农田水利学课程设计.doc

天津农学院天津农学院 农田水利学课程设计农田水利学课程设计 系别：水利工程系系别：水利工程系 姓名：张志强姓名：张志强 班级：班级：12 级水电二班级水电二班 学号：学号：1214044218 日期：2013/5/23 2 目 录 一课程设计目的一课程设计目的 .3 1.1 设计目的.3 1.2 具体要求.3 二基本资料二基本资料 .3 2.1 地形资料.3 2.2 土壤资料.3 2.3 作物种植情况.4 2.4 水文、水资源.4 2.5 运行管理.4 2.6 设计依据.4 三喷头的选择与布置三喷头的选择与布置 .5 3.1 选择喷头.5 3.2 计算.7 3.3 校核.7 3.3.1雾化指标校核.7 3.3.2均匀度校核.8 3.3.3校核喷灌强度.8 四四. 计算灌溉制度和工作制度计算灌溉制度和工作制度 .8 4.1 根据上面的分析得出 A=B=20M.8 4.2 灌溉制度与工作制度.9 4.3 根据上述的计算制作统计表，表如下：.10 五管网设计、水泵和动力类型五管网设计、水泵和动力类型 .11 5.1 最大的轮灌组：.11 5.2 水力计算:.13 5.2.1多喷头支管水力计算.13 5.2.2干管水力计算.13 5.2.3系统首部水力计算.14 3 一课程设计目的一课程设计目的 1.1 设计目的设计目的 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。 1.2 具体要求具体要求 （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。 二基本资料二基本资料 2.1 地形资料地形资料 果园地面平坦，园内有十字交叉道路，路边与第一排树的距离 南北方向为 2 米，东西方向为 3 米。详细见管网布置图。 2.2 土壤资料土壤资料 该地块所处地区的土壤为砂壤土，半干旱气候区。 4 2.3 作物种植情况作物种植情况 种植苹果，共 2544 株，株距 4 米，行距 6 米，盛果期。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 dmm/6 。 2.4 水文、水资源水文、水资源 该地块内有机井 1 眼，最大供水量 60 m3/h，动水位距地面 20 米，该地电力供应不足，每天开机时间不宜超过 14 小时，为了节约 用水，并保证廷时适量向果树供水，拟采用固定式喷灌系统。 2.5 运行管理运行管理 由本村村委会和用水者协会负责本灌溉工程的运行维护、用水 管理、水费征收等工作。系统首部安装水表，计量用水量。 2.6 设计依据设计依据 节水灌溉工程技术规范 （GB/T50085-2007） ； 喷灌工程技术规范 （GBJ85-85） ； 5 喷灌与微灌工程技术管理规程 （SL236-1999） ； 节水灌溉工程施工质量验收规范 （DB11/T558-2008） ； 节水灌溉工程实用手册 三喷头的选择与布置三喷头的选择与布置 3.1 选择喷头选择喷头 （1）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: （2）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。 6 选择 PY1 喷头，该喷头的参数如下： 直径：8mm 工作压力：300100（KPa） 喷头流量：3.944.55（m3/h） 喷头射程：2022m 喷灌强度：3.133.01 (mm/h) 喷头组合形式的支管间距、喷头间距和有效控制面积 喷头方式组合方式支管间距a喷头间距l有效面积 全圆正方形 1.42R设1.42R设 1.0 2 R设 扇形矩形 1.73R设R设 2 1.73R设 已知风速为 2.5m/s 且风向多变 故 采用固定式全圆正方形布置 正方形布置图 S a R 7 3.2 计算计算 根据风速与规范的要求 用内插法计算 取 Ka=Ka=0.95 根据喷头参数取工作压力 hp=300KPa 射程 R=20m 所以 a=b=Ka*20=19m 取支管间距 b=20m 喷头间距=20m 3.3 校核校核 3.3.13.3.1 雾化指标校核雾化指标校核 雾化指标如下表： 种类pd 值 蔬菜及花卉40005000 粮食作物、经济作物及果树30004000 牧草、饲料作物、草坪及绿 化林木 20003000 注： p 为喷头工作压力水头； d 为喷头主喷嘴直径。 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 34 米秒，0809； 风速为 3454 米秒，0708。 注：湿润地区取大值，干旱地区取小值。 Wh=hp/d=300*100/8=37503000 在规范范围内 所以符合 8 3.3.23.3.2 均匀度校核均匀度校核 根据公式 Ra/Ka 取喷头间距=20m Ka=1.05 所以、L/Ka=20/1.05=19m 所以、R19m 所以满足要求 3.3.33.3.3 校核喷灌强度校核喷灌强度 利用设计喷灌强度p 允 （已知题中的砂壤土的渗戏速度为 15mm/s） 根据规范知风向系数 Kw=1 （采用多支管喷头同时全圆喷洒） Cp=3.14*RR/ab=3.14*20*20/20*20=3.14 Ps=1000q/3.14*R*R=3.14mm/h 所以、P=Kw* Cp* Ps=9.86(mm/h) 所以、P p 允 m 符合要求 四四. 