30m的水头，取扬程的确定管道埋深为0.7m。水泵的设计扬程l = K + h + h + + AZ = 20 + 30 + 5.85 + 0.59 = 56.44m1 p w 喷式中：u为水位距地的距离；为喷头的压力；为地势的高差；专业文档供参考，如有帮助请下载。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

17、称单位数量型号备注1干管m300硬质塑料管PVC外径110m m 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喷头流旦 m3/h量喷头直径mm射程m喷灌强度（mm/h）PY|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90。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Z

18、ZYP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止阀内螺纹止 回阀1止回阀公称压力PN1.0MPa公称通径DN120mm安装于水泵出水口处， 防止水回流或者水锤想象弹性座封闸阀52工作温度 -29425 C安装于总干管与干，干 管与分干管，分干管与 支管接头处，控制各管 道水流表5 其它设备名称数量（个）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