管道设计.doc

五、管道式喷灌系统规划设计（一）基本资料 （1）地形资料 在进行系统布置时需要掌握地形资料。 （2）水文资料（喷灌水源选择时需要水文方面的资料,所选择的水源必须在水质、水量、水位等方面满足喷灌要求） （3）气象资料（用于计算作物需水强度,例如采用彭曼法计算需水强度时,需用到较多的气象资料;另外在确定喷头组合间距时,也需要风向、风速方面的资料） （4）土壤资料（确定土壤最大允许喷灌强度,计算灌溉制度） （5）作物种植情况（系统选型与作物种类有关、计算灌溉制度也需掌握作物的基本资料） （6）其它资料,如设备规格、价格等(在喷头、管材、水泵等设备选型时都需设备方面的资料,在投资概预算时,需要价格方面的资料) （二）喷灌系统的选型管道式喷灌系统类型：固定式、移动式、半固定式考虑因素：1）作物种类（经济价值高、灌水频繁的作物宜用固定式）2）投资能力（经济条件好的地区宜用固定式）3）地形条件（地形起伏较大，装拆困难时，宜用固定式）思考：丘陵山区兴建喷灌工程，宜选哪种形式？蔬菜地喷灌宜选哪种形式？大田作物喷灌宜选哪种形式？ （三）喷灌系统总体规划 （1）泵站应尽量位于喷灌区的中心或中间位置有利于缩短干管输水距离；有利于喷灌区工作压力的均衡。两种典型布置：1）井灌区，机井位于喷灌区田块中心。 2）以河流为水源时，泵站尽量布置在中间位置。 （2）在坡地上,一般干管垂直于等高线,支管平行于等高线。采用这种布置，支管上各使各喷头流量较均匀。 思考： 若支管必须与等高线垂直,则应该顺坡布置还是逆坡布置？（3）支管尽可能垂直于主风向布置在有稳定风向的情况下，喷头一般采用矩形布置。支管布置有两种方案：1）支管垂直于主风向，支管间距相对较大，喷头间距相对较小，2）支管平行于主风向，支管间距相对较小，喷头间距相对较大；一情况下，前者更为更为经济。 （4）支管尽量与作物种植行向或耕作方向平行便于施工、运行管理。（5）支管尽量与干管垂直，支管长度尽量一致便于设计、施工、运行管理。 注意点：实际布置时，遵循上述原则可能出现相互抵触的情况，如以上第三和第四项原则经常会有抵触（由于考虑的角度不同），实际规划时应灵活应用以上各项原则，认真权衡利弊，因地制宜地进行规划布置。（四）选择喷头与确定组合间距1喷头的选择（1）选择喷头一般选用中压喷头。娇嫩的花卉或蔬菜可选低压喷头，牧草、林木可用高压喷头。确定喷头型号及工作参数（喷嘴直径d、工作压力Hp、流量q、射程R等）。（2）校核喷灌雾化指标Pd=1000Hp/d 应在作物适宜的雾化指标范围内。2. 喷头组合形式及适用适用条件 组合形式：三角型 正方形 矩形适用条件：应用较少 有稳定风向时 风向多变时3. 喷头组合间距（1）几何布置法 以喷头最大射程（喷头性能表中的射程）为半径，以不漏喷为原则画圆，进行喷头布置。 注意：最后应根据管材长度规格进行取整。（2）修正几何组合法 以设计射程代替最大射程，然后采用几何布置法布置喷头。R设=KRK是小于1的系数（主要考虑风的影响）。缺点：没有考虑风向的影响。（3）组合间距系数法支管上喷头的间距 l=KlR 支管的间距b=KbR PY1型喷头间距射程比Kl、Kb按下表取值。（举例）PY1喷头组合间距系数取值表：风速（m/s）最大间距射程比喷头不等间距布置喷头等间距布置垂直风向平行风向0.3-1.61.01.31.1-1.01.6-3.41.0-0.81.3-1.11.0-0.93.4-5.40.8-0.61.1-1.00.9-0.7注：1）若风向多变或风向与支管成45度角,则采用等间距布置。2）非PY1型喷头可参照上表取值。（4）校核喷灌强度如不满足，则修改组合间距，或调整头设计参数，或更换喷头，直至满足为止。至此可绘出喷灌工程规划布置图（示例如下）： （五）确定喷灌灌溉制度和工作制度 计算灌溉制度 （1）计算灌水定额 m=1.5*667Hg(bmax-bmin) 即 m=1000Hg(bmax-bmin) （mm） 式中g为土壤容重(t/m3)； H为计划湿润层深(m)，一般取主要根系层深； bmax、bmin 一般取0.9b田、0.7b田(以占土重百分数表示)。 （2）计算喷灌周期T=m/e （d） 式中e为需水强度(mm/h)。 （3）计算喷灌时间 （h） 式中为喷灌水利用系数。 2计算同时工作的喷头数和支管数 （1）计算同时工作的喷头数 拟定全天工作时数及全天轮灌次数, 则同时工作的喷头数=总喷头数/(T*全天轮灌组数（2）同时工作的支管数同时工作的支管数=同时工作的喷头数/每条支管上的喷头数确定支管的轮灌方式 两条支管同时工作 三条支管同时工作 （六）管道设计支管设计 （1）选择管材 塑料管（固定式） 铝管（移动式、半固定式） （2）确定管径 管径小，投资小，但沿支管各喷头出流不均匀。 要求：首末喷头流量差小于喷头设计流量的10%， 即首末喷头工作压力差小于喷头设计工作压力的20%。hw + DZ0.2Hp (*) 式中hw为首末喷头间总水阻损失，hw = hf + hj = 1.1hf；DZ为首末喷头的地面高程差；Hp为喷头的工作压力。假定d,若满足式(*),则d可行, 若不满足,则再假定d,重新计算。计算支管（多孔管）沿程水头损失： (*) 式中Q为多口管进口流量，m3/h；L为支管长度，m；d为支管内径，mm；f、m、b为摩阻系数、流量指数和管径指数见（P.150）；Fu为多口系数，由查表或计算确定。将式(*)代入式(*),得 固定式支管多数采用f50、 f75PVC管。移动式支管多数采用 f50、 f75铝管。 例：某PVC支管总长90m，布置5个喷头，喷头间距为20m，支首至第一个喷头的距离为10m，地形平坦,喷头工作压力为350kPa,喷头流量为3.45m3/h，试确定支管的管径。 解： L=80m, Q= 4 3.45=13.8m3/sx=1, n=4 查表得 Fu=0.499 mm 实际选 f 50PVC管, 其内径为46mm。干管设计（1）选择管材：塑料管、混凝土管等 （2）确定管径：按经济流速确定管径。 经济流速是指管道系统的造价的折算年值和年运行费用之和最小时的管径。 一般情部下，硬塑料管经济流速v=1.0-2.0m/s，混凝土管经济流速v=0.5-1.5m/s。 干管一般采用f90、f110、f125PVC管。 （七）选择水泵和动力 计算系统的设计流量和扬程 （1）流量 Q = 同时工作的喷头数*喷头流量 （2）扬程 确定参考点喷头(最难控制的喷头,一般为最远最高处喷头) H泵 =