微灌系统工程规划设计.doc

灌溉与排水技术灌溉与排水技术 二二 一一 年五月年五月 1 目录目录 课程综合实训任务书课程综合实训任务书 2 第一章第一章 项目基本资料项目基本资料 5 第二章第二章 兴建缘由兴建缘由 5 第三章第三章 微灌类型及灌水器的确定微灌类型及灌水器的确定 6 1 微灌类型选用 6 2 灌水器的确定 6 第四章第四章 微灌工程规划设计参数的确定微灌工程规划设计参数的确定 6 1 设计耗水强度 6 2 微灌设计土壤湿润比 6 3 微灌的灌水均匀度 7 4 灌水允许工作水头偏差率和允许流量偏差率 7 5 灌水有效利用系数 8 第五章第五章 灌水制度的确定灌水制度的确定 8 1 灌水定额M的确定 8 2 灌水周期的确定 8 3 灌水延续时间T的确定 8 第六章第六章 微灌系统工作制度确定微灌系统工作制度确定 9 第七章第七章 允许最大毛管长度的确定及网管的规划布置允许最大毛管长度的确定及网管的规划布置 9 1 允许毛管最大长度的确定 9 2 管网的规划布置 10 第八章第八章 微灌系统水力计算微灌系统水力计算 10 1 管道流量的计算 10 2 各级管道管径的确定 11 3 管网水头损失的计算 13 第九章第九章 机泵选型配套机泵选型配套 14 1 灌溉系统设计流量 14 系统设计扬程 14 第十章第十章 首部枢纽设计首部枢纽设计 14 第十一章第十一章 系统运行复算系统运行复算 15 2 现代灌排工程技术现代灌排工程技术 项目项目 赵家山梨园微灌工程规划设计赵家山梨园微灌工程规划设计 一 一 项目基本资料项目基本资料 1 地形与地理位置 赵家山梨园位于北纬 37 5 度 东经 105 6 度 地处本县赵家山村东 面积如 表 1 所示 果园地势北高南低 地面较平缓 平均高程 88m 2 梨树种植与土壤资料 赵家山梨园为 1991 年种植的成年果园 虽已处于产果盛期 但由于干旱缺 水 梨树仍矮小低产 亩产量仅 450kg 随着农村经营体制改革 村委会决定集 资修建梨园微灌工程 加强果园管理 尽快使果园产量达到亩产 2000kg 以增加 群众收入 壮大农村经济力量 提高全村群从生活水平 经实地调查 梨树沿等 高线种植 株行距均为 5 5m 树冠直径约 3 0m 园内土壤为壤土 田间持水率 25 干土质量百分数 保水保肥能力较强 3 气象资料 该地属于干旱气候区 剧当地气象站 距果园 32km 资料分析 多年平均 降雨量仅 285mm 且集中在 8 10 月份降落 每年的 6 7 月份基本无雨 多年平 均蒸发量高达 1680mm 资料统计表明 7 月份最旱 最大日平均蒸发量 5mm 该地 冬季有严重霜冻 4 月初梨树开始萌动生长 夏天地面翻耕后 无覆盖物 4 水源条件 赵家山梨园附近无地表水源 由于该地属山前冲积扇坡地 地下水资源较丰 富 在果园西北角有一机井 投资约 8 万元 最低动水位 62m 出水量为 80m3 h 此井为赵家山村人 蓄饮水用井 现已安装深井泵一台 出水量为 15m3 h 因此井水有富余 可作为梨园微灌工程水源 二 二 项目任务要求项目任务要求 每一名学生 与学号 1 77 对应 一个项目规划面积 详见下表安排 表表 1 果园规划面积果园规划面积 长长 m 宽宽 m 480485490495500505510515520525530 3201234567891011 3251213141516171819202122 3302324252627282930313233 3353435363738394041424344 3 3404546474849505152535455 3455657585960616263646566 3506768697071727374757677 项目单元一 进行微灌系统选型 