喷灌工程设计文字报告.docx

农田水利学实习二喷灌工程实习报告姓名： 邱安安 学号： 1005111106 2013年11月5日一、基本资料收集（一）水源水井供水量80m3/h,机井静水位20m，动水位25m，每天开机14h，灌溉水的利用系数为0.9。（二）土壤土壤湿润层深度H=60cm，田间持水量为22.5%（重量含水率），适宜土壤含水量上限1取田间持水率的95%，下限2取田间持水率的70%，土壤容重为1.40g/cm3。（三）气象作物最大日耗水强度e=6mm/d。二、选择喷头及确定喷头的组合形式（一）喷头喷头是喷灌机与喷灌系统的的主要组成部分。它的作用是将有压的集中水流喷射到空中，散成细小的水滴并均匀地散布在它所控制的灌溉面积上，因此喷头的结构形式及其制造质量的好坏直接影响喷灌的质量。喷头的种类按其工作压力及控制范围大小可分为低压喷头、中压喷头和高压喷头。按喷头的结构形式与水流形状可以分为旋转式、固定式和孔管式三种。喷头的性能参数主要有喷水量、工作压力和射程。种植作物玉米属于大田作物，适合水滴较大和喷灌强度较大的喷头；喷头的喷灌强度要与土壤的透水性相适应，即喷灌强度不应超过土壤的渗吸速度，不造成地表径流和积水。壤土的透水性能较强，应选择喷灌强度较大的喷头。综合以上考虑，选用喷头30PY2-22.5O，工作压力350kpa，喷头流量6.66m3/h,喷头射程23m。（二）喷头的组合方式喷头的组合方式主要有正方形布置、正三角形布置、矩形布置和三角形布置四种。在这里采用正方形布置。 （三）计算喷头和支管间距采用正方形布置，则喷头的间距SL=2R设，支管的间距SM=2R设。R设=KR其中R设为喷头的设计射程；K为系数，一般为0.7-0.9。对于固定式系统，由于竖管装好后就无法移动，如有空白就无法补救，故采用0.8；R为喷头铭牌上的射程。得到R设=0.823=18.4(m);喷头的间距SL=1.4218.4=26.13m,取25m；支管的间距SM=1.4218.4=26.13m,取25m。 （四）计算组合喷灌强度=1000qSLSM式中，为喷灌系统的平均喷灌强度（mm/h）,即喷灌系统的组合喷灌强度，应小于土壤的允许喷灌强度；q为一个喷头的流量，m3/h; 为喷洒水有效利用系数，一般选用0.7-0.9；SL为沿支管的喷头间距，m；SM为支管间距，m。根据选择的喷头，q为6.66m3/h；由所给灌区资料，取0.9。由此可以得到组合喷灌强度=10006.660.92525=9.6(mm/h)组合喷灌强度应小于土壤的允许喷灌强度，灌区土壤为壤土，壤土的允许喷灌强度为12 mm/h，=9.6mm/h12mm/h,可知采用正方形布设形式满足要求。三、拟定灌溉制度（一）灌水定额m设=10H（1-2）其中，m设为设计灌水定额，mm；为土壤干容重，g/cm3 ；H为作物土壤计划湿润层的厚度，对于大田作物，一般采用40-60cm；为土壤重量含水量，以百分数表示；1为灌后土层允许达到的含水量的上限，以占土层质量的百分数计算；2为灌前土层质量含水量的下限，以占土层质量的百分数计算。根据灌区基本资料，为1.40 g/cm3，H为60cm，为22.5%，1为95%，2为70%，得到 m设=101.406022.5%95%-70%=47.25mm（二）灌水周期在喷灌系统规划设计中，主要是确定作物耗水最旺时期的允许最大间隔时间（两次灌水的间隔时间），即设计灌水周期（以天计）。公式如下：T设=m设e其中，T设为设计灌水周期，天；m设为设计灌水定额，mm；e为作物耗水最旺时期的日平均耗水量，可根据试验确定，mm/d.此处，作物最大耗水强度e为6mm/d，得到T设=m设e=47.256=7.88（天）结合实际，取设计灌水周期T设为7天。（三）一次灌水延续时间t=m设其中，t为一次灌水延续时间，h；m设为设计灌水定额，mm；为喷灌系统的平均喷灌强度mm/h，得到t=47.259.6=4.92（h）（四）允许一次同时工作的喷头数设允许一次同时工作的喷头数为N1，喷头总数为N总，则N1可通过列方程求解。依据一次灌水延续时间一个灌水周期内的灌水次数=一个灌水周期内灌水总工作小时数的等式得到方程如下：tN总N1=T总所以，N1=tT总 N总=tC日工作小时数T设ASLSM得到N1=4.921473004002525=9.64（个）结合实际，选择同时工作的喷头数为10个。