计算灌溉制度和工作制度计算灌溉制度和工作制度 4.1 根据上面的分析得出根据上面的分析得出 a=b=20m 将果园图分为 、四区 、内支管、间距 120/20=6m 滴头间距7m 内支管间距同上为 6m 滴头间距7m 内支管间距同上为 6m 滴头间距5m 布置图在附件 1 中 9 4.2 灌溉制度与工作制度灌溉制度与工作制度 A、取、为典型取轮灌周期为 6 天 灌水定额 (1)已知耗水量为 6mm/d 水利用系数为 0.9 m=35.2(mm) (2)喷头在 1 个位置工作的时间 ta=abm/1000q4h (3)设计日喷洒时间 td=ms/1000Qn28h (4)每日喷洒的工作位置的转移 n=td/t7(次) （5）T 设=m 设/e6(天) （6）一次灌水所需时间 t t=m 设/p=3.7h (7)同时工作的喷头数： N 喷=A/Sm*Sl（7 个） 同时工作的支管数： N 支=N 喷/n 喷=2 支 B、用同上的典型一样 （1）m 设=35.2(mm) (2) 一次灌水所需时间 t 10 t=m 设/p=3.7h (3) 喷头在 1 个位置工作的时间 ta=abm/1000q4h (4)同时工作的喷头数： N 喷=A/Sm*Sl7（个） （5）同时工作的支管数： N 支=N 喷/n 喷2 支 C、区同上述典型区用一样的公式 只需计算： N 喷=A/Sm*Sl6（个） N 支=N 喷/n 喷2 支 4.3 根据上述的计算制作统计表，表如下：根据上述的计算制作统计表，表如下： 分区 合 计 干管系数1212 6 长度 （m） 1257512512575125640 干管 给水栓（个）022 04 支 支管布置数 14 14 14 14 56 11 管实用支管数222 28 喷头布置数 56 56 59 52 222 喷 头 实用喷头（个） 7 7 7 6 27 五管网设计、水泵和动力类型五管网设计、水泵和动力类型 5.1 最大的轮灌组：最大的轮灌组： N 喷=CT/t C 为日灌最大运行时间 据题知 C=14h t 为一灌水连续时间、取为 3h 所以、Nmax26h 根据管道的布置情况划分、具体的划分情况可制灌溉系统轮灌 组设计表，表如下： 灌溉系统轮灌组设计表 轮灌编组 轮灌顺 序 编号 开始时 间 结束时间同时工作的支 管数 同时工作 的喷头数 轮灌组 流量 第一天 1 2 3 5:00 8:00 11:00 8:00 11:00 14:00 8 8 8 2 2 2 35.2 35.2 35.2 12 4 5 14:00 17:00 17:00 19:00 8 8 2 2 35.2 35.2 第二天 6 7 8 9 10 5:00 8:00 11:00 14:00 17:00 8:00 11:00 14:00 17:00 19:00 8 8 8 8 8 2 2 2 2 2 35.2 35.2 35.2 35.2 35.2 第三天 11 12 13 14 15 5:00 8:00 11:00 14:00 17:00 8:00 11:00 14:00 17:00 19:00 8 8 8 8 8 2 2 2 2 2 35.2 35.2 35.2 35.2 35.2 第四天 16 17 18 19 20 5:00 8:00 11:00 14:00 17:00 8:00 11:00 14:00 17:00 19:00 8 8 8 8 8 2 2 2 2 2 35.2 35.2 35.2 35.2 35.2 第五天 21 22 23 24 25 5:00 8:00 11:00 14:00 17:00 8:00 11:00 14:00 17:00 19:00 8 8 8 8 8 2 2 2 2 2 35.2 35.2 35.2 35.2 35.2 13 第六天265:008:008235.2 5.2 水力计算水力计算: 5.2.15.2.1 多喷头支管水力计算多喷头支管水力计算 根据上述选择的喷头布置，选用 PVC-V 给水管 根据三个公式计算，公式如下： L P Q Kh b m f f = 为流量指数，取为 1.74 b 为管径指数，取为 4.74 L 为管径长度， m 竖管长度，m 支管长度取 20m K 取为局部水头损失故取 1.05 fg hFh= F 为多口系数 XN X N m Nm N F + + + = 1 1 6 1 2 1 1 1 2 N 为喷头个数 X 为多孔支管首孔位置系数 所以、经上述计算多支管局部水头损失为 1.23m 所以、支管进口压力水头 H 为 32.23m 5.2.25.2.2 干管水力计算干管水力计算 L db Q kh m ff = f h 为沿程水头损失，m f 为摩阻系数 L 为管长取 235m 14 Q 流量为 35.2 3 m /h d 为管内径 经计算,干管全部水头损失为 8.84m。干管进口压力水头 H=40.87 5.2.35.2.3 系统首部水力计算系统首部水力计算 系统首部的流量为一个轮灌组的流量为 35.2 3 m /h 系统首 部设备阀门及管件的局部水头损失按 10m 计. 计算公式: L p Q KH b m f