确定微灌设计参数 项目单元二 进行微灌灌水器型式选择和性能参数确定 进行田间工程规划设计和 管网系统规划设计 绘制规划设计图 项目单元三 进行支管和毛管的水力计算 确定管径和管材 项目单元四 进行微灌系统结构设计 统计微灌系统所用材料 表表 2 项目训练时间安排项目训练时间安排 单元项目内容时间 天 熟悉资料1 项目单元 一 进行微灌系统选型 确定微灌设计参数2 项目单元 二 进行微灌灌水器型式选择和性能参数确定 进行田 间工程规划设计和管网系统规划设计 绘制规划设 计图 3 项目单元 三 进行支管和毛管的水力计算 确定管径和管材2 项目单元 四 进行微灌系统结构设计 统计微灌系统所用材料2 4 87 88 N 5 第一章第一章 项目基本资料项目基本资料 地形地理位置 赵家山梨 1 园位于北纬 37 5 度 东经 105 6 度 地处本县赵家山村东 面 积 320m 520m 果园地势北高南低 平均高程 88m 2 梨树种植与土壤资料 赵家山梨园为 1991 年种植的成年梨园 虽处于产果盛期 但由于干旱缺水 梨树仍矮小低产 亩产量仅 450 随着农村经营体制改革 村委会决定集资修 建梨园微灌工程 加强果园管理 尽快使果园产量达到亩产 2000 以增加群众 收入 壮大农村经济力量 提高全村群众生活水平 经实地调查 梨树沿等高线 种植 株行距均为 5 5m 树冠直径约 3m 园内土壤为壤土 田间持水率 25 干土质量百分数 保水保肥能力较强 3 气象资料 该地属于干旱气候区 据当地气象站 距果园 32 数据分析 多年平均降 雨量仅 285 且集中在 8 10 月份降落 每年的 6 7 月份基本无雨 多年平局蒸 发量高达 1680 资料统计表明 7 月份最旱 最大日平均蒸发量 5 该地冬季 有严重霜冻 4 月份初梨树开始萌动生长 夏天地面翻耕后 无覆盖物 4 水源条件 赵家山梨园附近无地表水源 由于该地属山前冲积扇坡地 地下水资源较丰 富 在果园西北角有一机井 投资约 8 万元 最低动水位 62m 出水量为 80m h 此井为赵家山村人 畜饮水用井 现已安装水泵一台 出水量为 15m h 因此井水有富余 可做为梨园微灌工程水源 第二章第二章 兴建缘由兴建缘由 1 该地区属于干旱气候 据当地气象站 距果园 32 数据分析 多年平 均降雨量仅 285 且集中在 8 10 月份降落 每年的 6 7 月份基本无雨 对于生 长需水较多的梨树来讲是个极不利的因素 2 该地属山前冲积扇坡地 地下水资源较丰富 在果园西北角有一机井 距果园较近 果园地势北高南低 平均高程 88m 园内土壤为壤土 田间持水率 25 干土质量百分数 保水保肥能力较强 3 在经济条件和客观条件允许的情况下 村委会决定修建梨园微灌工程以 6 提高亩产量 壮大农村经济力量 第三章第三章 微灌类型及灌水器的确定微灌类型及灌水器的确定 1 微灌类型选用 根据果园实际情况选用 微喷灌 原因 微喷是利用微型喷头将水洒在枝叶或作物的根部土壤表面的一种方法 它既可以增加土壤水分 又可以改善田间小气候 较滴灌对梨树的生长更加有利 2 灌水器的确定 根据土壤种植作物 气候条件 采用莱芜市福田塑业生产的折射微喷头 其 参数见表 1 表 1 微灌喷头参数 项目 型号折射喷头 B 灌水器设计流量 L h 35 120 灌水器工作水头 m 20 25 射程 m 1 2 2 注 此喷头为全圆均匀喷洒 第四章第四章 微灌工程规划设计参数的确定微灌工程规划设计参数的确定 1 设计耗水强度 设计耗水强度采用设计年灌溉季节月均耗水强度峰值 本次设计中由当地试 验资料确定果树的耗水强度 4 5mm d 2 微灌设计土壤湿润比 微灌的土壤湿润比是指在计划湿润土层内 湿润土体占总土体的比值 设计时依据的设计范围如 表 2 表 2 