四、干支管布置根据设计喷头的正方形布设形式，及根据喷头射程所求得的支管间距，结合灌区400m300m的面积大小，选择25米的支管间距，南北向布置，自西向东，最西面的支管距西侧边界12.5m,最东面的支管距东侧边界12.5m，共设400252=32个支管,每个支管上设6个喷头，共设192个喷头。东西向布置一个干管，位于区域中央，距南北边界各150米。干支管的设计尺寸及喷头分布如下表，干支管及喷头的布置见附图。种类长度（米）数量（个）喷头总数量（个）干管40010支管137.53232*6=192五、管径选择（一）支管管径控制支管上任意两个喷头的工作压力水头之差不超过喷头设计工作压力水头的20%,即20%原则。根据选择的喷头30PY2-22.5O，其工作压力为350kpa，相当于35米水柱，即则H喷射=7米；得到h允许=H喷射20%=3520%=7（m）管道总的水头损失等于沿程水头损失加上局部水头损失，即h损=hf+hj其中，h损为总水头损失，m；hf为沿程水头损失，m；hj为局部水头损失，m；一般情况下，局部损失为沿程损失的10%-15%，此处取局部损失为沿程损失的10%，得到h损=1.1hf,又 hf=fLQmdb，则有在无旁孔出流时的支管总水头损失：h损=1.1fLQmdb其中，h损为无旁孔出流时的总水头损失，m；f为摩擦系数；L为管道总长度，m；Q为喷头总流量，m3/h;m为流量指数，与摩阻损失有关；d为管道内径，mm；b为管径指数，与摩阻损失有关。各种管径的f、m、b的数值可通过查表获得。对于选择的PVC管，其f94800，m1.77，b4.77多孔出流时的支管总水头损失：H损=Fh损其中，H损为多孔出流时的支管总水头损失，m；F为多口系数，可查表获得；h损为无旁孔出流时的总水头损失，m。此处，根据多口系数表，在选择PVC管，喷头数为6，X0.5时，F0.398根据20%原则，即控制支管上任意两个喷头的工作压力水头之差不超过喷头设计工作压力水头的20%，结合水头损失的特点，只需要第一个和最后一个的喷头的工作压力水头之差不超过喷头设计工作压力水头的20%，即7米，而第一个和最后一个喷头的水头之差就是支管水头总损失，由此得到不等式：H损=Fh损7m根据此不等式，可以解出支管内径的范围：H损=0.3981.194800137.56.6661.77d4.777得到d67.94mm，根据提供的PVC管的规格尺寸和公差，选择外径为90mm的支管。（二）干管管径采用经济流速法选择经济管径,根据经验公式：当Q120m3/h时，D=13Q ；当Q120m3/h时，D=11.5Q ；其中，Q为泵站的设计流量，m3/h ；D为出水管的直径，mm。运用此经验公式，把干管的直径作为出水管的直径D，把干管的总流量作为泵站的设计流量Q。由前可知，同时工作的喷头数为10个，因此干管中的总流量为Q=6.6610=66.6（m3/h）120（m3/h）则D=1366.6=106.10（mm)，根据提供的PVC管的规格尺寸和公差，选择外径为125mm的干管。六、管网水力学计算与水泵选型（一）支管水头损失由前面叙述可知，选择的支管外径为90mm，壁厚为3mm，则该支管内径为84mm。 支管总水头损失为： H损=Fh损=F1.1fLQmdb =0.3981.194800137.56.6661.77844.77=2.54（m）（二）干管水头损失由前面叙述可知，选择的干管外径为125mm，壁厚为4mm，则该干管内径为117mm。同理，仍取局部损失为沿程损失的10%，干管总流量Q为10个喷头同时工作的流量之和，但一个支管上仅有6个喷头，所以需要两个支管同时工作。在计算干管的水头损失时，在到达支管处流量不发生变化，没有旁孔出流；在实际喷灌过程中，干管的工作长度是会发生变化的，最大工作长度为187.5米，最小工作长度为12.5米，由于确定干管的水头损失是为了确定水泵的流程，所以以最大的工作长度即最大的水头损失来计，取L=187.5。据以上分析，则干管的水头损失： H损=h损=1.1fLQmdb =1.194800