微灌设计土壤湿润比 作物滴灌微喷灌 7 果树25 4040 60 葡萄 瓜类30 5040 70 蔬菜60 9070 100 粮 油 棉 等60 90100 微喷头沿毛管均匀布置使得土壤湿润比为 公式 0 0 100 le w SS A P 1 公式 Rw 2 360 A 2 式中 P 土壤湿润比 灌水器或出水点间距 m Se 毛管间距 m Sl 微喷头的有效湿润面积 Awm 2 湿润范围平面分布夹角 当为全圆喷洒时 360 微喷头的有效喷洒半径 mR 注 公式 1 公式 2 见 灌溉排水工程技术 公式 8 10 8 11 代入数据计算湿润比 经计算 P 50 24 3 微灌的灌水均匀度 根据资料所提供 Cu 0 95 4 灌水允许工作水头偏差率和允许流量偏差率 公式 1 15 0 1 v q q h v v x x x 3 灌水流量偏差率 其取决于均匀系数 Cu 当 Cu 为 98 95 92 时 qv 为 10 20 30 qv 灌水工作水头偏差率 hv 8 注 公式 3 见 灌溉排水工程技术 公式 8 17 经计算 由于 Cu 95 所以为 20 qv 当为 20 时所对应的为 41 2 qvhv 5 灌水有效利用系数 微灌工程技术规范 SL 103 95 规定 微灌工程微灌设计保证率应根据 自然条件和经济条件决定 不应低于 85 根据设计资料提供 90 第五章第五章 灌水制度的确定灌水制度的确定 1 灌水定额 m 的确定 公式 1000ZPWF mod 4 式中 土壤中允许消耗的水量占土壤有效水量的比例 一般为 30 60 对于土壤水分敏感的作物如蔬菜 采用下限值 对土壤 Fd Wo 分别为田间持水量和凋萎系数 在土壤中取 Fd Wo 10 Z 微灌土层计划湿润深度 果树为 1 0 1 2m P 设计湿润比 注 公式 4 见 灌溉排水工程技术 公式 8 19 计算时取 Z 1 4 经计算 m 43 mm 2 灌水周期的确定 T m Ea 公式 5 式中 m 灌水定额 mm Ea 耗水强度 mm d T 灌水周期 d 注 公式 5 见 灌溉排水工程技术 公式 8 20 计算 m 43 Ea 4 5mm d 90 计算得 T 8 6d 取 T 为 8d 3 灌水延续时间 t 的确定 t m 公式 q leS S 6 式中 t 灌水延续时间 h 9 q 灌水器流量 L h 灌水利用系数 0 9 注 公式 6 见 灌溉排水工程技术 公式 8 21 计算 m 43 90 75 SeSl 计算得 14 33 第六章第六章 微灌系统工作制度确定微灌系统工作制度确定 1 本次设计采用轮灌 且为固定式铺管 N CT t 公式 7 N 允许论管组的最大数目 要取整 C 一天运行的小时数 C 16h t 灌水延续时间 h 注 公式 见 灌溉排水工程技术 公式 8 2 计算 16 8 6 14 33 计算得 10 实际用 8 第七章第七章 允许最大毛管长度的确定及网管的规划布置允许最大毛管长度的确定及网管的规划布置 1 允许毛管最大长度的确定 公 52 0 446 5 364 0 75 1 75 4 2 de m qKS d INTN h 式 公式 2 1 s NL e mm S 10 毛管的极限分流孔数 Nm 将括号内实数取整数 INT 毛管的允许水头偏差 h 2 毛管内经 水头损失扩大系数 1 1 1 2 毛管上分孔的间距 Se 灌水器的设计流量 qd 允许毛管最大长度 Lm 注 公式 见 灌溉排水工程技术 公式 8 计算 5 665 18 1 1 h2Se 75 qd 计算得 1919 92 5 NmLm 2 管网的规划布置 见管网的规划布置图 第八章第八章 微灌系统水力计算微灌系统水力计算 1 管道流量的计算 1 毛管流量的确定 公式 qd n Q毛 10 毛管流量 L h Q毛 n 毛管上同时工作的灌水器个数 流量相同时单个灌水器的流量 L h qd 计算 n 8 75 qd 计算得 657L h Q毛 2 支管流量的确定 11 公式 n 1i i QQ 毛支 11 支管流量 L h Q支 不同毛管的流量 L h Q i毛 计算得 61800L h Q支 3 干管流量的确定 公式 n 1i i QQ 支干 12 干管流量 L h Q干 不同支管的流量 L h Q i支 计算得 61800L h Q干 注 公式 10 11 12 见 灌溉排水工程技术 公式 8 26 27 28 2 各级管道管径的确定 1 毛管管径的确定 公式 b m h f d 毛 毛 毛 LKFQ 13 毛管的直径 mm d毛 K 考虑到毛管上灌水器产生的局部水头损失而加大的系数 其值 取 1 1 1 2 F 多孔系数 N 1 48 0 1 1 m N N m F3 f 摩阻系数 m 流量指数 12 b 管径指数 由于毛管的直径一般均大于 8mm f m b 值 从表 3 中选用 表 3 各种塑料管材的 f m b 值 管材fmb 塑料 硬管 光滑区0 0941 774 77 铝管 铝合金管 光滑区0 08611 744 74 D 8mm0 5051 754 75灌漑 用聚乙烯 管 D8mm Re 2320 Re2320 0 595 1 75 1 69 1 4 69 4 计算 F 0 43 f 0 505 L 42 5m K 1 1 2 266 657L h h2 Q毛 计算得 15mm 取内径为 18mm 外径为 20mm 的标准管 d毛 2 支管管径的确定 公式 b dv m hh Q d 45 0 fLKF 支 支 14 支管的内径 mm d支 K 考虑到毛管上灌水器产生的局部水头损失而加大的系数 其值取 1 1 1 2 F 多孔系数 N 1 48 0 1 1 m N N m F3 f 摩阻系数 m 流量指数 b 管径指数 计算 F 0 43 f 0 505 L 127 5m K 1 1 4 635 61800L h h2 Q干 计算得 88 7mm 取 90mm d支d支 13 3 干管管径的确定 公式 b m h d 45 0 f V LKFQ 干 干 15 干管的内径 mm d干 K 考虑到毛管上灌水器产生的局部水头损失而加大的系数 其值取 1 1 1 2 F 多孔系数 N 1 48 0 1 1 m N N m F3 f 摩阻系数 m 流量指数 b 管径指数 计算 F 0 43 f 0 505 L 540m K 1 1 5 665 61800L h h2 Q干 计算得 123mm 取 125mm d干d干 注 公式 13 14 15 见 灌溉排水工程技术 公式 8 35 36 3 管网水头损失的计算 1 沿程水头损失计算 毛管水头损失 公式 s 1 1m 48 0N fs s N d q h 0 m 1m b m d f毛 16 等距毛管沿程水头损失 m hf毛 S 分流孔的间距 m 多孔管进口至首孔的间距 m s0 N 分流孔总数 灌水器的设计流量 L m qd 注 公式 16 见 灌溉排水工程技术 公式 8 39 其他符号意义同前 14 计算 f 0 505 m 1 75 s 5 N 9 b 4 75 d 15 2 5 s0 计算得 1 83m hf毛 支管水头损失 的计算和毛管的式子一样此处省略 hf支 计算 f 0 505 m 1 75 s 5 N 52 b 4 75 d 88 7 2 5 s0 计算得 2 29m hf支 干管水头损失 d Q hb m f Lf 干 计算 f 0 505 m 1 75 s 80 N 10 b 4 75 d 123 45 s0 计算得 10m hf干 2 局部水头损失计算 由于参